3D快速制造实验指导书

实验十四 3D成型制造实验一、实验目的1、了解3D打印技术的基本原理；2、熟悉三维打印机的基本构造和模型制作过程；3、通过现场学习和实践，加深对3D快速成型工艺的理解。

二、实验原理1.3D打印技术特点3D 打印是20世纪80年代出现的快速成形技术的发展。

快速成形技术不需要传统意义上的的模具和机床，而依据工件的CAD模型，在计算机控制下由自由成形机直接成形三维工件的增材制造。

3D打印技术结合了自动控制、材料、计算机辅助设计等多种先进技术，是一种革命性的制造技术。

3D打印无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地所缩短了产品的生产周期，提高了生产率。

尽管仍有待完善，但3D打印技术市场潜力巨大，势必成为未来制造业的众多突破技术之一。

2.3D打印技术原理3D技术的原理是通过切片软件对所建立模型进行切片，得到模型的二维层面轮廓信息，根据轮廓信息生成控制代码，3D打印机通过上位机或存储设备读取打印代码，将材料层层堆积，形成一系列截面薄片层，打印过程中层与层之间相互粘结，最后形成所要打印的实体。

3D打印技术使工件的制造变得简化，只需要传统切削加工30%~50%的工时和20%~35%的成本就能直接制作复杂的工件，被视为第三次工业革命的代表之一。

三、实验设备及准备材料3D打印机UP Plus2、PLA线材、电脑。

四、实验内容及步骤1.机器及软件准备打开电脑及3D打印机电源开关。

打开电脑中3D打印机配套软件。

软件界面介绍如下：图14-1 软件界面介绍（1）2.打印机初始化机器每次打开时都需要初始化。

在软件界面最左列菜单中的第三个选项，单击”初始化“选项，等待打印机完成初始化准备工作。

（初始化开始及结束时打印机均会发出蜂鸣声进行提示，在初始化期间请勿对打印机及其软件进行任何操作！）在初始化期间，打印头和打印平台缓慢移动，并会触碰到XYZ轴的限位开关。

这一步很重要，因为打印机需要找到每个轴的起点。

三维打印机实验指导书中国计量学院目录实验一激光快速成形原理及成型系统观摩 (3)实验二三维实体的STL格式转化及切片 (4)实验一激光快速成形原理及成型系统观摩一、实验目的1．了解快速成型系统的组成及各部分的作用。

2．通过现场参观，让学生加深对快速成型知识的理解。

二、实验仪器、设备和材料1．激光烧结系统2．数控系统3．粉末供给系统4．计算机控制系统四、实验步骤1．参观快速成型工艺实验室，对实验室的整体布置进行观察。

2．由指导教师讲解快速成型系统的组成及各部分的作用。

五、实验报告及思考根据对快速成型实验室的参观，总结快速成型系统的组成及各部分的作用，完成实验报告。

实验二三维实体的STL格式转化及切片一、实验目的掌握三维实体的STL格式转化及切片的原理及过程二、实验仪器、设备和材料1. Pro/E软件2. STL格式转化软件3. 切片软件三、实验原理由于产品上往往有一些不规则的自由曲面，这就要求加工前必须对其进行近似处理。

用一系列的小三角形平面来逼近自由曲面，每一个小三角形的由三个顶点坐标（X，Y，Z）和一个法向矢量（N）来表示。

三角形的大小可以选则，称为图1.1 STL格式文件示意图由于快速成型是按一层层截面轮廓来进行加工的，因此，加工前必须在三维模型上，用切片软件，沿成形的高度方向，每隔一定的间隔进行切片处理，以便提取截面的轮廓。

分层切片的过程如下：1.将三维模型转化成的STL格式文件输入到快速成型机，如图1.1所示。

2.沿成形高度方向（一般为Z方向），自上而下，每间隔一定高度（如0.1mm ），逐一用与Z轴正方向垂直的平面与STL格式化的模型相交，求取它们的交点，如图1.2和图1.3所示。

图1.2 切片平面与STL格式相交图3.在获得交点后，可以根据一定的规则，选取有效顶点组成边界轮廓环。

4.获得边界轮廓后，按照外轮廓逆时针、内轮廓顺时针的方向标记，为后续扫描路径生成中的算法处理做准备。

RP中，切片的整个过程一般由快速成型系统所附带的切片处理软件来完成，切片处理软件能按照设计的程序自动提取模型的截面轮廓，并对内外边界进行标定。

《零件三维实体建模与快速成形加工综合实验》——快速原型制造1 实验目的1.通过实验了解快速原型制造技术的基本工作原理、掌握快速成形技术的基本流程，熟悉快速成型件的制作过程，熟悉快速成型件的后处理工艺，对快速成形技术和应用有较全面的理解和认识；2.理解快速成型在生产中的应用。

