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3D打印技术在职业教育教学中的应用(一)

0 引言
        3D 打印又被称为增材制造,是一种新型的制造方式,经过30 多年的发展,技术已经比较成熟,被广泛应用于航天、军工、医疗等领域。3D 打印是利用计算机设计数据采用材料逐层堆积的方法制造实体零件的技术,目前,已经发展出激光烧结技术、熔融沉积成形技术、立体光刻技术、电子束熔炼技术、超声波固结技术、喷墨沉积技术等多种类型。而从严格意义上来说,喷墨沉积技术才是真正的3D 打印。作为第三次工业革命的代表性技术之一,3D 打印技术目前已经步入了飞速发展的时代,以3D 打印技术为代表的快速成型技术被看作是引发新一轮工业革命的关键要素。


        方兴未艾的3D 打印技术,被视为传统产业实现升级的重要途径,在这一领域,中国已经取得了一批基础研究和产业化成果,部分甚至处于世界领先水平。目前,基本上有机械学院的大学都有3D 打印技
术,在这方面做的比较好的大学有清华大学、华中科技大学、西安交通大学三家。兰州石化职业技术学院去年也成功地引进一台美国Stratasys 公司研发的桌上型三维打印机Objet30 Pro,并已经将3D打印技术引入到了教学实践中。

1 3D 打印概述
        Objet30 Pro 打印机基于PolyJet 3D 技术,其打印过程与喷墨打印类似,但PolyJet 3D 打印机并非在纸张上喷射墨滴,而是将可固化液态光敏树脂层喷射到构建托盘上。该过程相当简单。
(1) 三维建模:可用UG、Pro/ E、CAXA、CATIA 、Solidworks、Pro / E 以及3ds MAX 等三维建模软件建立三维数字化模型,也可以通过专业3D 扫描仪或是Kinect 等DIY 扫描设备获取对象的三维数据,并以数字化方式生成三维模型。
 
(2) 打印生产:将三维模型插入排版软件Objet Studio,软件自动根据3 维CAD 文件计算光敏树脂和支撑材料的位置;将模型按照一定的厚度分层,并发送切片给打印机;3D 打印机喷射细小光敏树脂液滴并立即使用紫外线将其固化。薄层聚集在构建托盘上,形成精确的3D 模型或零件。3D 打印机会在悬垂部分或形状复杂需要支撑处喷射可去除的凝胶状支撑材料。

(3) 后处理:打印完成后,模型无需后续固化,用户可轻松地用手或高压水去除支撑材料,也可直接对3D 打印机生成的模型和零件进行修整、上色等后期处理和使用,最终完成所需要的制作。打印流程如图
1 所示。

        以打印一个校徽为例。首先用CAXA 或Pro/ E等三维建模软件设计出校徽的模型,可以是零件,也可以是装配体,如图2 所示;然后将此三维模型导出为STL 或SLC 格式,插入到打印机服务器Objet Studio软件上,利用排版软件进行定位,如图3 所示。
3D打印流程

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