3D打印技術(shù)課件 第五章 原型制作

第五章原型制作PARTONE第一節(jié)原型的數(shù)據(jù)處理3知識目標：1、了解STL文件常見的獲得來源；2、了解零件的分層處理與擺放姿態(tài)；3、了解零件支撐的設置與處理。

能力目標：1、能正確獲得建模文件；2、能合理設置支撐；3、能對模型進行分層處理。4、能熟練掌握建模軟件；5、能正確操作3D打印設備。

素質(zhì)目標：1、培養(yǎng)學生具有勞動意識與工程思維，能較快適應工作環(huán)境；2、培養(yǎng)學生具有吃苦耐勞，愛崗敬業(yè)、無私奉獻等良好的職業(yè)道德素質(zhì)；3、培養(yǎng)學生健康意識，養(yǎng)成健康文明的行為習慣和生活方式，創(chuàng)造有價值的人生。4一、數(shù)據(jù)來源目前利用FDM和SLA快速成型工藝成型的制件的三維數(shù)據(jù)模型主要來源于以下兩方面：

1、正向設計所獲得的三維CAD數(shù)據(jù)模型正向設計獲得三維CAD模型數(shù)據(jù)是應用最為廣泛的數(shù)據(jù)來源，可以直接利用計算機輔助設計軟件在來獲取零件的三維模型。由三維CAD軟件生成產(chǎn)品的曲面模型或?qū)嶓w模型，將CAD模型轉(zhuǎn)化為三角網(wǎng)格模型（STL模型），然后分層得到加工路徑?；蛘邔δＰ椭苯臃謱拥玫骄_的截面輪廓，再生成加工路徑。此類軟件主要有：UG、Pro/E、Cimatron、CATIA、Solidworks等。

2、逆向工程設計所獲得的三維CAD數(shù)據(jù)模型傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計流程是一種正向的順序模式，即從市場需求抽象出產(chǎn)品的功能描述（規(guī)格及預期指標），然后進行概念設計，在此基礎上進行總體及詳細的零部件設計，制定工藝流程，設計工裝夾具，完成加工及裝配，通過檢驗及性能測試。這種模式的前提是已完成了產(chǎn)品的藍圖設計或其CAD造型。而逆向設計（ReverseEngineering，RE）。卻是對實物進行三維數(shù)字化處理，數(shù)字化手段包括傳統(tǒng)測繪及各種先進測量方法。

二、STL文件STL文件格式是快速成型系統(tǒng)應用最多的一種標準文件類型。STL格式是利用三角網(wǎng)格來表現(xiàn)3DCAD模型。它的文件格式非常簡單，應用廣泛。三角形的網(wǎng)格化就是用小三角形面片去逼近自由曲面，逼近的精度通常由曲面到三角形面的距離誤差或者是曲面到三角形邊的弦高差控制。誤差越小，曲面越不規(guī)則，所需要的三角形面片的數(shù)目就越多，STL文件就越大。三角形面片數(shù)量越多，則近似程度越好，精度越高。用同一CAD模型生成兩個不同的STL文件，精度高者可能要包含多達10萬個三角形面片，文件可達數(shù)兆，而精度低者可能只用幾百個三角形面片。STL文件具有如下優(yōu)點：1）數(shù)據(jù)格式簡單，處理方便，與具體的CAD系統(tǒng)無關。2）與原CAD模型的近似度高。3）幾乎任何三維幾何模型都可以通過表面的三角化生成STL文件。4）具有簡單的分層算法。STL文件同樣具有數(shù)據(jù)冗余、缺乏CAD設計的拓撲信息、以及易產(chǎn)生裂縫、空洞、懸面、重疊面和交叉面等錯誤的缺點。三、零件的分割與擺放1、零件分割當由于零件的結(jié)構(gòu)過于復雜而導致成型支撐無法去除，或者零件的尺寸超出成型機的工作范圍時，就需要對零件進行分割。如圖所示為組合后的渦輪減速器原型。采用FDM成型設備進行原型制作時，渦輪減速器原型的整體結(jié)構(gòu)尺寸遠遠超出FDM成型機打印平臺的工作尺寸，并且原型件內(nèi)部的支撐很難取出，表面也沒有辦法進行后續(xù)的打磨處理，因此在制作原型前進行模型分割，分割后打印成型后再組裝成型。6渦輪減速器原型的整體結(jié)構(gòu)72、成型方向的選擇在分層處理之前，一般都要選擇一個優(yōu)化的分層方向（或稱成型方向）。將工件的三維STL格式文件輸入快速成型機控制系統(tǒng)后，可以用快速成型機中的STL格式文件顯示軟件，使模型旋轉(zhuǎn)，從而選擇不同的成型方向。模型的擺放方式?jīng)Q定了原型的成型方向，即成型時每層的疊加方向。成型方向?qū)⒂绊懺偷闹谱骶?、制作時間、制作成本、原型強度以及完成原型制作所需支撐的數(shù)量。成型方向（3個不同的方向）8四、支撐的設置快速成型能夠加工任一復雜形狀的零件，但是由于層層疊加的成型工藝特點使其在成型過程中必須具有支撐。快速成型中所設置的支撐相當于傳統(tǒng)減材制造中的夾具，主要起固定零件的作用。支撐對原型的制作起著至關重要的作用，它可以防止零件在制作過程中因收縮變形不能按預定期望固化成型而導致模型坍塌，支撐可以保持原型在制作過程中的穩(wěn)定性，并保證原型相對于加工系統(tǒng)的精確定位。