2 实验要求1.熟悉和使用三维软件，并进行特定零件的建模，构造原形件。

2.利用专用计算机对原形件进行切片，生成STL文件；3.对模型制作分层切片；生成数据文件；4.快速原型机按计算机提供的数据逐层堆积，直至原形件制作完成；5.观察快速原型机的工作过程，分析产生加工误差的原因，提出解决的办法。

3 实验主要仪器设备1、熔融挤压成形快速成型系统一台2、电子计算机3、ABS、PVC丝状材料4、大法师软件和Cark软件4 实验原理4.1快速成形技术简介快速成形技术是快速制造的核心，能在几小时或几十小时内直接从CAD三维实体模型制作出原型，比图纸和计算机屏幕提供了一个信息更丰富、更直观的实体。

快速原型制造是一种离散/堆积的加工技术，其基本过程是首先将零件的三维实体沿某一坐标轴进行分层处理，得到每层截面的一系列二维截面数据，按特定的成形方法（LOM、SLS、FDM、SLA 等）每次只加工一个截面，然后自动叠加一层成形材料，这一过程反复进行直到所有的截面加工完毕生成三维实体原型。

4.2快速成形技术的基本工作过程快速成型制造技术20世纪80年代起源于日本，是近20年来制造技术领域的一次重大突破。

快速原型技术是用离散分层的原理制作产品原型的总称，其原理为：产品三维CAD 模型→分层离散→按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料→生成实体模型。

该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依靠CAD软件，在计算机中建立三维实体模型，并将其切分成一系列平面几何信息，以此控制激光束的扫描方向和速度，采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料，从而快速堆积制作出产品实体模型。

三维建模及打印技术实验指导书电子科技大学机械电子工程学院工程训练中心2015年5月目录实验一三维建模基本指令实验 (1)实验二三维建模高级指令实验 (10)实验三三维打印技术基础实验 (18)实验四三维打印自主设计实验 (24)实验一三维建模基本指令实验一实验目的掌握基本零件建模的一般步骤和方法掌握SolidWorks草绘特征：拉伸凸台、拉伸切除的操作方法。

掌握放置（应用）特征：钻孔特征、倒角特征、圆角特征、抽壳特征、拔模斜度特征、筋的操作方法二实验原理1.拉伸特征拉伸特征是SolidWorks实体建模中最为基础的建模工具，所谓拉伸，就是在完成剖面草图设计后，沿着剖面的垂直方向产生体积上的变化。

拉伸特征是将一个截面沿着与截面垂直的方向延伸，进而形成实体的造型方法。

拉伸特征适合创建比较规则的实体。

拉伸特征是最基本和常用的特征造型方法，而且操作比较简单，工程实践中的多数零件模型，都可以看做是多个拉伸特征相互叠加或切除的结果。

在实体拉伸截面过程中，需要注意以下几方面内容。

a.拉伸截面原则上必须是封闭的。

如果是开放的，其开口处线段端点必须与零件模型的已有边线对齐，这种截面在生成拉伸特征时系统自动将截面封闭。

b.草绘截面可以由一个或多个封闭环组成，封闭环之间不能自交，但封闭环之间可以嵌套。

如果存在嵌套的封闭环，在生成增加材料的拉伸特征时，系统自动认为里面的封闭环类似于孔特征。

2.放置特征放置特征是指由系统提供的或用户自定义的一类模板特征。

它所创建的特征几何形状确定，通过输入不同的尺寸可得到大小不同的相似几何特征。

放置特征一般需要指定放置特征的放置平面和特征尺寸。

放置特征包括：钻孔特征、倒角特征、圆角特征、抽壳特征、拔模斜度特征、筋特征等。

三实验器材计算机1台SolidWorks三维制图软件1套四实验内容及步骤1．连接件设计完成如图1-1(1)(2) 1-2所示。

图1-1连接件图1-2草图(3) 单击【拉伸凸台/列表框内选择【两侧对称】选项，在【深度】文本框内输入“54mm”，单击【确定】按钮，如图1-1所示。

3D打印机实验指导书二本文档涉及附件如下：附件1\3D打印机操作手册附件2\3D打印机安全操作注意事项附件3\3D打印机故障排除指南本文所涉及的法律名词及注释：1\专利法：专利法是指规定了专利权的取得和保护的法律法规。

