3D打印教案 (3)

实习课教案

§3D打印基本操作

一、相关知识

(一) 3D打印概论

3D打印的历史：1984年，Charles Hull发明了将数字资源打印成三维立体模型的技术；1988年，3D Systems公司开始生产第一台3D打印讥SLA-250，体型非常庞大。2012年12月美国分布式防御组织成功测试了3D打印的枪支弹夹（图）

3D打印技术的发展状况：1990年，以纸为原料的分层实体制造技术(LOM)。1994年，华中科技大学快速制造中心研制出国内第一台基于薄材纸的 LOM样机，1995年参加北京机床博览会时引起轰动。LOM技术制作冲模，其成本约比传统方法节约1/2，生产周期也大大缩短。经过20多年的发展，这个产业，美国、以色列、德国领跑全球，中国跟随其后。1、3D打印规模化发展尚需8到10年，2、3D打印个人消费将成为亮点

3D打印机的分类：3D打印机的分类可以从很多方面的来进行分类，如成型技术不同，应用领域不同，打印尺寸精度不同，打印材料不同等等。

1按照成型技术分类

当前市场上的疾速成型技能分为3DP 技能、FDM熔融层积成型技能、SLA立体平版印刷技能、SLS选区激光烧结、DLP激光成型技能和UV紫外线成型技能等。

2按照打印材料分类

序

号

加工方式主要加工对象加工方式简介

01 激光烧结成

型

热塑性塑料、金属粉末、陶瓷

粉末

利用激光照射材料，使材料熔融后烧结

成型。

02 熔融沉积成

型

热塑性塑料、金属、蜡、可食

用材料

将热熔性材料加热融化，通过喷头挤

出，而后固化成型。

03 分层实体制

造

纸、金属膜、塑料薄膜

将一层层被加工材料相互粘合，然后切

割成型。

04 粉末粘接成

型

陶瓷粉末、金属粉末、塑料粉

末、石膏粉末

铺设粉末，然后喷射粘合剂，让材料粉

末粘接成型。

05 电子束熔化金属利用电子束轰击材料，使材料熔融后烧

成型结成型。

06 光固化成型光敏树脂通过紫外光或者其他光源照射凝固成型，逐层固化。

3按照应用领域分类

按照应用领域3D打印机的分类一般分为4类：桌面型3D打印机，多色桌面级3D打印机，工业级3D打印机，多色工业级3D打印机。

3D打印技术未来的发展：3D打印（3D Printing）技术作为快速成型领域的一种新兴技术，目前正成为一种迅猛发展的潮流。目前仍面临着多方面的瓶颈和挑战：

（一）成本方面。现有3D打印机造价仍普遍较为昂贵，给其进一步普及应用带来了困难。（二）打印材料方面。目前3D打印的成型材料多采用化学聚合物，选择的局限性较大，成型品的物理特性较差，而且安全方面也存在一定隐患。

（三）精度、速度和效率方面。目前3D打印成品的精度还不尽人意，打印效率还远不适应大规模生产的需求，而且受打印机工作原理的限制，打印精度与速度之间存在严重冲突。（四）产业环境方面。3D打印技术的普及将使产品更容易被复制和扩散，制造业面对的盗版风险大增，现有知识产权保护机制难以适应产业未来发展的需求。

3D打印技术的应用市：3D打印技术的应用领域

应用领域

图1：功能应用分类

资料来源：Wohlers

图2：市场应用分类

(二)正向三维工程设计

1.简单零件设计

2.钣金造型

3.自由造型

4.曲面设计

5.装配设计

6.特殊曲面

(三) 3D打印工艺设计及材料分析

1.FDM-融熔沉积技术

2.UV-紫外光固化技术

3.SLA-立体光固化技术

4.LOM-分层实体制造技术

5.SLS-选择性激光烧结技术

6.3DP-粉末粘结技术

(四) 制作及后置处理

1.FDM技术的制作及后处理

2.UV技术的制作后处理简介

3.SLA技术的制作后处理简介

4.LOM技术的制作后处理简介

5.SLS技术的制作后处理简介

6.3DP技术的制作后处

(五) 桌面打印机的拆装、维修及专业打印机的维护

1.桌面打印机的拆装、维修

2.打印机的日常维护

（六）3D软件安装

Cero2.0软件的安装

Cimatron软件的安装

切片软件Cura 的安装

二、实习步骤

（1）安装打印机（安装软件、安装驱动）

第一步:安装喷头

1）卸下喷头上的塑料外壳；

2）拧下螺丝（见d），对喷头进行调试；

3）确保喷头和挤出轴在同一水平面上；

4）将喷头电源线插入插座（c），然后将喷头外壳重新装上。

第二步:安装打印平台

将平台升起至便于安装底部螺丝的高度，且使其和打印平板的螺丝孔对齐（见f），然后从顶部放入螺丝并拧紧。

第三步：安装材料挂轴

将材料挂轴背面的开口插入机身左侧的插槽中（a和b之间的方孔），然后向

下推动以便固定。

（2）载入一个3D 模型

（3）使用基本功能、启动程序

4.打印

5.移除模型

6.维护

7.提示与技巧

8.故障排除

三、示范操作

示范设备保养过程，

示范零件打印，

示范调平打印平台。

四、安全注意事项

无电确认电源线是否牢固的插入。

喷头或平台未能达到工作温度

1.检查打印机是否初始化，如果没有，初始化打印机。

2. 加热器损坏，更换加热器。打印材料无法挤出材料在喷头内堵住，轴承和送丝机之间的间隙过大。无法和打印机相连接

1. 确保USB连接线将打印机和计算机连接正常。

2. 拔掉USB连接线，然后再次插入。

3. 打开复位开关-关闭电源再打开电源。

4. 重启电脑。

五、实习安排与要求

成立3个小组，设组长一名。

用UG绘制

1.简单零件

2.钣金造型

3.自由造型

4.曲面设计

5.装配设计