3D打印技术将CAD设计快速变为实体物件,极大地改变了产品开发流程。然而,并非所有CAD模型都能直接用于3D打印。将设计模型转化为可打印的文件,需要经过一些关键的检查和准备步骤。
第一步:模型验证——确保“可制造性”
一个在屏幕上看起来完美的3D模型,可能存在导致打印失败的隐藏问题。
封闭性(水密性):模型必须是一个完全封闭的实体(Solid),不能有裂缝、破面或缺失的面。就像一个容器,必须能装下水而不漏。SW中的“检查”工具可以帮你查找几何体错误。
法向一致:所有表面的法线方向必须一致向外。反转的法线会导致软件无法识别模型边界。SW中可以通过“面”操作中的“编辑面”->“反转曲面”来修正。
** manifold(流形)几何**:这是指模型中的任何边都必须被两个面共享。避免存在零厚度几何(如两个面刚好贴在一起)或非流形边(一条边被三个或更多面共享),这些在现实中是无法存在的。
第二步:设计优化——为打印工艺而设计
不同的3D打印工艺(FDM, SLA, SLS等)有各自的设计规则。
壁厚:确保模型的壁厚大于打印机所能实现的zui小壁厚。过薄的壁无法打印或极其脆弱。
避免大体积实心:对于FDM(熔融沉积)打印,大体积实心部分不仅耗材耗时,还容易因收缩导致翘曲和开裂。通常采用“抽壳”命令将其变成薄壁零件,内部填充轻质网格结构。
权衡细节与支撑:悬空结构(与水平面夹角小于45度的部分)通常需要生成支撑材料。支撑后期需要拆除,可能会在表面留下痕迹。设计时尽量通过调整模型角度或添加临时支撑结构来减少对专业支撑的依赖。
公差与装配:如果需要打印相互装配的零件,必须考虑打印公差,在配合面之间预留适当的间隙(通常0.2mm-0.5mm,因打印机精度而异)。
第三步:文件导出——通用格式的转换
SW原生文件(.sldprt)无法被绝大多数打印机识别,需要导出为通用格式。
STL(Stereolithography):这是zui常用、最通用的3D打印格式。它将模型表面转换为一系列相连的小三角形(网格)。在SW中“另存为”STL时,需要注意调整“分辨率”。分辨率过低会导致模型表面出现棱角;过高则文件过大。通常选择“精细”即可。
3MF 或 AMF:这些是新一代的增材制造格式,比STL更先进,能包含颜色、材料和纹理等信息,是未来的趋势。
总结 为3D打印准备CAD模型是一个将理想化设计与物理制造约束相结合的过程。通过模型验证、设计优化和正确导出,你能确保数字模型成功跨越虚拟与现实的边界,高效、高质地变为触手可及的实物。