3D打印实训指导书

502、熔融堆积成型（FDM）3D打印工艺流程及操作熔融堆积成型（FDM）是一种技术性能较为成熟的3D打印技术，其结构及工作原理如图3-37所示，工作步骤是首先建立原型零件的计算机三维模型,然后利用前处理软件在计算机内对该三维模型沿Z轴方向进行模拟切片分层（每层厚度约0.1～0.4mm）,并进行支撑设计和喷射轨迹设计，再把分层和轨迹数据信息传输给3D打印系统中的控制执行部件，控制系统将所用的成型材料和支撑材料加热熔融，按照预设轨迹有规律地喷射平铺于每一个分层的薄平面上,然后层层堆积形成三维实体,最后经过去除支撑材料以及打磨、上色等后处理工艺成为产品的原型或零件。目前，随着熔融堆积成型3D打印设备技术的不断成熟完善、耗材的价格逐渐降低，以及国内企业对于产品开发重要性的认识，熔融堆积成型3D打印设备很推广到我国大中型制造企业当中。在产品开发设计中使用熔融堆积成型3D打印技术，能迅速将设计与工程生产联系起来，通过3D打印样机的检验反馈于设计，使设计与制造过紧密结合，成为集“设计——FDM——样机制作”于一体的现代产品设计方法，如图3-38所示，其主要内容和流程为：设计建模、数据前处理、3D打印、原型后处理、产品测试、设计反馈。（a）系统组成（b）工作原理图3-37熔融堆积成型3D打印系统组成及工作原理图3-38“设计——FDM——样机生产”一体化快速开发流程51（1）三维模型建模用Pro-E三维设计软件建立全车数据模型（也可以用Solidworks、Rhino等软件），如图3-39所示。选择要打印的车壳零件，将其另存为STL数据格式（可能有多个零件，则每个零件单独保存），如图3-40～图3-42所示。要打印的车壳STL文件如图3-41所示。图3-39产品整体三维建模（装配图）图3-40Pro-E软件中另存为stl格式文件图3-41车壳零件三维建模图3-42车壳零件stl格式文件52（2）三维模型数据前处理a)启动三维模型数据前处理软件Cura在桌面上双击图标启动三维模型数据前处理软件Cura，进入软件界面，如图3-43所示。图3-43Cura软件界面b)模型导入点击工作界面中的“文件”菜单选择“打开文件”，找到车壳STL文件并打开导入到软件中，如图3-44所示。图3-44导入stl模型c)模型摆放53点击工具栏上的“Rotate”按钮，在界面左侧的模型中拖动环形圆圈，如图3-45所示，将模型摆放到合适的位置（将模型置于底面的深灰色方形网格区域中，即3D打印的工作区域）。图3-45模型摆放d)模型缩放若模型超过底面的方形网格区域，可以选择工具栏上的缩放按钮，设置缩放比例，进行三轴缩放，如图3-46所示。若样件尺寸不允许缩放，则将模型进行分割打印，具体操作请咨询指导教师。图3-46模型缩放e)打印参数设置在界面中的点击“基本”面板，设置“层厚”参数为“0.15”、“壁厚”参数为“0.8”、“底层/顶层厚度”为“0.8”、“填充密度”参数为“80”、“打印速度”参数为“50”，“喷头温度”参数为“195”、“支撑类型”参数为“局部支撑”、“平台附着类型”参数为“底层网格”，其他参数保持默认值，如图3-47所示。54图3-47打印参数设置f)输出打印代码数据设置好打印参数后，点击“gcode”按钮，弹出对话框中选择保存路径，点击“保存”按钮输出打印代码数据，格式为gcode，如图3-48所示。图3-48输出打印代码数据g)查看gcode分层输出打印代码数据后，可以通过界面右上角的“Layers”查看打印分层情况是否合理，如图3-49所示。55图3-49查看gocode分层（3）将gcode代码导入3D打印机将gcode文件从模型文件夹中拷出至3D打印机的专用存储卡，再将存储卡插入3D打印机插槽，即可开机进行3D打印，如图3-50所示。图3-503D打印机SD卡槽接口（4）3D打印样件后处理3D打印样件完成后，用铲刀将其从工作台上取出，用钳子去除支撑材料，并用锉刀、水砂纸等工具进行打磨，需要上色可以采用喷漆工艺进行喷涂。