按照支撐的作用不同，支撐可以分為對基底的支撐和對零件原型的支撐?；字渭又诠ぷ髋_上，主要作用包括：1）方便從工作臺上將零件取下。2）保證成型原型在工作臺上處于水平位置，消除因工作臺的水平誤差引起的誤差。3）有助于減少或消除翹曲變形。翹曲變形主要發(fā)生在堆積成型的最初幾層。基底支撐翹曲變形9添加支撐分為兩種，即在CAD系統(tǒng)中人為添加支撐和利用切片軟件自動生成支撐結(jié)構(gòu)。一般快速成型系統(tǒng)的切片軟件在分層參數(shù)中根據(jù)設置的支撐角度可自動生成支撐。零件的成型方向決定了成型零件需要多少支撐以及去除支撐材料的難易程度。一般情況下，模型外部的支撐較模型內(nèi)部的支撐材料易于去除。手動添加支撐需要考慮以下因素：1）支撐的強度和穩(wěn)定性2）支撐的制作時間3）支撐的可去除性10五、三維模型的分層處理確定了成型方向并設置了支撐后，按照設定的分層高度對數(shù)據(jù)模型進行切片分層，得到該數(shù)據(jù)模型在高度上的輪廓?？焖俪尚渭夹g(shù)都是一個個的柱形圖分層累積成形為三維實體的，其中每一層的加工都是根據(jù)CAD模型切片后得到的截面輪廓數(shù)據(jù)形成加工軌跡，每一層的高度就是分層厚度。如圖所示。切片示意圖PARTONE第二節(jié)基于快速成型工藝的原型實例制作12圖1.13D打印技術(shù)制造的三維物體知識目標：1、了解玩具模型的3D打印過程及注意事項；2、了解托架的3D打印過程及注意事項；3、了解航空葉片的3D打印過程及注意事項；4、了解鐵塔的3D打印過程及注意事項；能力目標：1、能進行三維建模和逆向建模；2、能操作設備進行3D打印加工；3、能對3D打印制件進行后處理；4、能正確查閱資料與信息，能看懂設備說明書和操作手冊。素質(zhì)目標：1、培養(yǎng)學生具有積極的勞動態(tài)度和良好的勞動習慣，能尊重勞動；2、培養(yǎng)學生具有愛崗敬業(yè)、業(yè)務精干、無私奉獻等良好的職業(yè)道德素質(zhì)；3、培養(yǎng)學生具備團結(jié)協(xié)作的能力；4、培養(yǎng)學生具有動手操作能力，掌握一定的勞動技能；5、培養(yǎng)學生具有社會實踐和生產(chǎn)勞動能力，具有改進和創(chuàng)新勞動方式、提高勞動效率的意識；6、培養(yǎng)學生具有正確的價值觀，培養(yǎng)能通過誠實合法勞動創(chuàng)造成功生活的意識和行動等；7、培養(yǎng)學生具備能依據(jù)特定情境和具體條件選擇制訂合理的解決方案的能力；8、培養(yǎng)學生具有學習掌握技術(shù)的興趣和意愿。13

