增材制造/3D 打印入门指南：从设计到成品的完整流程

基础概念

增材制造（常称为快速成型或 3D 打印）是一种逐层堆积材料制造实体对象的方法。尽管存在多种增材制造和 3D 打印技术，本文聚焦从设计到最终零件的通用流程。

无论最终零件是快速原型还是最终功能件，通用流程无显著差异。让我们深入了解。

如何在 CAD 中设计可制造模型？

生成数字模型是增材制造第一步。最常用方法是计算机辅助设计 (CAD)。有大量免费和专业 CAD 软件兼容增材制造。逆向工程也可通过 3D 扫描生成数字模型。

设计增材制造数字模型时需评估多项设计考量，主要集中在特征几何限制、支撑结构或排气孔要求等。这些因工艺而异，务必针对具体技术深入了解。

什么是 STL 转换与文件处理？

增材制造区别于传统制造的关键步骤是将 CAD 模型转换为 STL（立体光刻）文件。STL 使用三角形（多边形）描述物体表面。CAD 转 STL 指南请参考相关资源。

转换前需考虑模型物理尺寸、水密性、多边形数量等限制。

生成 STL 文件后，导入切片软件。切片软件将 STL 转换为 G 代码（数控编程语言），用于计算机辅助制造 (CAM) 控制自动化机床（含 CNC 机床和 3D 打印机）。切片软件还允许设计师自定义构建参数：支撑、层高、零件朝向等。

增材制造设备如何生产定制零件？

增材制造设备（3D 打印机）包含众多精密部件，正确维护和校准对打印精度至关重要。

增材制造原材料通常保质期有限，需妥善保管。部分工艺可回收再利用余料，但反复再利用若不定期更换会降低材料性能。

大多数增材制造设备打印开始后无需人工监控。机器按自动流程运行，问题通常仅在耗材耗尽或软件报错时出现。各类增材制造打印机成型原理详见相关资料。

如何及何时取出打印件？

某些增材制造技术取件只需将打印件从构建平台分离。而更工业化的 3D 打印方法，取件是高度技术性过程：在零件仍包裹在构建材料中或附着在构建板上时精确取出。

这些方法需要复杂取件程序、熟练操作员、安全设备和受控环境。

增材制造后处理如何进行？

后处理方法因打印机技术而异。SLA 需在 UV 光下固化后方可操作，金属件常需炉中消除应力，FDM 件打印即可拿取。使用支撑的技术在后处理阶段移除支撑。大多数 3D 打印材料可打磨，其他后处理包括滚筒抛光、高压气吹、抛光、着色等，为最终使用做准备。

常见问题解答

主要增材制造技术有哪些？

增材制造涵盖七大技术：光固化成型、材料挤出、材料喷射、层叠制造、定向能量沉积、粘结剂喷射和粉末床熔融。

增材制造与 3D 打印有何区别？

两者在大多数情况下可互换使用。均指基于 CAD 设计逐层堆积制造零件的工艺。

增材制造与快速成型是同一过程吗？

增材制造和 3D 打印常互换使用，但快速成型是相关但不同的过程。快速成型指产品开发中加速原型阶段，增材制造是支持该目标的工艺之一。

哪些行业广泛应用增材制造？

增材制造应用于航空航天、机器人、消费电子、汽车等广泛且不断增长的行业。医疗技术受益巨大。历史上多用于原型，随着更稳健技术涌现，企业转向最终用途零件和大批量生产。

增材制造优势有哪些？

增材制造独特优势：比减材工艺更具成本效益制作原型、材料浪费少、准入成本低、小批量生产更快更省。特别适合重制并优化旧零件。

增材制造常用材料有哪些？

增材制造可用聚合物、金属、陶瓷制造定制零件。最常见材料为塑料，尤其用于原型制作。