2\知识产权：知识产权是指以各种形式表现的智力成果所带来的权益。

3\著作权：著作权是指作者对其创作作品享有的权利。

4\商标法：商标法是指规定了商标的注册和保护的法律法规。

5\可再制造：可再制造是指通过对废弃物或废旧产品进行再加工和再利用，使其恢复为可以重新使用的新产品的过程。

3D打印机实验指导书二第一章：实验目的本章节介绍了本次实验的目的和意义，明确了实验的重要性和预期目标。

第二章：实验设备与材料2\1 实验设备介绍2\1\1 3D打印机型号及参数2\1\2 打印软件及版本2\1\3 相关配套设备2\2 实验所需材料2\2\1 打印材料2\2\2 辅助材料第三章：实验操作步骤3\1 实验前准备3\1\1 检查设备和材料3\1\2 准备打印文件3\2 打印操作步骤3\2\1 打开打印软件3\2\2 导入打印文件3\2\3 调整打印参数3\2\4 启动打印任务3\2\5 监控打印过程3\3 打印后处理3\3\1 取出打印件3\3\2 去除支撑结构3\3\3 表面处理第四章：故障排除4\1 打印机无法启动4\2 打印过程中出现堵塞4\3 打印结果不理想第五章：实验安全注意事项5\1 电源使用安全5\2 材料储存注意事项5\3 打印操作时的安全注意事项第六章：实验结果分析6\1 分析打印件的质量6\2 对比不同参数下的打印结果6\3 实验结果的意义和应用第七章：实验总结与展望7\1 实验总结7\2 实验中存在的问题7\3 实验改进的方向和建议本文涉及附件请见正文中标注的附件1、附件2和附件3\本文所涉及的法律名词及注释仅供参考，请参考相关法律法规获取准确的解释和定义。

3DMAX实验指导书实验一：制作简单沙发1.定义单位：菜单栏中【自定义】——【单位设置】，设置单位为“毫米”2.创建坐垫，选择【创建】命令面板中【扩展基本体】——【切角长方体】，打开【键盘输入】卷展栏，3.创建扶手，选择顶视图，选择【创建】命令面板中【扩展基本体】——【切角长方体】，打开【键盘输入】卷展栏，4.创建靠背，选择顶视图，【切角长方体】：5.调整位置：6.创建底座，选择顶视图，【切角长方体】，键盘输入，长度1200，宽度1500，高度150，圆角1507.创建沙发腿，创建【标准基本题】【圆柱体】，半径70，高度200，并另外克隆出3个（点击右键，选择克隆），调整位置如图：8.调整靠背形状，点击【修改】图标，再选择下拉菜单中的【FFD4某4某4修改器】，选择控制点，在左视图中调整靠椅的形状，注意一次框选中选择一行控制点，一起拖动。

调整如图9．在前视图中，调整扶手，步骤同上，调整后如图左，选择【工具】中的【镜像】并设置如图右10.得到沙发模型，如图：渲染出图。

选择透视图，再工具栏中的将渲染结果保存下来。

实验二：飞机模型或者按F9，单击，可1.定义好单位为毫米2.创建机身，选择顶视图，操作如下：创建3.挤出机头，【修改】——【编辑网格】——多边形。

如下图左。

在左视图中，配合ctrl键选择3个面片如下图右：展开【编辑几何体】卷展栏，单击【挤出】按钮，设置挤出值为50，选择机头最前面的片面，并且右击工具栏中的如图：继续保持3个多边形面片被选中状态，单击【挤出】值为40，等比缩放20%，效果如图4．创建机翼。

在前视图中选择面片：挤出值为100；在顶视图中调整机翼形状：在编辑网格中选择顶点，拖动机翼的顶点调整如图：图到后视图：挤出另一侧机翼调整如图：，切换前视5.创建机尾。

先在顶视图中移动对应机尾的点，调整机尾，并选择机尾对应的面片挤出值为40在透视图中选择机尾顶点进行调整，图中红色的顶点，可配合ctrl 键，选中8个顶点，一起拖动向后调整成斜面：切换为多边形，在前视图和后视图中创建侧翼，挤出值为40，并调整如下：6．创建排气孔，前方排气孔，在左视图中选择排气孔对应的多边形，挤出值为-40，倒角为-8：切换到右视图，创建后排气孔，挤出值为-40，倒角为-8：点击右下的实例三：精美酒杯，可观看飞机的运动，渲染导出为avi文件。

