【图文案例介绍】关于3D打印金元宝的那些事...

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金元宝由贵重的黄金或白银制成，一般白银居多，黄金稀见。在中国货币史上，正式把金银称作“元宝”，始于元代。不过，早在唐初开元通宝行世时，民间就有取其硕大、贵重之意，旋读为“开通元宝”的。

今天要与大家分享的是一个塑胶元宝，这个元宝我是通过3D打印机制造出来的。在介绍元宝制造过程之前，先简单地介绍一下3D打印机。目前市场上将3D打印机分成两类，一种是工业级，另一种是桌面级，也叫家用3D打印机。两种打印机的在价格上有较大的差距，工业级3D打印机从十几万到几百万不等，而桌面级的3D打印机只需几千到几万元便可拥有。除了价格上的差距外，在加工范围上，工业级3D打印机所制造的零件也明显优于桌面3D打印机。

从成型技术和成型材料上讲，工业级3D打印机目前有多种加工工艺，其中主要包括：选择性激光烧结（SLS）,立体平版印刷（SLA)、熔融沉积成型(FDM)、直接金属激光烧结（DMLS）等。材料方面也有上百种，甚至包金属粉末3D打印。而桌面级3D打印机主要是FDM（熔融沉积）技术，成型材料也比较单一，目前主要是PLA和ABS料。

3D打印（3D printing），即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆积的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型首自版，现正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。

关于3D打印技术和3D打印机这里不去做太多的解释，大家可以去3D打印论坛了解更多信息：https://3dp.icax.org/

刚才前介绍提到3D打印是以数字模型文件为基础，在进行3D打印前，必须要有相应该数字模型，也就我们常见的CAD文件。这个元宝采用了SOLIDWORKS软件进行设计，设计过程这里不做详细的述说，有兴趣的网友可以参考这个视频教程：https://v.icax.org/thread-1882-1-1.html



软件界面介绍
有了设计好的3D文件，导出一个STL的文件（所有3D打印机都支持读取STL格式文件）。我这里的3D打印软件使用的 ReplicatorG 软件，这个软件非常简单，只需几个简单的操作便可开始打印。首先我们来认识一下 ReplicatorG 的界面。



导入3D数字模型
现在我们将STL格式的金元宝在 ReplicatorG 软件里面打开，如下图：



打开元宝的CAD文件后，可以选择你的视图方式，也可对模型进行移动、旋转、镜像、比例缩放以及生成G代码。如下图：



生成G代码
将模型调整后便可生成G代码，3D打印机需要读取G代码来驱动机器运行。点击“生成G代码”命令开始执行生成G代码。如下图：



在生成G代码前，系统会弹窗询问相关参数的设定。比如是否需要打印基板和支撑、填充的百分比、打印层高、外壳数、进给速度等。设定好后点击生成代码即可。如下图：



这里稍微解释一下这几项功能的含意。基板就是在正式打印前，打印机会先在工作台面上生成一层平板，就好比建房子我们需要先打桩建基础一样，当然，这不是所有模都需要的，如果底部接触面积大，可以不用基板。关于支撑在这个模里面我没有设定，如果有机会大家可以试一下。

填充百分比是模型内部的填充物，我设定的是10%，也就是说这个模型打印出来里面有90%的空间是没有填充的，这是考虑到节约材料和打印时间，可根据实际情况进行设定。

打印层高是指每一层堆积的高度，这个参数设得越大，打印出来就越粗糙，一般不超过0.4mm，参数设定得太小打印的时间就相对会延长，通常设定在0.15-0.3的范围，这个模型我设定在0.27mm。

外壳数一般设定在1-5个，这个我设定为3，这个参数没太明是什么意思。

进给速度很好理解，这里指的是工作台XY平移的时速度，我设定为30mm/秒。

喷嘴、工作平台加热
模型生成代码需要一些时间，具体要看模型的复杂度和前面设定的一些参数，在生成G代码的过程时，我们可以开始加热3D打印机的喷嘴。点击软件界面上的“操作面板”命令，弹出下图的对话框，设定喷嘴温度220度，工作台温度为110度。这些要说明一下工作台为什么也要加温，如果不加温的话，当喷嘴吐出的塑胶冷却后就不容易吸附在工作台上，打印过程极易脱落。


执行3D打印
待G代码生成和喷嘴温度加热到指定的温度，便可执行3D打印。点击软件左上角的“构建”命令，弹出对话框，使用已存在的G代码，如下图：



查看G代码



开始打印
继上一步点击构建后，机器接收到G代码指令后首先进行一次重回零操作，这个步骤机器是自动的。重回零后便开始打印，手机拍图有点模糊哈，有人赞助数码相机那就更好了。{:soso_e120:}如下图：



画个圈圈把你圈起来....如下图：{:soso_e144:}



这就是前面提到的基板，后面要成型的零件将在基板上完成。如下图：



下图这种蜂窝状的结构就是前面设定的填充比，我设定的是10%，系统自动生成这些结构。



金元宝的轮廓渐现，如下图：



为了保证结构强度，这种蜂巢加工到一定的高度就会全部填充几层，然后现再生成蜂巢。如下图：



金元宝侧壁上的条纹已开始呈现了。如下图：



在打印过程中，软件界面上可以看到构建进程，以及监控到喷嘴和工作台的温度。如下图：



再次全部填充，如下图：



越来越像了，这里还能看到内部的情况。如下图：




打印完成，一个完整的金元宝呈现在你眼前，如下图：



现在你可以将元宝从3D打印机上取下来了，取下来的零件有些粗糙，所有3D打印出来的零件都是需要做一个后处理打磨。如下图：



这里就一开始生成的基板，这个需要手工去除。如下图：



去除基板来个合影，有条件的可以做一个后处理打磨，由于我这里没有这些工具就只能这样了。





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