第二章以FDM成型打印為例項(xiàng)目一家務(wù)骰子的3D打印任務(wù)一家務(wù)骰子的三維建模一、三維模型的建立打開UG軟件，就會(huì)出現(xiàn)如下圖所示的工作界面，它由文件管理、工具欄、視圖工具、尺寸單位、編輯工具、模型庫等幾個(gè)模塊共同組成。UG軟件介紹1.文件管理如圖，文件管理菜單中包括新建、打開、插入、保存、導(dǎo)出等常見文件管理命令。UG軟件介紹2.工具欄如圖所示的是軟件界面上側(cè)的工具欄，包括系統(tǒng)工具和繪圖工具。單擊工具欄圖標(biāo)按鈕，即可執(zhí)行該圖標(biāo)按鈕對應(yīng)的命令。3.視圖工具視圖工具的使用有利于快捷地找到合適的編輯角度，簡化操作步驟。4.編輯工具編輯工具里面包括一些常用的編輯快捷鍵，如移動(dòng)、縮放等。UG軟件介紹5.草繪面草繪面是一張帶有標(biāo)尺和網(wǎng)格的平面，用于編輯和草繪圖形。6.注冊登錄注冊賬號(hào)登陸后，可以把模型上傳到“MyProject”（我的項(xiàng)目）中，這些模型自己可以離線使用。7.模型庫模型庫中有連接裝置、傳動(dòng)裝置、五金、機(jī)器人、飛機(jī)等各種各樣的模型可供下載、編輯和修改。提示：鼠標(biāo)快捷操作如下：【左鍵】單擊左鍵拖動(dòng)表示選中對象。【右鍵】單擊右鍵拖動(dòng)表示旋轉(zhuǎn)視圖。【中鍵】單擊中鍵拖動(dòng)表示移動(dòng)視圖；滾動(dòng)中鍵表示放大、縮小視圖。UG軟件介紹實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模1.建模思路分析觀察圖中家務(wù)骰子模型，發(fā)現(xiàn)它的基本框架是一個(gè)正方體，八個(gè)角上具有倒圓角，六個(gè)面上具有不同的家務(wù)任務(wù)文字。根據(jù)先整體后細(xì)節(jié)的原則，確定建模思路如下：創(chuàng)建一個(gè)邊長為45mm的正方體，

獲得骰子的基本結(jié)構(gòu)；創(chuàng)建一個(gè)半徑為32mm的球體，并與正方體求交，獲得八個(gè)角的圓角結(jié)構(gòu)；在六個(gè)面上創(chuàng)建家務(wù)的文字標(biāo)簽。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模2.操作步驟Step1.新建文件雙擊軟件圖標(biāo)，打開NX軟件，單擊新建進(jìn)入如圖所示界面，輸入文件名并選擇文件存放位置。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模單擊確定進(jìn)入圖所示的建模環(huán)境；實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模Step2.插入設(shè)計(jì)特征1選擇下拉菜單插入（S）→設(shè)計(jì)特征（E）→球（S）命令，系統(tǒng)彈出如左圖所示的“球”對話框，然后單擊“球”對話框中的“中心點(diǎn)”按鈕

，系統(tǒng)彈出右圖所示的“點(diǎn)”對話框，在“類型”中選擇自動(dòng)判斷的點(diǎn)，選擇對象為坐標(biāo)原點(diǎn)，實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模單擊確定返回到“球”對話框，輸入直徑（64），布爾（無）單擊確定創(chuàng)建圖2-1-11所示的球體。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模Step3.插入設(shè)計(jì)特征2選擇下拉菜單插入（S）→設(shè)計(jì)特征（E）→長方體（K）命令，系統(tǒng)彈出如左圖所示的“塊”對話框，然后單擊“塊”對話框中的“原點(diǎn)”按鈕

，系統(tǒng)彈出右圖所示的“點(diǎn)”對話框，輸入坐標(biāo)X（-22.5）Y（-22.5）Z（-22.5）實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模單擊確定返回到“塊”對話框，輸入長、寬、高均為（45），布爾（求交），選擇體為“Step2”所創(chuàng)建的“球”體，創(chuàng)建出圖2-1-14所示的“骰子”模型。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模Step4.創(chuàng)建文字選擇下拉菜單插入（S）→曲線（C）→文本（T）命令，系統(tǒng)彈出左圖所示的“文本”對話框，類型選擇（平面的），文本屬性輸入（買菜），錨點(diǎn)位置選擇（中心），然后單擊“指定點(diǎn)”按鈕