《材料成型综合实验》3D打印实验报告实验一、实验目的1、掌握快速成型加工原理、方法及在模具加工中的应用；2、了解快速成型机床的组成、工作原理和操作方法。

二、实验仪器HTS-400pl快速成型机、树脂丝材、计算机等三、实验原理3D打印即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉未状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

RP技术基本原理：离散—堆积（叠加）。

3D打印技术与激光成型技术基本上是一样的。

简单来说，就是通过采用分层加工、迭加成形，逐层增加材料来生成3D实体。

称它为“打印机”的原因是参照了其技术原理，3D打印机的分层加工过程与喷墨打印机十分相似。

首先是运用计算机设计出所需零件的三维模型，然后再根据工艺需求，按照一定规律将该模型离散为一系列有序的单位，通常在Z向将其按照一定的厚度进行离散，把原来的三维CAD模型变成一系列的层片；然后再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，然后系统后自动生成数控代码；最后由成型一系列层片并自动将它们连接起来，最后得到一个三维物理实体。

四、实验过程基本过程如下：对要打印的零件进行三维建模，绘制三维图形，保存STL通用格式。

用3D打印软件打开保存的STL格式的零件，在3D打印软件中设置相关打印参数，生成路径。

将3D软件生成的GSD格式用插卡的形式放在打印机里。

随后启动打印机即可。

实验的详细过程如下：首先进行的三维模型构建经常使用的软件有Pro/E、UG、SolidWorks、激光扫描、CT断层扫描等。

然后要对三维模型做近似处理，也就是用三角形平面来逼近原来的模型（STL文件）。

近似处理后进行切片处理，即对加工方向（Z方向）进行分层（间隔一般取0.05m--0.5mm，常用0.1mm ）。

之后进行打磨、抛光、涂挂、烧结等后处理步骤。

最后成型加工。

成型头（激光头或喷头）按各截面轮廓信息扫描。

其中分解（离散）过程由计算机完成，组合（堆积）过程由成型机完成，后处理过程中的结构与性能的加强由其他辅助设备完成。

3D打印机实验指导书二一、实验目的本实验旨在进一步掌握3D打印技术，了解3D打印工艺，提高实际操作能力，探索3D打印在实际生产中的应用。

二、实验原理3D打印是一种基于数字模型文件的快速成型技术，通过逐层堆叠材料来制造三维实体。

其基本原理是：首先通过计算机建模软件构建三维模型，然后使用3D打印机将模型分解为一系列薄层，并按照这些薄层的形状逐层堆叠材料，最终形成三维实体。

三、实验步骤1、准备阶段：收集相关资料，了解3D打印机的种类、特点及应用范围；熟悉3D打印的工艺流程；准备实验所需的材料和工具。

2、建模阶段：使用计算机建模软件（如Sketchup、Solidworks等）创建所需的三维模型。

注意模型精度和细节处理。

3、切片阶段：将建模软件中的三维模型转换为3D打印机可识别的切片文件。

设置打印参数，如层高、填充密度、打印速度等。

4、打印阶段：将切片文件导入3D打印机，按照设定的参数进行打印。

注意观察打印过程，防止出现堵丝、漏墨等问题。

5、后处理阶段：打印完成后，对成品进行清理、打磨及上色等处理，以提高美观度和实用性。

四、实验结果及分析在本次实验中，我们成功地使用3D打印机打印出了一件小型物品。

从结果来看，打印精度较高，表面光滑度也得到了较好的控制。

但在细节处理方面还有待提高，如部分细小结构出现了塌陷现象。

通过这次实验，我们进一步熟悉了3D打印的工艺流程和操作技巧，同时也发现了许多可以改进的地方。

五、结论与建议通过本次实验，我们深入了解了3D打印技术的原理及实际应用，并成功地使用3D打印机打印出了一件小型物品。

实验结果表明，3D打印技术具有广泛的应用前景，尤其在原型制作、定制化生产等领域具有明显优势。

为了进一步提高实验效果，我们建议在今后的实验中加强细节处理，优化打印参数，同时加强与实际生产的，以便更好地掌握3D打印技术。

六、参考文献[此处列出相关的参考文献]便携式3D打印机设计首先，确定主题——便携式3D打印机设计。