3D打印实验

(一) 实验目的：

       理解三维打印技术的基本原理，以及常见的4种成形工艺

       通过现场参观，让学生加深对FDM成形工艺的理解

(二)实验仪器

 闪铸三维打印机(桌面级)

(三)实验内容

(1)由指导老师讲解学习三维打印的原理，以及与传统加工的区别

       基本原理：离散/堆积，即将CAD三维模型切片分层然后逐层打印堆积

       区别：传统加工是去除加工，三维打印是增材制造

(2)由指导老师讲解常见的4种成形工艺

a. 光敏树脂液相固化成形

基本原理：液态材料在一定波长和强度的紫外激光的照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料由液体转变成固态

b.选择性激光粉末烧结成形

基本原理：利用粉末材料（非金属粉：蜡、工程塑料、尼龙等和金属粉：铁，钴，铬以及它们的合金）在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成形。

c.薄片分层叠加成形

采用激光或刀具，在计算机控制下按照CAD分层模型轨迹切割片材（涂覆纸：涂有粘接剂覆层的纸、涂覆陶瓷箔、金属箔或其他材质的箔材），然后通过热压辊热压，使当前层与下面已成形工件层粘接，从而堆积成型。

d.熔丝堆积成形

基本原理：利用热塑性材料的热熔性、粘结性，在计算机控制下层层堆积成形。

(3).FDM三维打印系统

该工艺以ABS或者PLA材料为原材料，在其熔融温度下靠自身的粘接性逐层堆积成形。在该工艺中，材料连续地从喷嘴挤出，零件是由丝状材料的受控积聚逐步堆积成形。ABS温度喷头温度210-230，底板温度110-120,PLA喷头温度190-210，底板温度,55-70,

 图1 FDM三维打印系统

(4)基本工作过程

a.首先设计出所需零件的计算机三维模型，并按照通用的格式存储(STL文件)；

b.跟据工艺要求选择成形方向(Z方向)，然后按照一定的规则将该模型离散为一系列有序的单元，通常将其按一定厚度进行离散 (习惯称为分层)，把原来的三维CAD模型变成一系列的层片(CLI文件)；

c.再根据每个层片的轮廓信息,输入加工参数，自动生成控制代码；

d.最后由成形机成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体;

e.后处理，小心取出原型，去除支撑，避免破坏零件。用砂纸打磨台阶效应比较明显处。如需要可进行原型表面上光 。

(四)实验报告及思考

1.简述常见的四种三维打印成形工艺

2.列举FDM工艺的应用

3.FDM成形系统的组成有哪些？

4.三维打印模型的来源有哪些？

 

第二篇：3D打印实验指导书

3D打印实验指导书

实验目的:

了解三维打印技术的基本原理；

熟悉三维打印机的基本构造和模型制作过程；

通过现场学习及实践,加深学生对3D快速成型工艺的理解.

实验仪器

CubeX 3D打印机 (图一)

 

图一：CubeX 3D打印机及喷头

实验内容

(1)熔丝堆积成形

基本原理：利用热塑性材料的热熔性、粘结性，在计算机控制下层层堆积成形。

(2)CubeX 3D打印系统

该工艺以PLA材料为原料,在其熔融温度下靠自身的粘接性逐层堆积成形,在该工艺中,材料连续地从喷嘴挤出,零件是由丝状材料的受控积聚逐步堆积成形.

(3)基本操作步骤

图二：3D打印基本操作步骤

a. 首先设计出所需零件的计算机三维模型，并存储为STL格式文件；

b. 利用CubeX设备的软件将模型(STL文件)按照一定的规则离散为一系列有序的单元，将原来的三维模型变成一系列的层片文件；

c．连接CubeX 3D打印机，设备自动识别离散后的模型文件，并开始执行程序打印模型，得到一个三维物理实体。

(4) 3D打印与传统成型工艺的区别;

传统加工工艺是去除加工，3D打印是增材制造。

实验报告及思考

围绕所得实验样品，讲述CubeX 3D打印机的主要组成及工艺过程；

思考3D打印快速成型工艺与传统工艺各自的优势。