實例一基于熔融沉積（FDM）制造工藝制作玩具模型傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計，也稱正向設計，通常是從概念設計到圖樣、再制造出產(chǎn)品。正向設計建立工件的CAD模型主要依賴于CAD/CAM軟件，如UG、IDES、Pro/E等。逆向工程，（也稱為反向工程）與正向設計相反，是根據(jù)實物樣件（或原型）獲取產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，再制造出新產(chǎn)品，它是“從有到新的過程”。1.逆向工程的工作流程逆向工程的一般包括以下工作過程：實物的數(shù)據(jù)掃描、數(shù)據(jù)處理、數(shù)模重構(gòu)、模型制造幾個階段。（1）數(shù)據(jù)掃描數(shù)據(jù)掃描是借助測量設備將實物的表面數(shù)據(jù)數(shù)字化，是逆向工程實現(xiàn)的基礎和關鍵技術(shù)之一，要求掃描數(shù)據(jù)完整、精確。（2）數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理的關鍵技術(shù)包括雜點的刪除、多視角數(shù)據(jù)拼合、數(shù)據(jù)簡化、數(shù)據(jù)填充和數(shù)據(jù)平滑等，可為曲面重構(gòu)提供有用的三角面片模型或者特征點、線、面。①雜點的刪除；②多視角數(shù)據(jù)的拼合；③數(shù)據(jù)簡化；④數(shù)據(jù)填充；⑤數(shù)據(jù)平滑14（3）模型重構(gòu)三維模型重構(gòu)是在獲取了處理好的測量數(shù)據(jù)后，根據(jù)實物樣件的特征重構(gòu)出三維模型的過程。一般有兩種重構(gòu)方法：直接建模，參數(shù)曲面建模的方法。（4）模型制造模型制造可采用快速成型制造技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)、模具制造技術(shù)等。2.三維掃描儀簡介（1）硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Win3DD硬件系統(tǒng)包括掃描頭、云臺和三腳架三部分，如圖所示。

Win3DD單目三維掃描儀硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)15

Win3DD單目三維掃描儀掃描頭使用Win3DD單目三維掃描儀掃描實物時，a.應避免掃描系統(tǒng)發(fā)生碰撞，造成不必要的硬件系統(tǒng)損壞或影響掃描數(shù)據(jù)質(zhì)量。b.禁止碰觸相機鏡頭和光柵投射器鏡頭c.僅在云臺對掃描頭做上下、水平、左右調(diào)整時使用掃描頭扶手。d.嚴禁在搬運掃描頭時使用掃描頭扶手。①掃描頭介紹16②云臺與三腳架Win3DD單目三維掃描儀云臺使用時，通過調(diào)整云臺旋鈕可使掃描頭進行多角度轉(zhuǎn)向。調(diào)整三腳架旋鈕可調(diào)整掃描頭的高低。

Win3DD單目三維掃描儀三腳架17Win3DD單目三維掃描儀的掃描模式分為拼合掃描、非拼合掃描、框架點掃描。a.拼合掃描:對一些較大的物體一次不能掃描完全部數(shù)據(jù)，可通過貼標志點，利用拼合掃描方式完成。b.非拼合掃描:對一些物體的掃描，只要掃描一面就能得到所需的數(shù)據(jù)，此時需要使用非拼合掃描操作。c.框架點掃描:掃描一些大物體時，由于積累誤差使最后的測量誤差偏大，為了控制整體誤差，掃描大物體時先進行框架點掃描再進行拼合掃描。Win3DD單目三維掃描儀硬件系統(tǒng)裝配183.玩具外形的數(shù)據(jù)掃描(1)掃描規(guī)劃如圖,玩具內(nèi)部鏤空，僅對玩具的外輪廓進行掃描，只需要獲得玩具的外輪廓掃描數(shù)據(jù)。玩具模型（2）標定掃描系統(tǒng)相機參數(shù)標定是整個掃描系統(tǒng)精度的基礎，因此掃描系統(tǒng)在安裝完成后，第一次掃描前必須進行標定。另外，在以下幾種情況下也要進行標定：a.對掃描系統(tǒng)進行遠途運輸b.對硬件進行調(diào)整c.硬件發(fā)生碰撞或者嚴重震動d.設備長時間不使用標定標記點19(3)調(diào)整掃描距離掃描時應注意保持掃描區(qū)域位于監(jiān)控窗口中。將被掃描工件放置在視場中央，點擊“投射圖像”中“投射十字”項，通過云臺調(diào)整硬件系統(tǒng)的高度及俯仰角，使此十字與相機實時顯示區(qū)的十字交叉盡量重合，并且保證十字盡量在被掃描工件上，如圖所示。調(diào)整掃描距離（4）通過軟件對相機亮度與對比度進行精調(diào)整。