，系統(tǒng)彈出右圖所示的“點(diǎn)”對話框，輸入Z（22.5）單擊確定返回到塊對話框，其他參數(shù)采用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模單擊確定創(chuàng)建圖中所示的文字樣式。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模Step5.拉伸文字選擇下拉菜單插入（S）→設(shè)計(jì)特征（E）→拉伸（E）命令，系統(tǒng)彈出圖2-1-18所示的拉伸對話框，截面選擇（Step4所繪制的文本特征），限制選擇（值），開始輸入（0），結(jié)束輸入（-2），布爾（求差），其他參數(shù)采用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模單擊確定創(chuàng)建圖所示的拉伸特征實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模Step6.完成模型根據(jù)Step4與Step5的方法創(chuàng)建其他5個(gè)面的“做飯，拖地，洗衣，洗碗，待著”的文本特征與拉伸特征，最終效果如圖所示。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模Step7.保存模型選擇下拉菜單文件→保存命令，保存模型。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的三維建模Step8.導(dǎo)出STL文件選擇下拉菜單文件（F）→導(dǎo)出（E）→STL，系統(tǒng)彈出快速成型對話框，單擊確定，選擇保存位置，單擊確定，系統(tǒng)彈出類選擇對話框，框選整個(gè)產(chǎn)品單擊確定，完成STL文件的導(dǎo)出。任務(wù)二家務(wù)骰子的切片處理【核心知識(shí)】3D打印技術(shù)在獲得模型STL文件后，通常需要使用切片軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行切片處理。在這些離散數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下，打印機(jī)才將耗材逐層堆積成型。通常打印機(jī)都會(huì)有配套的切片處理或集切片與控制于一體的軟件，但對于一些開源3D打印機(jī)而言，往往需要尋找數(shù)據(jù)兼容的開源切片軟件。Cura就是一款常用的開源軟件，它可以兼容很多基于FDM原理開發(fā)的3D打印機(jī)，并且其具有切片速度快，切片穩(wěn)定，對3D模型結(jié)構(gòu)包容性強(qiáng)，設(shè)置參數(shù)少等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用較為廣泛。下面將詳細(xì)介紹Cura軟件的基本使用。任務(wù)二家務(wù)骰子的切片處理一、Cura軟件界面介紹Cura軟件的主要作用是將模型分層切片，根據(jù)模型形狀生成不同的路徑，從而生成整個(gè)三維模型的Gcode代碼，該代碼可導(dǎo)出后進(jìn)行脫機(jī)打印，導(dǎo)出的文件擴(kuò)展名為“.gcode”。打開Cura軟件，進(jìn)入如圖所示的工作界面。界面分為左右兩大區(qū)，左側(cè)為參數(shù)欄，有基本設(shè)置、高級(jí)設(shè)置及插件等，右側(cè)是三維視圖欄，可對模型操作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。任務(wù)二家務(wù)骰子的切片處理二、Cura軟件基本參數(shù)設(shè)置通常切片處理工藝通常只需設(shè)置如圖所示的基本參數(shù)即可。下面我們將詳細(xì)介紹這幾個(gè)基本參數(shù)的含義與設(shè)置技巧。1.質(zhì)量層高：打印每層的高度，是決定側(cè)面打印質(zhì)量的重要參數(shù)，最大層高不得超過噴頭直徑的80%。默認(rèn)參數(shù)是0.2mm，可調(diào)范圍為0.1mm~0.3mm。殼厚：模型側(cè)面外壁的厚度，一般設(shè)置為噴頭直徑的整數(shù)倍。默認(rèn)參數(shù)是0.8mm。允許回抽：當(dāng)打印時(shí)噴嘴需要跨越空白區(qū)域時(shí)（比如模型出現(xiàn)空腔結(jié)構(gòu)），擠出機(jī)構(gòu)會(huì)將噴頭里的材料根據(jù)設(shè)置按照一定的速度回抽一定長度，避免擠出材料持續(xù)流出破壞空白結(jié)構(gòu)。任務(wù)二家務(wù)骰子的切片處理二、Cura軟件基本參數(shù)設(shè)置2.填充底部/頂部厚度：模型上下面的厚度，一般為層高的整數(shù)倍。默認(rèn)參數(shù)為0.6mm?？筛鶕?jù)模型需要調(diào)整。填充密度：模型內(nèi)部的填充密度，默認(rèn)參數(shù)為20%，可調(diào)范圍為0%-100%。0%為全部空心，100%為全部實(shí)心，根據(jù)打印模型強(qiáng)度需要自行調(diào)整。任務(wù)二家務(wù)骰子的切片處理二、Cura軟件基本參數(shù)設(shè)置3.速度與溫度打印速度：打印時(shí)噴嘴的移動(dòng)速度，也就是吐絲時(shí)運(yùn)動(dòng)的速度。通常打印結(jié)構(gòu)復(fù)雜或體積較小的模型使用低速，一般使用30.0mm/s即可，較大的規(guī)則模型使用高速80-100mm/s。打印溫度：熔化耗材的溫度，不同廠家的耗材熔化溫度不同。對于ABS材料，可調(diào)范圍是200-225℃；對于PLA材料，可調(diào)范圍是180-210℃。