563、创想桌面型3D打印机使用说明3.1产品概述（1）产品介绍（2）产品参数运行环境使用温度：5℃～35℃，相对湿度：30%～90%电气参数电源输入：100～240VAC,1.5A,50/60Hz；电源输出：19V/DC,4.74A最大功率：120W打印参数打印尺寸：200(L)×210(W)×210(H)mm打印层厚：0.05-0.4mm(建议使用0.1-0.20mm之间)打印速度：30-300mm/S,推荐范围40-100mm/S挤出温度：0-260℃打印耗材：PLA耗材直径：1.75mm推荐温度：PLA：190-220℃打印软件：Cura打印方式：脱机打印/连机打印文件格式：STL操作系统：WindowsXP/7/8，MacOS机器尺寸：370x400x390mm包装尺寸：467x457x470mm产品净重：12kg产品毛重：15kg1、喷嘴2、打印平台3、操作按键4、SD卡插口5、显示屏6、电源开关7、导料管8、料架9、电源插口10、USB插口573.2设备安装（1）开包装箱附件清单A.打开包装箱B.取出亚克力C.取出平台玻璃1、喷嘴2、打印平台3、操作按键4、SD卡插口5、显示屏6、电源开关7、导料管8、料架9、电源插口10、USB插口名录数量备注1、打印头套件1套2、打印材料1卷3、平台贴纸1卷4、设备前装饰板(A1)1块5、平台玻璃（A2）1块58D.取出X轴固定件，沿箭头方向前移动并向上取出。E.取出配件（2）安装料盘与平台：取出配件包中的料架，将料架固定在机器背面的安装孔位处，如下图所示。取出平台玻璃板、美纹纸、剪刀，美纹纸铺满玻璃板，如下图：玻璃板四个角孔对准螺丝，全部按到最底部并保持平台平整。59（3）安装打印头：以上机器安装成功。603.3软件安装安装前说明：Cura15.04版本见SD卡，请拷贝到本地电脑进行安装，安装完成后切忌更新版本。（1）点击Cura安装程序（本说明书以windows操作系统界面为准，OS用户请参照相应操作）（2）在预安装窗口设置自己需要的路径:注意最好安装在英文目录下，文件名禁止使用中文命名（3）选择需要支持的格式（常用格式为STL）61（4）安装完成后请点击Finish,并启动Cura软件(安装过程可能会出现安装驱动窗口，请点击继续)（5）选择语言英文版，选择机型Other,点击Next下一步（6）选择Customer,并输入如图参数，点击下一步进入主界面623.4软件设置（1）进入主界面后，请按照图中所示设置参数，未标明的部分请保持默认(图示中为本机的默认设置，熟练掌握打印的用户可以自行修改)63（2）关于支撑的高级设置点击“Expert”,进入专家菜单，点击“Openexpertsettings”,打开高级设置菜单，修改支撑设置。至此，全部设置已完成，可以联机进入下一阶段643.5软件操作（1）将已准备好的模型文件拖入平台窗口，会自动生成G代码。（2）如果需要脱机打印，可以将G代码文件保存到SD卡中，将SD卡插入控制面板，由控制面板直接进行打印操作。653.6控制面板663.7设备操作（1）材料装载取出辅助进料管和进料管支架，如下图装配在机壳，打开材料包装，将线丝开始弯曲部分剪掉，并将前端约10cm长度用手按直，并把材料传入辅助进料管中，直到传到打印头上方的入孔内，如下图所示：（2）打印丝测试——以PLA为例接通电源，开机后，通过控制面板，将打印丝插入白色导料管，直到打印丝进入打印头。①操作显示屏按下旋钮进入主菜单，旋转旋钮使“”移动到“Prepare”处选择按下，如下图所示。②“Prepare”菜单后，旋转旋钮使“”移动到“AutoHome”处选择按下，机器运动机构将会自动复位，如下图所示。③当机器复位后观察喷嘴与平台间的距离如果刚好软接触【约一张A4白纸厚度】，则关闭电源，用手推动挤出机在X/Y方向上自由移动，如果整个打印平台与喷嘴间的距离都相同，可以进行下面的步骤，否则需要对平台进行校准。