（5）單幀掃描

掃描視圖界面掃描管理20（6）變換角度再次掃描將被掃描件玩具旋轉(zhuǎn)到另一個角度，通過監(jiān)控調(diào)節(jié)掃描件的被測量位置，進行與（3）~（5）相同的操作，獲得的掃描結(jié)果如圖所示。直至完成玩具外形的掃描，獲得外形的完整掃描數(shù)據(jù)。（7）完成全部掃描后（也可在每次單幀掃描后），使用工具欄中的相關工具對點云數(shù)據(jù)進行處理。（8）保存掃描數(shù)據(jù)。獲取掃描點云4.處理玩具的點云數(shù)據(jù)傳統(tǒng)的造型方法一般采用點→線→面的方式，需要投入大量的建模時間、參與建模的工作人員需要豐富的建模經(jīng)驗。GeomagicStudio軟件進行逆向設計的原理是用許多細小的空三角片來逼近還原CAD實體模型，建模時采用點云→三角網(wǎng)格面一→曲面的方式，這種建模方法簡單、直觀，非常適用于快速計算和實時顯示的領域。GeomagicStuc軟件在進行逆向建模時，遵循點階段→多邊形階段→曲面階段的工作流程。21（1）點階段數(shù)據(jù)處理本階段主要步驟：Step1打開玩具數(shù)據(jù)文件“wanjuqiang.asc”文件啟動的GeomagicStudio軟件打開的掃描數(shù)據(jù)顯示顏色的掃描數(shù)據(jù)22Step2刪除無關的數(shù)據(jù)點如圖所示為使用選擇工具對模型進行選擇后，選中部分顯示為紅色。選擇數(shù)據(jù)Step3手動注冊不同視角數(shù)據(jù)如圖所示。對齊菜單“手動注冊”對話框23手動注冊模型Step4全局注冊Step5合并數(shù)據(jù)合并掃描24合并結(jié)束后將在“模具管理器”中看到該模型的管理樹下生成一個名為“合并”的新文件，其圖標為。此時數(shù)據(jù)處理進入多邊形階段，軟件的菜單欄也隨之變化，如圖所示。Step6保存文件生成合并數(shù)據(jù)

合并后的數(shù)據(jù)模型25（2）多邊形階段數(shù)據(jù)處理多邊形階段的數(shù)據(jù)處理主要是為了獲得個完整的理想多邊形數(shù)據(jù)模型。本階段的主要操作步驟：Step1打開“wanjuqiang合并.wrp”文件Step2網(wǎng)格醫(yī)生如圖所示。

“網(wǎng)格醫(yī)生”對話框26Step3填充孔填充孔有六種方式：①曲率②切線③平面④完整孔⑤邊界孔⑥搭橋邊界填充前后的邊界模型27Step4砂紙打磨Step5減少噪音噪音點是指模型表面粗糙的、非均勻的外表點云，主要是由于掃描過程中掃描儀輕微抖動、物體表面處理不當?shù)仍虍a(chǎn)生的。

“砂紙”對話框

“減少噪音”對話框28Step6創(chuàng)建平面

選取創(chuàng)建平面點創(chuàng)建的平面29在“創(chuàng)建平面”對話框中，在定義對話框中給出平面1的參數(shù)，包括三個點、法線、主矢的信息。其中“位置度”組合框可以設定裁剪平面偏置所構(gòu)建平面的法向距離，即沿裁剪平面的法線方向（正方向或負方向）偏置。創(chuàng)建平面偏置的設置30Step7裁剪“用平面裁剪”側(cè)面裁剪后的模型重復Stpe6~Stpe7,兩側(cè)均裁剪后的模型（a）填充一個側(cè)面

31Stpe9松弛多邊形Stpe10進入精確曲面階段Stpe11保存文件多邊形階段處理后的模型5.基于熔融沉積（FDM）制作玩具（1）Pango切片軟件介紹（2）切片軟件操作Step1啟動切片軟件PangoStep2載入模型文件Pango切片軟件主界面32載入模型載入后的模型要與打印平臺接觸并且接觸面要平整，如圖所示。（a）正確接觸模型與打印平臺（b）模型與打印平臺接觸不平整Step3保存Pcode文件33Step4分層預覽（a）分層預覽顯示打印完成模型b）分層預覽顯示打印至125層時的模型分層預覽顯示的玩具模型(c)分層預覽顯示打印至20層時的模型34

