陳 華,劉沖沖,王飛龍,魏巍宏,王冠淞

（中國礦業(yè)大學(xué)（徐州） 機(jī)電學(xué)院, 江蘇 徐州 221000）

1 3D打印技術(shù)

1.1 3D打印技術(shù)簡介

3D打印技術(shù)，是快速成型技術(shù)的一種，它依托數(shù)字模型文件,運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，通常采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)實現(xiàn)。3D打印技術(shù)具有節(jié)省工藝成本、節(jié)省流程費(fèi)用、設(shè)計空間無限、減少浪費(fèi)、精確復(fù)制等優(yōu)點，所以它在建筑規(guī)劃、工業(yè)設(shè)計、娛樂等諸多領(lǐng)域都有了廣泛的應(yīng)用。3D打印機(jī)圖（如圖1）。

圖1

1.2 3D打印材料的選擇

3D打印通過分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將樹脂、金屬粉末、石膏粉末、尼龍等特殊材料進(jìn)行逐層堆積粘結(jié)，最終疊加成型。針對本文快要成型的零部件對機(jī)械性能和韌性要求較高，可選取尼龍。尼龍粉末材料結(jié)合SLS工藝，可以制作出尺寸穩(wěn)定性好、機(jī)械性能好的零部件。

2 行星減速器的三維建模

（1）所有的3D打印成型機(jī)都可以接收STL文件格式進(jìn)行打印。常見的軟件有3ds Max、AutoCAD、UG、SolidWorks等三維建模軟件。本文是基于SolidWorks的行星減速器。圖二是利用SolidWorks構(gòu)建的一個齒輪（如圖2）。

3 行星減速器的3D打印

3.1 打印方法的選擇

隨著3D技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在3D成型技術(shù)已具備十余種，如光固法 (SLA)、掩層疊法 (LOM)、噴粒法(BPM)、模固化法(SGC)、粉末材料選擇性燒結(jié)（SLS）等。本文將采用SLS方法進(jìn)行打?。ㄈ鐖D3）。

圖2

粉末質(zhì)料選擇性燒結(jié)采取二氧化碳激光器對粉末質(zhì)料（塑料粉、陶瓷與粘結(jié)劑的混合粉、金屬與粘結(jié)劑的混合粉等）舉行選擇性燒結(jié)，是一種由分離點一層層對集成三維實體的工藝方式。SLS具有以下優(yōu)點：（1）采用這種方法，幾乎所有適合3D打印的材料都能適用；（2）整個打印過程與零部件的復(fù)雜程度無任何關(guān)系，為燒結(jié)的粉末還可重復(fù)使用，材料無浪費(fèi)，大大提高了材料的利用率；（3）相比其他的成型的方法，打印出來的模型較硬。

圖3

3.2 打印流程

（1）STL格式轉(zhuǎn)換。設(shè)計軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。用solidworks軟件可以直接輸出STL模型。

（2）啟動打印機(jī)。3D打印機(jī)型號雖多，但是其基本原理大致相同，結(jié)合實際情況，開溫控后，嚴(yán)禁觸摸噴頭和成型室加熱風(fēng)道。

（3）安裝材料盒。在更換絲材或者更換噴嘴時，首先要對設(shè)備進(jìn)行升溫，要把穩(wěn)定升到所設(shè)定的溫度方可進(jìn)行操作；更換噴頭需要先升溫，將材料撤出，然后等待噴頭溫度降低至室溫斷電。

（4）開始打印。打印機(jī)通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉末狀的材料將這些界面逐層打印出來，再將各層界面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。

（5）冷卻。打印完畢后，我們需要從成型室上將模型取出，模型冷卻5-10分鐘即可。

4 結(jié)束語

隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和逐步成熟，這種以“增材”方式的先進(jìn)制造技術(shù)將會在機(jī)械制造業(yè)中推動第三次工業(yè)革命，本文也只是將3D打印技術(shù)運(yùn)用到一個小小行星減速器中。只要將需要制造的零部件利用三維模擬軟件模擬出來，這樣便能通過打印機(jī)加工出需要的零部件，與傳統(tǒng)的切屑加工制造相比，大大減少了加工量，提高了生產(chǎn)效率。

[1]王波.《基于3D打印技術(shù)的模具制造》[Z].

[2]孫劼.《3D打印機(jī)/3ds Max從建模到完全自學(xué)教程》[K].人民郵電出版社.

[3]蔡恩澤．3D打印顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)[J].中國中小企業(yè)，2011(11).

[4]馮穎芳．西工大用3D打印制造3m長C919飛機(jī)鈦合金部件[J].工藝技術(shù)研究,2013(01):24．