Solidworks软件在3D打印技术中的应用研究①

康玮明

(抚顺职业技术学院 辽宁抚顺 113122)

随着我国经济的不断发展，以工业生产为基础的产业化已经发展到全新的模式，工业生产的更新换代速度也前所未有，因此，在工业设计的过程中，必须要结合市场对产品的需求进行及时化的设计，只有进行全面及时的设计才能够在广大的市场发展中占据竞争优势，核心的技术竞争力也是促进企业发展，技术提升和市场主动权的重要保障，因此对于企业来说，在产品的设计过程中必须以较快的设计周期来增强在市场环境的主动权。目前，3D打印技术是一种行之有效的产品设计软件，能够在较短的实践周期内对产品进行相关的设计和生产，从而保障产品能够快速推入市场，促进企业在经济环境下不断发展，在进行3D打印的过程中，SolidWorks作为一种设计软件能够发挥重要的作用，不仅能够对产品的设计过程进行相关的优化作业，还能够促进产品的精细化生产和适时化修改，能够从很大程度上节约产品的成本转换，从而强化企业在产品设计中的效益。因此，研究SolidWorks软件在3D打印技术中的应用，能够有效提升企业在产品设计和产品生产中的效率。

1 Solidworks软件及3D打印技术的概念介绍

SolidWorks软件是世界上第一款基于Windows操作系统的三维模型设计软件，经过几十年的发展逐渐成为集传统设计软件CAD、CAE以及CAM等为一体的综合设计化软件，这款软件能够结合设计者的基础需求结合计算机的辅助通过一系列的设计步骤，从而实现基础产品的模型化设计，还能够结合产品的基础材料和性能设计来进一步优化在不同热力环境以及使用频率下的产品消耗速度，模拟产品的跌落测试等一系列设计，这种软件在很大程度上能够促进产品在设计阶段的测试工作的完整性，有效节约产品的实验成本，缩短整个产品的基础设计周期，还能够提高产品在多种使用情境下的可靠性。将其应用在3D打印技术中式提升产品的设计强度和使用性能的行之有效的方法，通过机体框架的有效建模和静力学仿真设计，能够为3D打印技术提供高质量以及高精度的技术支撑，从而强化企业在产品设计和生产过程中的不断提升。

3D打印技术是一种快速成型技术，该技术以数字模型相关的文件作为成型基础，运用粉末状的金属或者塑料等一些可以及时粘合的材料，通过逐层打印来构造物体形态，从而形成基于设计理论的实物。这一项技术通常适用在模具制造和工业设计等行业领域中用来制造相关的产品模型，随着该技术的不断成熟，随后逐渐被应用于一些工业产品的直接制造过程中，目前我国的工业生产中已经有使用3D打印技术生成的各种零部件，这些零部件的形成是利用数字技术材料打印机来实现的，最早出现在20世纪90年代中期，在实际的应用化过程中的工作原理与普通的打印机相同，装置内部装有液体或者固体等打印材料，将其与计算机网络链接以后，就能够在数字化指令的控制下将这些打印材料进行层层叠加，从而将计算机上的设计产品转化为实物。在工作过程中主要分为三维设计、切片处理以及打印完成三个步骤，其中三维设计过程就是利用计算机进行相关建模的过程，在该过程中是基于设计者的思考和产品的实际生产需求来进行相关设计的，并利用相关的设计软件例如SolidWorks等对产品进行相关的使用环境模拟，最终投入切片处理和打印阶段，完成产品生产。

2 Solidworks软件在3D打印技术中的应用优势分析

SolidWorks软件在3D打印技术中的应用主要体现在产品的形态设计以及环境模拟设计阶段，通过计算机的辅助作用，该软件能够在Windows操作系统下完善自身对产品相关形态功能的优化以及相关的环境性能模拟，具体来讲，该软件在3D打印技术中的应用优势主要有以下两个方面。

一方面，完善产品的设计优化。在传统的设计软件中，产品的设计和使用过程缺乏足够的精度和完善性，导致在哎产品的批量生产中次品率较高，甚至会造成批次缺陷，为企业的经济效益带来严重的问题，往往也会与设计者的设计初衷出现偏差，因此，将SolidWorks软件与3D打印技术结合能够有效促进产品设计过程中的精度提升，从而完善产品的额设计优化，该软件集合了多种设计软件于一体，能够从基础设计需求出发，以更加人性化和智能化的设计方式帮助设计者处理产品设计中存在的些许问题，与此同时，较多的软件设计功能也能够有效促进产品设计的全方位优化，避免由于精度缺乏而出现问题，产品的优化设计是保障企业安全生产的重要前提，也是强化企业发展方向的重要保障，先进的设计软件能够为企业产品设计提供良好的发展基础，也能够促进企业产品设计的不断优化。