啟動打印機進行打印，打印完成后，從打印平臺上取下模型。a打印玩具模型支撐結(jié)構(gòu)b.玩具模型打印完成打印玩具模型35（3）切片軟件中的模型處理

1）旋轉(zhuǎn)模型

①旋轉(zhuǎn)模型旋轉(zhuǎn)②平置模型平置36③重置位置（復位）2）縮放模型①統(tǒng)一縮放②任意縮放縮放模型3）批量打印4）切除底部（選段打?。゛.載入模型b.設置高度下限為35mm375）擺放角度擺放角度abc38實例二、基于正向建模制作托架案例拉伸草繪拉伸實體1、正向建模拉伸草繪拉伸實體39拉伸草繪

拉伸實體圓角曲線拉伸草繪拉伸實體圓角2

圓角3拉伸草繪拉伸實體40拉伸草繪

拉伸實體完全倒圓角1

完全倒圓角241成組

鏡像Pro/e保存成stl文件42保存時的對話框

保存后的效果參數(shù)設置43填充率設置

打印溫度設置

材料密度設置44啟用風扇是指打印過程中開啟控制風扇協(xié)助冷卻，打印模型或者快速打印時必須啟動,如下圖專家參數(shù)設置454.模型處理工作流程（1）添加文件Cura軟件菜單欄

載入模型文件46（2）選擇之前創(chuàng)建好的模型文件路徑，或者從網(wǎng)站上下載好的STL模型文件路徑就可以了

導入的托架模型（3）對模型文件切層之前先要對其進行位置調(diào)整、大小縮放、復制等操作。模型操作的圖標47單擊中間Scale灰色圖標后就會顯示此時模型大小尺寸，尺寸長為157mm、寬為93mm、高90mm。如圖所示?，F(xiàn)在將模型縮小0.5倍。原始模型顯示單擊ScaleX后框格將1.0改為0.5后，模型就會縮小0.5倍，同時尺寸顯示為長為78.5mm、寬為46.5mm、高45mm。如圖所示。模型縮小0.5倍48（4）點擊第一個Rotate灰色的圖標，然后鼠標左鍵按住綠色的圓，拖動鼠標讓模型旋轉(zhuǎn)90度。如圖所示。模型旋轉(zhuǎn)90度旋轉(zhuǎn)以后，我們將模型放在打印平臺的中間。點擊黃色的模型后單擊鼠標的右鍵，彈出對話框，如圖所示。單擊對話框中“居中位置”，模型將被放置在打印平臺的中間。模型放置在中間49（5）首先單擊操作窗口的右上方“Viewmode”灰色按鈕，然后會彈出對話框，單擊最后“Layers”灰色圖標。Cura軟件自動將托架模型進行切層處理，如圖所示。Cura軟件對托架模型切層處理旋轉(zhuǎn)以后，我們將模型放在打印平臺的中間。模型放置在中間50（6）左邊操作窗口對主要參數(shù)的設置，對模型質(zhì)量要求高，其分層厚度為0.1mm。打印溫度為210度，平臺溫度為45度。主要參數(shù)設置（7）文件保存保存于E盤515.打印機預處理（1）預熱打開3d打印機的紅色開關，然后讓打印機預熱3-5分鐘。準備開始安裝耗材，將為拆封的耗材打開，用鉗子將直徑為3mm耗材PLA絲頭部剪成平口。旋松送絲機右側(cè)的旋鈕，將耗材頭部送入送絲機底部的孔中。持續(xù)送入耗材，使絲料頂端恰好圖所示指示位置。將送絲機右側(cè)的旋鈕適當旋緊（不需要很緊），使壓絲滾輪均勻壓在耗材上。耗材安裝位置52（2）將打印機開機，按下LCD控制西板右側(cè)旋鈕。預熱打印頭噴嘴（3）確認打印頭的噴嘴溫度已經(jīng)到達核定。按下LCD控制面板右側(cè)旋鈕，旋轉(zhuǎn)旋鈕，選擇菜單中的Motion選項，按下旋鈕。打印機自動進絲53（4）旋轉(zhuǎn)旋鈕，選擇菜單中的AutoFeed選項，按下旋鈕，如圖所示。AutoFeed

打印機上SD卡槽（5）將SD卡從讀卡器取出后，對準打印的SD卡槽中后插入，如圖所示。（6）進入下一個界面后，選擇tuojia.Gcode文件名，如圖所示。選擇打印文件準備打印模型54（7）打印機開始打印模型底層，如圖所示。打印時間過半后，如圖所示。模型底部

