
3D打印设备按切片软件规划好的路径打印三分叉节点的三个分管截面,然后逐层熔融叠加。接着逐渐打印到主管截面,经过层层熔融叠加后最终形成三维实体。成型台升起后扫除表面的金属粉末,得到三分叉节点缩尺模型。扫除的金属粉末还能作为打印的原材料继续使用,这体现了3D打印绿色环保的经济理念。非金属3D打印主要分为两类,一是光固化技术(SLA),二是熔融堆积技术(FDM)。

SLA工艺成型是用特定波长的激光对液态树脂材料进行选择性光固化。它是最早出现的非金属打印技术,缺点是打印速度慢,能用的成型材料单一,只有液体光敏树脂材料,所以应用不是很广泛。第二种主要的成型技术叫FDM技术,英文名称是Fused Deposition Modeling,也就是熔融沉积成型技术。它的原理是喷头加热后按照事先规划好的截面路径在工作台的X - Y平面上往复运动,热熔性材料在喷头加热时熔化成液态,在喷头后方压力的挤压下从喷孔流出,选择性地铺设在平台上。一层完成后,工作台下降一定高度,进行下一层的熔融堆积,这样循环往复最终成型实体模型。它的成型材料种类很多,常见的有工程塑料ABS、聚碳酸酯PC、聚乳酸PLA等热熔性丝材,还有添加各种特殊物质合成的复合材料。由于它打印速度快,成型材料和打印设备价格低廉,国内比较普及的桌面级3D打印设备主要采用该工艺。这次制造分叉节点模型用的是武汉奥尔克特科技有限公司生产的印客Allcct - 300型3D打印机,成型材料选择PLA,这是一种新型的生物基及可再生生物降解材料,对环境无害。把用SolidWorks建立的树状三分叉节点模型输出为STL格式文件后导入切片软件中。首先确定模型的放置和方向,这直接关系到部件的制造时间、成型精度、表面光洁度、零件的强度以及支撑的设置。其次,要根据模型的摆放考虑支撑的设置,支撑能避免在分层喷涂过程中当上截面面积大于下界面时喷出的丝材塌落,还能建立缓冲层,隔离模型底面与工作台的直接接触,方便后续打印完成后模型的剥离。因为本文节点模型主要由主管和分管组成,主分管都是空心圆柱体,且上下层截面面积相同,如果把节点纵向放置,在成型过程中,上层圆环基本能完美地熔覆在下层圆环上,这样得到的节点模型精确度高、表面光洁度好。另外,模型的设计和摆放要遵循尽量减少支撑的原则,因为支撑会增加打印时间和材料成本。打印机开始定位打印截面并喷洒粘结粉末。第一层加工完成后,成形装置下降一个高度,原料供给装置上升一个高度,用来铺撒下一层打印原料,自下而上层层重复叠加形成三维实体。