另一方面，优化产品环境使用效果。SolidWorks设计软件不仅能够利用多种设计手段促进产品在设计过程中的精度和细节，还能够结合产品的使用性能，在虚拟环境下模拟产品的使用性能，例如模拟产品在高温和高压环境下的承受度，模拟产品在高空坠落的承受力等，这一功能是该软件区别于其他传统软件的根本优势，不仅从根本上缩短了产品在测试期间的时间，还有效降低了企业在产品测试过程中的成本消耗，在降低人力资源成本的同时也避免了材料的过度消耗，在日常设计和生产中具有较强的应用效果。

3 Solidworks软件在3D打印技术中的应用实例介绍

结合以上提到了SolidWorks软件在3D打印技术中的应用优势，目前的产品设计中已经逐渐开始使用该软件，产品设计中主要设计一些零部件的设计及打印工作，例如在当今较热的汽车市场下，不同汽车品牌对零部件的要求也越来越高，利用3D打印技术能够有效提升产品零部件的精确度和耐用程度，与此同时，SolidWorks软件也能够通过软件功能对零部件在机器使用环境下进行相关的耗能模拟，为零部件的正常运行提供较为可行的材料和运行周期。例如，在设计减速器中的斜齿轮进行设计时，需要按模型设计、STL文件的生成格式，模型分层切片，3D打印制造以及产品处理这几个过程，其中在模型设计的过程中，SolidWorks软件的设计功能能够为设计者的设计需求以及软件的基本参数进行相应的设计，一方面促进了软件在设计过程中斜齿轮的基础参数的不断完善，提高了设计精度，能够从基础细节入手，结合斜齿轮的日常工作和运行环境不断完善相关的指数，在设计过程中，以计算机辅助系统设计形成的三维模型无法被3D打印机识别，因此需要转换文件的基础格式来进行下一步的操作，切片处理过程就是进一步促进3D打印机进行识别和处理的过程，能够将切片后的基础文件直接转化和储存为gcode格式的文件，然后利用无线传输和打印的方式，通过相关材料的层层打印和粘合，最终实现模型的打印。

3D打印技术是现下比较热门的技术，SolidWorks也紧跟时代潮流，在最近的SolidWorks2020 的软件功能中，最新的3D打印机的综合信息列表，我们可以通过快速浏览或搜索到最常用的打印机并将它们添加到收藏夹中，然后就可以从打印机列表下拉菜单中选择打印机。选择模型底面将显示打印机的范围并显示出非打印区域，并以红色显示出来，我们可以抬高零件，再找到合适的方向。使用SOLIDWORKS 2020，现在可以根据精确的三维几何图形产生切片，而不需要先导出类似STL的格式文件，另外，这些信息可以保存为3mf格式，它不仅能存储三维几何数据，还能存储材料、颜色，纹理、二维切片数据等。最后，如果在设计初始阶段没有合作的制造厂家，还可以通过“3DEXPERIENCE Marketplace Make”，从中获取数百家厂家的报价。

使用机器凭空打印出一个物体听上去像是科幻小说里才有的情节，但随着3D打印技术的不断发展，利用SolidWorks软件设计的产品可能性也越来越多，例如，我们可以通过3D打印食物，目前NASA是最早开始研究这一方向的机构，主要目的是为了给太空中的宇航员送饭，现在这项技术也越来越普及；英国阿伯泰大学的科学家已经开始打印泥土结构错综复杂的3D图像，为的是更好地理解真菌和细菌与之进行相互作用的方式；新墨西哥州罗斯威尔的警察部门最近获得了一台Faro 3D扫描仪，这款设备可以创建出数字化、全景式、缩小的犯罪现场模型。这项技术可以帮助执法部门和调查人员来增强自己分析现场的能力，并在法庭上向陪审团进行展示。除此之外，该项技术还可以应用在日常生活中，例如基于SolidWorks软件打印较为复杂的衣服，为残疾病人打印假肢等，都能够不断丰富和发展人类的日常生活，为人类带来不可思议的便利和发展。