打印過程過半（8）經(jīng)過觀察托架模型已經(jīng)打完，利用工具將模型從平臺取下。模型打印完畢55實例三基于逆向工程制作航空葉片1.數(shù)據(jù)采集葉片實物圖56（1）新建工程，調(diào)試掃描儀，使用標定板進行標點，獲得的誤差值控制在為0.03以內(nèi)。（2）給葉片模型上噴涂上一層淡淡的，薄厚均勻的顯像液，（避免模型出現(xiàn)高光，透明的現(xiàn)象），用橡皮泥將葉片固定到轉(zhuǎn)盤上，再給模型貼上標定點。貼標定點

57多角度掃描（3）第一次掃描盡量選擇貼標定點的面，依次旋轉(zhuǎn)掃描4-5次，觀察掃描圖片，未掃到的面繼續(xù)掃描直到掃描完整為止,如圖所示58（4）為了更加清晰、方便的觀察點云的形狀，將點云進行著色。著色點菜單

頂點顏色著色視圖59（5）將4-5次的掃描結(jié)果選取全部創(chuàng)建成一個組，接下來圈選模型點，選擇【反選刪除】來刪除多余點，或者選擇【刪除】圈選除模型外的所有點云進行刪除。

刪除多余點云（6）反面掃描，將轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)用下轉(zhuǎn)盤面對準攝像機，同時將模型調(diào)相反方向與轉(zhuǎn)盤正面處理方式一樣，進行掃描，并且重復第一步的做法。反面點云60（7）然后點擊復合1和復合點2（按住ctrl鍵選?。┖簏c擊【對齊】，選擇【手動注冊】，在定義重合圖標固定哪里點擊復合點1，浮動圖標點擊復合點2，手動標相同點，進行貼合，如下圖所示。手動注冊（8）選擇菜單欄【點】【選擇】【非連接項】按鈕，在管理器面板中彈出“選擇非連接項”對話框。在“分隔”的下拉列表中選擇“低”分隔方式?！俺叽纭卑茨J值5.0，點擊“確定”按鈕，如圖所示。非連接項

61（9）選擇菜單【點】【選擇】【體外孤點】,在管理面板中彈出“選擇體外孤點”對話框，設置“敏感度”的值為默認值，也可以通過單擊右側(cè)的兩個三角號增加或減少“敏感度”的值，單擊應用按鈕。體外孤點

（10）選擇菜單【點】【減少噪音】，在管理器模塊中彈出“減少噪音”對話框減少噪音

62（11）完成之后再進行一次全局注冊，消除重影如下圖所示。減少噪音（12）選擇菜單【點】【封裝】，系統(tǒng)會彈如圖封裝對話框，該命令將圍繞點云進行封裝計算，使點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多邊形模型。封裝

63（13）選擇菜單欄【多邊形】【刪除釘狀物】按鈕，在模型管理器中彈出如圖所示的“刪除釘狀物”對話框。封裝

（14）先用手動的選擇方式選擇需要去除特征的區(qū)域，然后執(zhí)行【多邊形】【去除特征】按鈕，如圖所示去除特征64（15）掃描完成，保存文件保存格式如圖所示選擇，保存完成進行逆向建模。去除特征

2.逆向設計（1）點擊【初始】工具欄-【打開】菜單欄下的【導入】命令，導入【葉片.stl】文件，如圖所示。

導入零件

65（2）在【菜單】欄中選取【模型】，在菜單中選擇【平面】后，【選擇多個點】的按鈕，選擇如圖所示點擊【確定】，完成平面1?；鶞势矫?（3）在【菜單】欄中選取【模型】，在菜單中選擇【平面】后，選擇【選擇多個點】的按鈕，選擇如圖所示點擊【確定】，完成平面2

基準平面266（4）點擊菜單欄中的【對齊】-【手動對齊】按鈕，選擇點云模型點擊【下一階段】，選擇【平面】與【線】，如圖所示參數(shù)設置選項。手動對齊（5）點擊【草圖】，選擇【面片草圖】繪制草圖1，如圖所示。草圖2，如圖所示。