注！设备出厂前已进行校准，但由于运输原因可能导致平台歪斜或高度发生变化，需要对平台进行调整,具体调平方法请参照说明书中“关于保养”部分。67④按下旋钮进入主菜单，旋转旋钮使“”移动到“Prepare”处选择按下，旋转旋钮使“”移动到“PreheatPLA”处选择按下，喷头进行加热。⑤当温度升至170度时，再次按下旋钮进入主菜单，依次操作：“Prepare”--“Moveaxis”--“Move1MM”--“Extruder”此处按下，顺时针旋转旋钮，使数值显示“60”，等会会发现挤出机喷嘴在出料。注：为防止测试以及运输过程中，堵塞进料口，挤出机中残留一部分材料，此操作旨在挤出残余的耗材，方便装载新耗材。⑥重复此上操作，若一直未有材料挤出时，用手把接近打印头处的进料管处耗材插入进料口，直至靠近齿轮处，此时能够感受到进料后，松开手，使其自动进料，直到新材料从喷嘴处慢慢挤出，直到挤出顺畅，材料测试完毕，下一步可进行脱机打印工作。（3）脱机打印由于联机打印和脱机打印性能一致，并且联机打印存在诸多不方便因素，推荐使用脱机打印。按下按钮进入主菜单，旋转旋钮使“”移动到“PrintfromSD”选择按下进入文件选择菜单，旋转旋钮使“”移动到要打印的文件名上，选择按下进入打印界面。683.8注意事项在打印过程中，请勿切断电源、USB数据线及拔出SD卡，否则打印过程会中断。2、挤出机在未挤丝的情况下，请勿长时间加热，避免喷嘴堵塞。在进行打印机调试时，喷头会挤出打印材料，因此请保证此期间喷嘴与打印平台之间至少保持50毫米以上的距离，否则可能会导致喷嘴阻塞。请勿采用第三方软件对机器固件进行更新，如果进行了更新，则不能继续使用我公司提供的软件进行打印。请勿修改机器参数设置，否则可能导致机器不能正常工作。请勿在挤出机加热或使用过程中，将手伸入机台内，避免因打印移动产生碰撞或烫伤。请勿将打印机放置于多尘、高湿度或日光强烈的环境下使用。请勿将打印机放置于倾斜台面上使用，会影响打印效果，机台有可能因掉落而产生损毁或触伤其它物品。请勿在没有配带防护手套的情况下，随意分离平台上的模型，避免烫伤或刮伤。3.9设备保养正确的使用习惯与保养可以减少机器故障与延长使用寿命，下面对打印机关键部分的维护与保养进行介绍。（1）打印平台的维护保养①模型打印完成后，在取下模型时，请勿直接在平台上进行操作，无论模型的大小都应将平台上面板从机器中取下来，再将模型与面板分离，因为长期在平台上分离模型容易产生平台不平或变形，影响打印效果，严重的还会打印失败。②模型取下后，将平台板面板上的材料残渣清理干净，避免面板表面不平整，影响下次打印。（2）挤出头的维护保养①若长时间不打印请对打印机降温并断电，因为线材在高温溶解下会对挤出头内部的金属部分产生腐蚀作用，如果进行长时间加温但没有将材料融化部分挤出来，材料碳化后很容易堵塞挤出头，情况严重的将会使挤出头部件损坏。②挤出嘴在打印过程中会有少许打印材料残留在上面，如果长时间不进行清理，会出现整个挤出嘴上面都是残留的材料，通过高温长时间加热后，会看到黑色的污垢，严重的会影响打印质量，因此，建议每打印完成一个模型后进行一次清理，保持挤出嘴的清洁，避免堵塞挤出嘴。方法如下：当模型打印完成后，在挤出嘴温度还是比较高的时候，采用镊子或斜口钳夹住一块干净棉布或软纸巾，反复擦拭有残料的地方，直到干净为止。如果挤出头的温度下降后，可重新加热到200℃再进行。注意！此处的温度很高，应戴上防护手套并特别小心，避免烫伤！69③堵料处理方法。非专业人士，不要擅自处理，请联系本公司客服进行咨询。（3）平台校准①点击机器控制界面里的“Autohome”按键，机器运动系统自动复位，点击“Disablesteppers”按键，将电机解锁，用手逆时针转动Ｚ轴，使平台与喷嘴离开约5mm，如下图所示。②再顺时针缓慢转动Ｚ轴，使平台刚好碰到Z轴限位开关（在平台左上边），听到“喀”响声时即停止，如下图所示