基于3D打印技術的橡膠材料CAD建模的應用

賴麗

摘 要：3D打印技術技術這些年飛速發展，在構造物體方面該技術非常方便而且具有很高的效率與精確度。該技術參照使用者想要構造的物體模型將材料進行逐層粘合，最終得到成型作品。最終得到的成品都是通過3D打印機打印，打印之前最為重要的部分則是采用CAD建模，即構造使用者想要得到的物體模型。本文參照3D打印技術原理，分析塑膠材料CAD建模中3D打印技術的應用。

關鍵詞：3D打印技術；橡膠材料；CAD建模

引言：

相對來說，傳統的制造業的生產模式成本較高，制作過程復雜且需要投入大量的人力。而3D打印技術的出現打破了傳統制造業的生產模式，為生產企業的發展提供了有利條件，對制造業的發展具有革命性的意義。但3D打印技術其中最為重要的一項就是進行建模，CAD建模。其中橡膠材料的打印也已經較為普遍。本文結合3D打印技術的原理參照橡膠工件制造經驗對橡膠材料CAD建模中的3D打印技術進行分析，為3D技術的發展與推廣做出一定貢獻。

一、3D打印技術原理

3D打印技術屬于將數字模型輸出打印并快速成型的技術，一般通過步進電機來進行位置的確認。3D打印機的打印過程按照一定的順序進行打印，這樣能夠將材料進行有效粘合，而且有助于逐層堆建形成模型。其中CAD建模屬于過程中比較重要的一個環節，是構建模型的最為重要的部分，為用戶提供想要的數字模型。與以往的材料制造相比3D打印技術更加方便快捷，而且更加的精準、高效，具有一定的技術優勢。3D打印技術的發展為制造業節省了大量的人力，這是傳統制造業轉型的一個方向。3D打印技術擁有廣闊的前景，對制造業的發展具有深遠的意義。

二、3D建模技術在橡膠材料建模生產中的應用

CAD建模、3D打印技術的制造過程還是比較方便的，根據其原理對橡膠口哨的制作進行分析。首先就是建造模型，電腦上的3D建模軟件非常多，有犀牛、Soliworks、3DMAX、MAYA等等。但是CAD建模比較方便，而且結合著二維圖形的創建，是制造業經常使用的軟件，對電腦配置的要求相對較低，所以該過程使用CAD建模非常適合。其中中望3D屬于國產3D建模軟件，是CAD中的一種。其對曲面型模型物體構建非常方便，支持自由曲面建模。與國外的建模相比，這款軟件容易操作，可以將模型直接打印出來，與快速打印的要求相契合，而且使用戶和打印機之間的聯系加深。但是進入該軟件后需要進行模式的選擇，不然就只進行二維圖形的設計。所以進入軟件后的首要工作就是選擇工作模式，三維建模，然后再選擇視圖視角，選擇需要的圖形，這樣就能夠進行口哨的制作了。因為是構造真實的模型，所以建模一定要精準，各個口哨的指標要符合標準。還有對口哨進行摳洞后需要將其余部分進行結合，以免出現打印分離的情況，造成損失。將模型構造完成之后通過3D打印機將三維模型打印出來。當前的打印材料多種多樣，所以可以靈活運用打印材料，打造出具有很多特性的打印物體。比如，韌性、半透明特性、傳導性等等。

要想使打印機將文件打印出來，需要滿足一定的要求，即STL文件類型。3D打印機只能夠識別這種文件，所以在將模型構建完成之后需要將文件類型進行轉換，以便打印機進行識別，為后續的打印工作做鋪墊。只要建模與文件轉換完成之后文件就能夠進行類型的轉換，轉換完成之后輸入到打印機。對打印機進行操作，找到輸出，然后將STL類型的文檔進行輸出，這樣打印機自動進行定位打印。一般國外的打印軟件輸入后需要進行手動操作，而CAD建模之后不需要進行手動操作，這樣相對來說CAD建模存在很大的優勢。

一般3D打印機打印過程遵循dimension elite流程系統，該流程的進行需要CatalystEX軟件控制，主要將STL文件輸入到該軟件即可。在一般的打印情況下，不選擇打印的類型的話，打印成品的底部會有很多的多余支撐材料，這樣才能夠使打印成品最終達到想要得到的樣子。因為支撐會消耗很多的材料，所以要對其進行控制。若想控制支撐物材料量的話，可以進行產品定向的調整，使輸出產品進行旋轉，該產品為口哨，所以進行Y軸的旋轉之后能夠節省材料，對于其余的產品要想節省材料則需要視情況而定。將調整之后的參數進行模型包的生成，然后可以從這些信息中得到支撐材料的消耗體積，也能得到總的材料需求量，根據這些能夠得到總的口哨的材料需求體積，大概為1.7cm3。

口哨的制作其實并不是那么容易，這涉及到了很多的過程與技術，但是只要將這些技術與注意點進行掌握，這樣能夠大批量生產口哨。看似采用3D打印技術將口哨進行生產的過程使用時間比較長，但是若真正操作起來，這要比傳統的制作過程更加省時，而且出現失誤的概率很小，節省更多的人力，能為企業帶來更多的經濟效益。CAD建模與3D打印結合使物體的制作更加方便靈活，能夠進4行多種類型的物體的制作，制作的成品精度高，具有很大的優勢。

三、3D打印常見問題與解決方法

（一）打印層錯位

一般在3D打印過程中會出現斷層，即打印層出現錯位的情況，這是由于噴頭快速移動、切片模型錯誤、電壓問題、主板問題或者噴頭被擋住無法進行移動等問題而產生的，所以在進行打印的過程中需要將這些進行注意，對其存在故障的地方逐一排查，將其進行校對，保證減少出現問題的概率。

（二）象腳

除了以上提到的問題之外，還存在一種問題，那就是大象腳。這是因為模型底部需要材料支撐，而材料使用面積較大，則出現了“象腳”。對于該問題的出現可以將打印臺進行調平，因為打印臺不平的話會使噴頭噴錯位置，不能夠使機器正常運行。另外還需要檢查噴嘴的高度，噴嘴過高過低都對打印存在一定的影響。另外，還可以進行倒角的設計以及平衡打印平臺的溫度與風扇轉速，滿足了這些能夠大大降低這種情況產生的概率。

四、3D建模過程注意事項

3D建模是運用相關的軟件進行物體模型的制作，其中CAD建模運用了CAD軟件，該軟件使用非常廣泛，而且容易操作符合很多產業的需求。因為涉及到立體模型，所以在模型的構造上首先要考慮電腦的性能。一般CAD軟件在所有的電腦上都適用，但是配置越高的電腦使用這種軟件更加流程。還要考慮生成模型的視覺感，若無法考慮生成的模型的整體效果，那么該模型存在的缺陷將無法被指出，而且用戶對物體或者生產商對物體的需求無法顯現出來。除了該過程之外還要考慮到建模過程中的各個環節，保證這些環節非常重要。比如，相關數據、以及過程，數據存儲、備份。只有保證好了這些重要數據，之后出現相關的問題才會更方便的處理。

五、結束語

3D打印從建模開始，這樣才能夠構建出企業或者用戶想要的模型。我國的CAD建模軟件比較適合與3D打印機進行結合，而且CAD建模構造出的模型精度高，更能夠達到用戶的要求。橡膠材料CAD建模上3D打印技術的應用具有非常長遠的發展前景，而且其應用范圍也非常廣泛，這將會帶動我國制造業的發展。目前我國的3D打印技術還處于發展階段，所以說這是一個發展的機遇，把握好這個發展機遇將會給企業帶來更大的收益。

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