草圖1草圖267（6）點擊【模型】，選擇【掃描】，輪廓選擇草圖1；路徑選擇草圖2，方法選擇【沿路徑】，選擇【曲線向?qū)А咳鐖D所示。

掃描

68（7）點擊菜單欄中的【領域】，進入領域組模式，點擊【直線選擇模式】，手動繪制領域，繪制如圖所示圖形。點擊【插入】按鈕，插入新領域。葉背的領域

葉盆的領域69（8）點擊【模型】選擇【面片擬合】，點擊【基礎曲面】，繪制如圖所示。

面片擬合1面片擬合270（9）點擊【模型】，選擇【剪切曲面】工具要素選擇【面片擬合2】【掃描1】如圖所示，【面片擬合1】【剪切曲面1】如圖所示。

剪切面片1

剪切面片271（10）點擊Right為基準進行【草圖】，選擇【面片草圖】，點擊投影平面選擇中心對稱平面，因為表面不光滑，所以要增加輪廓投影范圍至全覆蓋，然后進行輪廓線繪制如圖所示。繪制輪廓完成圖（11）繪制完成后進行面片創(chuàng)建，點擊【模型】選擇輪廓進行【拉伸】，點擊【反方向】進行雙向拉伸如圖所示。拉伸面片72（12）點擊【模型】，點擊【剪切曲面】，工具要素選擇【剪切曲面2】【拉伸1-1】點擊【確定】如圖所示，【剪切曲面3】【拉伸1】如圖所示。

剪切面片4

剪切面片3

73（13）點擊【草圖】，選擇【面片草圖】創(chuàng)建如圖所示的草圖4。

繪制輪廓草圖（14）點擊【拉伸】，選擇【基準草圖】，選擇【草圖4】，點擊【輪廓】【方向】設置距離長度如圖所示。拉伸尺寸74（15）點擊【模型】，選擇【剪切曲面】，工具要素選擇【剪切曲面4】【拉伸2】。剪切面片5（16）點擊【模型】，選擇【拉伸】，基準草圖選擇【草圖4】，輪廓選擇【草圖環(huán)路1】，點擊【方法】選擇【到領域】。如圖所示。

拉伸375（17）建立葉片表面結(jié)構(gòu)，點擊【模型】選擇【面片擬合】，選擇所繪制的領域，拉伸面片盡量包裹形體，如圖所示，點擊確定。用同樣的方式創(chuàng)建葉背曲面，如圖所示。

擬合面片3

擬合面片476（18）點擊Right為基準進行【草圖】，選擇【面片草圖】，點擊投影平面選擇中心對稱平面，因為表面不光滑，所以要增加輪廓投影范圍至全覆蓋，然后進行輪廓線繪制如圖所示。

繪制草圖（19）點擊草繪輪廓，選擇【拉伸4】如圖所示，點擊【確定】。

拉伸4

77（20）選擇【剪切曲面】，工具要素選擇【面片擬合3】【拉伸4】【面片擬合4】【剪切曲面6】如圖所示。

剪切曲面6

剪切曲面778（21）選擇【布爾運算】，點擊【合并】，工具要素【剪切曲面5】【拉伸3】如圖所示。

布爾運算1

（22）點擊【曲面偏移】命令，選擇【面3】輸入偏移參數(shù)，點擊確定如圖所示。曲面偏移79（23）點擊【剪切曲面】，選擇【對象】，點擊【曲面偏移1】剪切如圖所示。

剪切曲面8

（24）點擊【布爾運算】，選擇【合并】命令，選擇【曲面剪切】和【拉伸3】，如圖所示點擊確定。布爾運算2

80（25）點擊【全部面圓角】選項，設置完成圓角要素設置，選擇【切線擴張】，如圖所示。選擇【圓角】命令，根據(jù)模型特點選擇多種圓角方式，最終完成效果如圖所示。

圓角

完成圖813.優(yōu)化設計（1）實體模型后進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，導入模型后經(jīng)常會出現(xiàn)面片缺失的情況，檢查模型后可以使用【補塊】，進行模型的修補，如圖所示。補塊前后對比圖

82（2）使用草繪以及【布爾運算】命令對上方的葉片部分進行分割處理如圖所示，轉(zhuǎn)子葉片過薄，不適合進行柵格填充布爾運算

83（3）使用【分割】命令對杉型結(jié)構(gòu)進行分區(qū)處理如圖所示。在PolyMesh功能區(qū)，使用【填充】中的K桁架結(jié)構(gòu)進行填充，如圖所示，完成簡單的輕量化設計。

分割結(jié)構(gòu)

K桁架結(jié)構(gòu)84（4）為了方便觀察，可以使用【剖切預覽】模式進行觀察，分別選擇兩個角度如圖所示。

剖切1

剖切2854.打印機調(diào)試（1）使用的奇跡三維的Miracle系列打印機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行部件名稱的介紹，如圖所示。