任務(wù)二家務(wù)骰子的切片處理二、Cura軟件基本參數(shù)設(shè)置4.支撐支撐類型：設(shè)置是否打印支撐或者模型底部的網(wǎng)狀支撐結(jié)構(gòu)，有：不添加任何支撐（None）、僅底盤添加支撐（ExteriorOnly）和處處添加支撐（Everywhere）三個(gè)選項(xiàng)，需要根據(jù)模型的結(jié)構(gòu)和剝離支撐難以程度進(jìn)行設(shè)置。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的切片處理1.切片工藝分析骰子模型整體較為規(guī)整，無懸空結(jié)構(gòu)，可不設(shè)置支撐，但為了提高底面精度，可設(shè)置在模型底部設(shè)置一層“Raft”基底支撐。模型整體外形尺寸為45mm×45mm×45mm，尺寸較小，為了提高打印精度，可以將速度調(diào)低，設(shè)置為30mm/s。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的切片處理2.操作步驟（1）機(jī)型設(shè)置。打開軟件的安裝目錄，進(jìn)入“resources”文件夾，然后再進(jìn)入“machine_profiles”文件夾。把SD卡內(nèi)的“machine_profiles”文件夾下的所有“*.ini”文件復(fù)制過來。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的切片處理打開CURA軟件，在菜單欄中選擇點(diǎn)擊"Addnewmachine…"選項(xiàng)。選擇“Other”,并點(diǎn)擊下一步。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的切片處理在其他機(jī)型信息中，選擇您所對應(yīng)的機(jī)型，點(diǎn)擊下一步，再點(diǎn)擊完成。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的切片處理（2）調(diào)取耗材的打印配置參數(shù)。打開CURA軟件，并選擇“文件”菜單，點(diǎn)擊“打開配置文件”，選擇SD卡中相應(yīng)的配置文件即可。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的切片處理（3）讀取模型文件。如圖所示，單擊“文件”菜單下“讀取模型文件”，將“jiawutouzi.stl”文件導(dǎo)入軟件中。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的切片處理（3）基本參數(shù)設(shè)置。在左側(cè)“基本”欄中上設(shè)置如圖所示的參數(shù)：層高：0.2mm；填充密度：20%；打印速度：30mm/s；打印溫度：210℃；平臺(tái)的粘合類型：Raft（完全跟模型底部接觸）。實(shí)訓(xùn)任務(wù)——家務(wù)骰子的切片處理（4）保存Gcode文件。點(diǎn)擊保存按鈕，設(shè)置保存位置后點(diǎn)擊保存，完成家務(wù)骰子的切片處理。如圖所示。任務(wù)三家務(wù)骰子的3D打印1.實(shí)訓(xùn)設(shè)備及配件實(shí)訓(xùn)中會(huì)使用到的設(shè)備和配件包括3DDP-III打印機(jī)、PLA耗材、SD卡及鏟子等后處理工具，具體如圖所示。任務(wù)三家務(wù)骰子的3D打印2.操作步驟（1）讀取模型文件開啟3D打印機(jī)的電源，通過SD卡將切片文件拷貝導(dǎo)入設(shè)備中。如圖所示，通過控制旋鈕選擇“PrintfromSD”（SD卡菜單）—jiawutouzi.gcode后，噴頭開始升溫。任務(wù)三家務(wù)骰子的3D打?。?）模型打印當(dāng)噴頭溫度達(dá)到打印溫度210℃時(shí)，打印機(jī)的噴嘴和平臺(tái)自動(dòng)歸位，在層片模型的驅(qū)動(dòng)下，將耗材逐層疊加成實(shí)體，打印過程如圖所示。任務(wù)三家務(wù)骰子的3D打印（3）移除及支撐剝離如圖所示，打印完成后，在模型完全冷卻前使用鏟子等工具將其從成型板上移出，并通過手動(dòng)剝離或美工刀等工具剝離的方式剝離家務(wù)骰子底部設(shè)有基底支撐。此時(shí)，家務(wù)骰子的制作就完成了。任務(wù)四技能訓(xùn)練一、筆筒的3D打印尋找身邊的實(shí)物，如手機(jī)、筆筒、水杯等，采用UG軟件創(chuàng)建其三維模型，給自己設(shè)計(jì)一個(gè)筆筒（外徑為70mm，高為100mm，壁厚2mm，底厚3mm），并將其打印出來。要求打印物品表面質(zhì)量良好。二、七巧板的3D打印設(shè)計(jì)一個(gè)七巧板，并將其打印出來?！卷?xiàng)目評(píng)價(jià)】—家務(wù)骰子的打印評(píng)價(jià)模塊序號(hào)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)配分評(píng)分得分自評(píng)小組老師理論知識(shí)30分1了解3D打印的概念、分類、應(yīng)用領(lǐng)域及工作流程52熟悉UG建模軟件基