惠柏智造带你了解完整的3D打印流程
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3D打印工艺经过多年的发展,今天已形成了自己完整的工作流程。今后,随着技术的进步,有可能会减少流程中的某个阶段,不过,基本的流程不会有大的改动。下面大致解释一下流程中的每个阶段的作用。
一、早期概念开发阶段
这个阶段实际上是头脑中构思要制作的物体,还有把想法转化为草图的组合。要制作一个物体,要构想它的形状,闪现在头脑中的瞬间的灵感,需要在纸上以草图的形式表现出来,与传统工程设计要有二维图纸性质相同。虽然个人可能不具备绘图的基础,也需要大致绘制出物体的形状,完成定型过程。
如果是一个团体合作项目,头脑风暴是必需的,把集体的想法形成草图,经过讨论以后确定下来。这个阶段与电影工业中制作3D动画片的前期制作相同,制作动画片要有编剧,确定剧本后需要概念艺术师确定角色的形象,绘制故事板。设计草图开始是随意的,需要你不断改进。即使是个人玩家,也不要忽略绘制草图的重要性,这是把头脑中的构想转变成实物的起点。
二、3D建模设计阶段
有了制作物体的大致形状,就可以利用自己掌握的3D设计软件开始建模过程。
建模软件分为普及和软件之分,如果完全是新手,先学习入门程序是比较好的选择。目前,即使是入门的建模软件,当你能深刻理解它的话,也能够创建出比较复杂的模型。例如:国内很多中小学采用Autodesk 123D Design开展3D打印教学活动,很多人认为这个程序太初级,实际上,中小学的3D设计基本上只应用了123D Design的拼装基本几何体的能力。而它提供了丰富的绘制2D草图的功能,如果从2D草绘开始按传统CAD的思路建模,这款软件能够制作出复杂的尺寸模型,非常适合创客们用来制作个性化物品。
另外,要根据你构想的模型选择不同的设计软件。要制作人物形状,就要掌握多边形建模或者雕刻软件,用它们制作卡通类的模型比较方便,像Meshmixer、Sculptris、CubifySculpt,用123D Design就不现实啦。相反,如果要制作尺寸的物体,那选择CAD类的软件,123D Design就有了用武之地。
3D建模是3D打印的重要阶段,需要从无到有,在电脑中虚拟表达出想要设计的形体,得到一个数字模型,这非常考验个人的动手能力。电脑应用过程中,编程考验的是逻辑思维,类似于写作;而建模则是思维与动手相结合的过程,且除了工业零部件意外,大部分模型兼具了技术与艺术的特性,因此,3D建模是个复杂的过程。
无论是人士还是初学者,经过这个阶段后,会得到一个数字化的3D模型,把它输出为一个STL文件,这对于绝大多数建模软件都能够实现。虽然有些打印机能支持其他格式的文件,STL格式文件还是通用的。
三、准备用于3D打印的模型
当完成了建模环节后,你得到了数字模型,不过,在进行打印之前,还需要一个清理数字模型的过程。由于建模软件也分多种类型,一些数字模型在电脑中展示没什么问题,但要通过3D打印变成实物,还要符合某些规则,否则会导致打印失败。要确保你的STL文件是“3D打印就绪”并且没有错误,需要使用Meshmixer、MatterControl、Netfabb、Cura、Slic3r和Magics等程序去修复和校验模型。
从建模源头上看,基于CAD的实体建模软件所建的模型是水密的,如Solidworsk、123D Design所建的模型,这是由于实体模型在过去要用CNC加工,所以可以直接打印。而那些基于多边形、Nurbs建模软件所建的模型,过去应用于CG领域、工业外观设计,建出的模型只是薄壳,经常会出现破洞、非流形几何体等问题,需要处理后成为一个单一的封闭模型。
在这个阶段,还需要考虑终使用何种成型工艺的打印机,确定模型的摆放朝向,根据需要添加必要的支撑结构等等,这些是确保模型能成功打印的必要准备工作。
四、生成G代码
当准备好模型以后,如果你使用的软件支持所使用的3D打印机,就可以直接联机打印了。目前,国内广泛使用的切片软件,如Cura、Slic3r、Simplify3D等,可以支持联机打印,修复模型的软件如Meshmixer也支持品牌的3D打印机,但对于为数众多的DIY的机器、小品牌的机器,可能并不能直接联机打印,且联机打印也存在一些弊端,就是电脑始终保持开机,对于需要较长打印时间的模型,万一出点意外,就会导致打印失败。所以,建议好将模型转为G代码,保存到一个SD存储卡或U盘中进行打印。
将STL文件生成G代码的过程非常简单,在切片软件中执行一个命令就够了,这是将数字模型分层的过程,有些切片软件可以逐层预览打印效果。
五、3D打印输出模型
把存有G代码的SD卡或U盘插入到3D打印机上,执行几步命令,设置好相应的参数,就开始了3D打印模型的过程。目前,整体上3D打印的速度比较慢,耗时较长,好在离线脱机打印可以让机器自己工作,机器性能好的话,就让它晚上工作吧,反正,3D打印的过程是枯燥无味的。第二天早上,查看一下模型是否打印好。
六、后期处理模型
这个后阶段,实际与3D打印无关了,而是根据你的使用目的来修整模型。当从3D打印机上取下模型后,你要去除支撑结构,或者清理模型上的粉末。对于FDM打印机打印的模型,可能需要打磨层纹、补土、上色,SLA打印的模型,可能要复模,进行后续的铸造工艺。