打印機內(nèi)部結(jié)構(gòu)名稱

86（2）開機需要將隨機工具盒中的電源線插入打印機后面的電源插孔，按下電源開關，即可啟動打印機，觸摸屏待機顯示如圖所示。

打印機首界面加熱界面87（3）安裝耗材時，必須首先預熱噴頭。注意：此時噴頭已加熱到200℃左右，請勿觸碰噴嘴，以免燙傷?。?）為便于裝料，建議用剪刀將耗材端部剪成斜坡口狀，如圖所示。（5）為了增加打印平臺與模型之間的粘合度，在打印之前需在打印平臺上貼上美紋紙或均勻涂上專用固體膠，涂膠范圍為打印模型的底座范圍即可。

材料切口

送絲885.切片軟件操作參數(shù)介紹（1）層高也就是每層的厚度，決定打印成品質(zhì)量的重要參數(shù)，表示模型在Z軸方向上的每層打印的高度，數(shù)值越小，打印質(zhì)量越好，但是打印需要的時間越長，通常設置范圍為0.1-0.3之間，一般設置為0.2，如圖所示。

層高參數(shù)及效果89（2）壁厚指的是模型最外層實體填充的厚度，必須設置為噴嘴孔徑的整數(shù)倍如圖所示，常用的噴嘴孔徑有0.4mm、0.6mm等，應根據(jù)所使用機型進行確定。不同壁厚效果如圖所示。對于需要打磨或有強度要求的模型，建議壁厚盡量設置的大點。

壁厚參數(shù)

不同壁厚效果90（3）底座/頂層厚度是指打印成品最下和最上層的厚度，通常1.2mm可以實現(xiàn)很好的密封情況如圖所示，設置太低，頂部表面會下垂無法完全封住，太高會增加打印時間。

底座/頂層厚度參數(shù)及效果

91（4）填充密度用來控制打印成品的內(nèi)部填充量，0為完全空心，100為完全實體，通常設置為20左右，如圖所示，這個參數(shù)的設置不影響打印成品的外觀，只影響強度，數(shù)值越大，打印所需的時間越長。

填充密度參數(shù)及效果

92（5）打印速度表示噴頭在打印時的移動速度，不同特征的速度設置是在此默認為65，如圖所示此處不建議修改，過快的速度容易造成電機失步導致打印失敗，太慢則打印時間延長。

速度溫度參數(shù)

（6）噴頭溫度是根據(jù)所使用耗材情況確定，通常PLA耗材的噴頭溫度為200如圖所示，熱床溫度為50，ABS耗材的噴頭溫度為230，熱床溫度為90。（7）支撐類型：當打印模型有懸空的結(jié)構(gòu)時，通常需要軟件自動增加支撐，不同的支撐效果如圖所示。支撐類型參數(shù)及效果

93（8）平臺附著類型：由于模型是從平臺上開始逐層打印，為了增加模型與平臺之間的附著力，防止模型與平臺之間由于粘接力不牢導致打印失敗，通常根據(jù)模型情況設置不同的附著類型，如圖所示。平臺附著類型參數(shù)及效果

94如圖所示，左側(cè)為參數(shù)設置窗口，右側(cè)為模型操作窗口。軟件打開時界面旋轉(zhuǎn)界面比例界面95右鍵快捷菜單96

切片打印預覽

分層預覽效果97打印操作打印觸摸屏98Delta

打印異常情況99手動界面調(diào)平主界面開始打印100打印模型的過程中，如圖所示。打印完成的兩部分零件如圖所示。打印過程

葉片

葉片底部

101模型打印完成后，噴頭會自動升到初始位置，同時機器會發(fā)出報警聲提示打印完成，這時候可以用工具箱內(nèi)的鏟刀將模型取下常用工具如圖所示，需要清理支撐的請用隨機工具盒中的鉗子、木工刀具等工具進行支撐清理常用工具剝離支撐102模型支撐基本清理完成后，使用電動打磨具進行打磨處理如圖所示。打磨葉片底部打磨葉片103打磨完成后，使用拋光液對葉片進行初步的拋光如圖所示。使用拋光液對兩個部分進行粘接如圖所示。使用3D打印拋光機進行最后的表面處理，如圖所示。初步拋光表面粘接精細拋光104最后完成的完成效果對比圖如圖所示。葉盆效果葉背效果105實例四、基于光固