基于3D打印技术的橡胶材料CAD建模的应用

赖丽

摘 要：3D打印技术技术这些年飞速发展，在构造物体方面该技术非常方便而且具有很高的效率与精确度。该技术参照使用者想要构造的物体模型将材料进行逐层粘合，最终得到成型作品。最终得到的成品都是通过3D打印机打印，打印之前最为重要的部分则是采用CAD建模，即构造使用者想要得到的物体模型。本文参照3D打印技术原理，分析塑胶材料CAD建模中3D打印技术的应用。

关键词：3D打印技术；橡胶材料；CAD建模

引言：

相对来说，传统的制造业的生产模式成本较高，制作过程复杂且需要投入大量的人力。而3D打印技术的出现打破了传统制造业的生产模式，为生产企业的发展提供了有利条件，对制造业的发展具有革命性的意义。但3D打印技术其中最为重要的一项就是进行建模，CAD建模。其中橡胶材料的打印也已经较为普遍。本文结合3D打印技术的原理参照橡胶工件制造经验对橡胶材料CAD建模中的3D打印技术进行分析，为3D技术的发展与推广做出一定贡献。

一、3D打印技术原理

3D打印技术属于将数字模型输出打印并快速成型的技术，一般通过步进电机来进行位置的确认。3D打印机的打印过程按照一定的顺序进行打印，这样能够将材料进行有效粘合，而且有助于逐层堆建形成模型。其中CAD建模属于过程中比较重要的一个环节，是构建模型的最为重要的部分，为用户提供想要的数字模型。与以往的材料制造相比3D打印技术更加方便快捷，而且更加的精准、高效，具有一定的技术优势。3D打印技术的发展为制造业节省了大量的人力，这是传统制造业转型的一个方向。3D打印技术拥有广阔的前景，对制造业的发展具有深远的意义。

二、3D建模技术在橡胶材料建模生产中的应用

CAD建模、3D打印技术的制造过程还是比较方便的，根据其原理对橡胶口哨的制作进行分析。首先就是建造模型，电脑上的3D建模软件非常多，有犀牛、Soliworks、3DMAX、MAYA等等。但是CAD建模比较方便，而且结合着二维图形的创建，是制造业经常使用的软件，对电脑配置的要求相对较低，所以该过程使用CAD建模非常适合。其中中望3D属于国产3D建模软件，是CAD中的一种。其对曲面型模型物体构建非常方便，支持自由曲面建模。与国外的建模相比，这款软件容易操作，可以将模型直接打印出来，与快速打印的要求相契合，而且使用户和打印机之间的联系加深。但是进入该软件后需要进行模式的选择，不然就只进行二维图形的设计。所以进入软件后的首要工作就是选择工作模式，三维建模，然后再选择视图视角，选择需要的图形，这样就能够进行口哨的制作了。因为是构造真实的模型，所以建模一定要精准，各个口哨的指标要符合标准。还有对口哨进行抠洞后需要将其余部分进行结合，以免出现打印分离的情况，造成损失。将模型构造完成之后通过3D打印机将三维模型打印出来。当前的打印材料多种多样，所以可以灵活运用打印材料，打造出具有很多特性的打印物体。比如，韧性、半透明特性、传导性等等。

要想使打印机将文件打印出来，需要满足一定的要求，即STL文件類型。3D打印机只能够识别这种文件，所以在将模型构建完成之后需要将文件类型进行转换，以便打印机进行识别，为后续的打印工作做铺垫。只要建模与文件转换完成之后文件就能够进行类型的转换，转换完成之后输入到打印机。对打印机进行操作，找到输出，然后将STL类型的文档进行输出，这样打印机自动进行定位打印。一般国外的打印软件输入后需要进行手动操作，而CAD建模之后不需要进行手动操作，这样相对来说CAD建模存在很大的优势。

一般3D打印机打印过程遵循dimension elite流程系统，该流程的进行需要CatalystEX软件控制，主要将STL文件输入到该软件即可。在一般的打印情况下，不选择打印的类型的话，打印成品的底部会有很多的多余支撑材料，这样才能够使打印成品最终达到想要得到的样子。因为支撑会消耗很多的材料，所以要对其进行控制。若想控制支撑物材料量的话，可以进行产品定向的调整，使输出产品进行旋转，该产品为口哨，所以进行Y轴的旋转之后能够节省材料，对于其余的产品要想节省材料则需要视情况而定。将调整之后的参数进行模型包的生成，然后可以从这些信息中得到支撑材料的消耗体积，也能得到总的材料需求量，根据这些能够得到总的口哨的材料需求体积，大概为1.7cm3。

口哨的制作其实并不是那么容易，这涉及到了很多的过程与技术，但是只要将这些技术与注意点进行掌握，这样能够大批量生产口哨。看似采用3D打印技术将口哨进行生产的过程使用时间比较长，但是若真正操作起来，这要比传统的制作过程更加省时，而且出现失误的概率很小，节省更多的人力，能为企业带来更多的经济效益。CAD建模与3D打印结合使物体的制作更加方便灵活，能够进4行多种类型的物体的制作，制作的成品精度高，具有很大的优势。

三、3D打印常见问题与解决方法

（一）打印层错位

一般在3D打印过程中会出现断层，即打印层出现错位的情况，这是由于喷头快速移动、切片模型错误、电压问题、主板问题或者喷头被挡住无法进行移动等问题而产生的，所以在进行打印的过程中需要将这些进行注意，对其存在故障的地方逐一排查，将其进行校对，保证减少出现问题的概率。

（二）象脚

除了以上提到的问题之外，还存在一种问题，那就是大象脚。这是因为模型底部需要材料支撑，而材料使用面积较大，则出现了“象脚”。对于该问题的出现可以将打印台进行调平，因为打印台不平的话会使喷头喷错位置，不能够使机器正常运行。另外还需要检查喷嘴的高度，喷嘴过高过低都对打印存在一定的影响。另外，还可以进行倒角的设计以及平衡打印平台的温度与风扇转速，满足了这些能够大大降低这种情况产生的概率。

四、3D建模过程注意事项

3D建模是运用相关的软件进行物体模型的制作，其中CAD建模运用了CAD软件，该软件使用非常广泛，而且容易操作符合很多产业的需求。因为涉及到立体模型，所以在模型的构造上首先要考虑电脑的性能。一般CAD软件在所有的电脑上都适用，但是配置越高的电脑使用这种软件更加流程。还要考虑生成模型的视觉感，若无法考虑生成的模型的整体效果，那么该模型存在的缺陷将无法被指出，而且用户对物体或者生产商对物体的需求无法显现出来。除了该过程之外还要考虑到建模过程中的各个环节，保证这些环节非常重要。比如，相关数据、以及过程，数据存储、备份。只有保证好了这些重要数据，之后出现相关的问题才会更方便的处理。

五、结束语

3D打印从建模开始，这样才能够构建出企业或者用户想要的模型。我国的CAD建模软件比较适合与3D打印机进行结合，而且CAD建模构造出的模型精度高，更能够达到用户的要求。橡胶材料CAD建模上3D打印技术的应用具有非常长远的发展前景，而且其应用范围也非常广泛，这将会带动我国制造业的发展。目前我国的3D打印技术还处于发展阶段，所以说这是一个发展的机遇，把握好这个发展机遇将会给企业带来更大的收益。

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