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3D打印pvc树脂制备工艺
设计说明

减式材料制造模式是传统的工艺制造方法，3D打印技术的出现改变了这一模式，变革了生产方式以及制造方法，有力地推动3D数字化相关技术与研究的发展。文中从3D打印的社会背景与理论背景出发，介绍3D打印技术的分类、原理与过程。本次设计的思路是以PLA为原料，以聚氯乙烯结构为模板并结合3D打印技术从而成功打印出3D的聚氯乙烯球棍模型。这是将3D打印成型技术与塑料模具设计进行有机结合的一次尝试，并描述了以模具设计为目的的3D打印技术的设计流程。
关键词： 3D打印机 ，打印技术 ，3ds  Max ，  聚氯乙烯

Design  description

The manufacturing mode of the reduced material is the traditional manufacturing method, the 3D printing technology has changed the mode, the mode of production and the method of manufacturing, effectively promote the development of 3D digital technology and research. This article embarks from the social background and theoretical background of the 3D printing, 3D printing technology, principle and process. The idea of the design is to the PLA as raw materials, with ethylene as template combined with 3D printing technology to print out the 3D ball and stick model of ethylene. This is an organic combination of 3D printing technology and plastic mold design, and describes the design process of 3D printing technology for the purpose of mold design.
key word：3D printer ，Printing technology ，3ds  Max ，ethylene

目  录

设计说明 I

Design  description II

目  录 i

1 绪论 1

1.1  3D打印的发展历程 1

1.2  3D打印的发展状况 1

1.2.1  3D打印的目前状况 1

1.2.2  3D打印对我国发展的影响 2

1.3  3D打印的分类、技术特点及优势 2

1.3.1  3D打印的技术特点 2

1.3.2  3D打印的分类 2

1.3.3  3D打印的技术分类 3

1.4 本次做3D打印设计所要解决的问题 5

2   3D打印的设备及材料 6

2.1  3D打印聚氯乙烯的技术设计 6

2.1.1  聚氯乙烯的结构 6

2.1.2  聚氯乙烯的性质 6

2.2  3D打印的设备 7

2.2.1  3D打印的设备简介 7

2.2.2  3D打印机的工作原理及机器构造 7

2.3  3D打印的材料 9

2.3.1  3D打印材料的种类 9

2.3.2  PLA材料的性能 10

3  3D打印的程序 12

3.1关于3ds Max软件 12

3.1.1  认识3ds Max软件 12

3.2  3D打印聚氯乙烯的过程 12

3.2.1  3D打印的步骤 12

3.2.2  3D打印聚氯乙烯的程序 13

参考文献 24

致谢 25
 

1 绪论

1.1  3D打印的发展历程

 3D打印是在20世纪90时代中期出现的一项新技术。1982年查尔斯·胡尔发明的“立体光刻造型”专利为3D打印技术的普及铺平了道路，这是对于那个年代的快速成型工艺是一个非常大的突，胡尔并在1986年了研制出了第一台可用于商业生产的3D打印机。麻省理工学院在1993年得到了第一个3D印刷方面的技术专利。美国的Zcorp公司在1995年的到了麻省理工学院的唯一授权，该公司从此以后致力于3D打印机的开发研制工作并取得了巨大突破。汽车Urbee在2010年被生产出来，这是世界上首个通过3D打印技术生产出来的。随后，世界上第一套3D比基尼在2011年6月6日被公布。世界上第一台3D巧克力打印机在2011年7月被美国的研究人员开发出来并投入到市场。在2011年8月的时候，世界上首个3D打印的飞机被研制出来。2012年11月，人造肝脏组织由英国研究人员通过人体的干细胞打印出来。2013年11月美国公司通过3D打印生产数了世界上第一个3D打印的手枪。

1.2  3D打印的发展状况

1.2.1  3D打印的目前状况

3D打印并非一夜之间冒出来的新技术，这个技术起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代主要在模具加工行业得以发展和推广，在国内叫做“快速成型（Papid   Prototyping ,RP）”技术。随着信息和材料技术的进步，快速成型设备已能做到小型化供大家放在办公桌面上使用，其操作并不比传统的纸张激光打印机复杂，所以为了便于向普通民众推广此产品，小型化的快速成形设备被称为“3D打印机”。虽然3D打印机目前很时髦，但此技术实际上是“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。欧美国家正在重整制造业，这个时候老的传统制造方式已没有优势可言，正好3D打印技术相比传统制造技术具有革命性变化，3D打印技术成为欧美国家振兴制造业的新抓手。                                         

1.2.2  3D打印对我国发展的影响

毫无疑问，3D打印技术肯定会对我国的经济带来巨大的影响。首先，由于中国的劳动人民的工资不断提到，3D打印技术的出现和互联网平台的全球新模式必定会显示出廉价，便捷和绿色无污染的巨大优势，这很有可能会对当今的中国制造模式产生巨大的影响。其次，3D打印技术的发展推动了产品生产都可以在一个企业内完成，这将使研发周期缩短并很好地保护了设计方案。然而，对于大量依靠模仿而生存且缺乏原创设计力量的中国微小企业来说，这无疑是一个巨大的打击。令人欣慰的是，在我国北京、西安、成都、武汉等城市，政府已经陆续开始着手对3D打印相关产业进行布局和规划，从设备研发、软件设计、材料制造和技术服务等众多环节全面鼓励发展3D打印产业。中国希望能够把握这次制造业转型改革机遇，成为世界3D打印强国。

 

1.3  3D打印的分类、技术特点及优势

1.3.1  3D打印的技术特点

3D打印有两种定义。狭义指“MIT开发的以粉末为基础的制造方法”。3D打印技术融合了数控技术、分层制造技术、逆向工程技术、CAD制图技术等等。其技术特点有 ：

①拥有特别高的精度。3D打印机的精度在0.3毫米左右。

②具有特别短的打印周期。使用3D打印技术不需要制作模具这一工程，使3D打印的模具生产时间极大的减少，一个模具的打印时间只需几十分钟至几个小时。

③3D打印可实现个性化生产。3D打印技术对于打印的模型个数是没有任何限制的，不论是一个还是多个都能够以同样的成本生产出来。

④3D打印所采用的材料具有广泛性。相同的3D打印系统通常能够实现不同原料的打印，并且这种材料的广泛性能够实现不同领域的要求。

⑤3D打印的成本较其他生产方式较低。目前的3D打印材料和打印的系统都是非常昂贵的，如果用3D打印生产个性化的商品，其生产成本就变得很低了。

1.3.2  3D打印的分类

目前，3D打印的种类多种多样。主要有 ：

①喷墨式3D打印机：一些3D打印机运用的工作原理与喷墨打印机相似。以色列的一家Object公司生产的3D打印机就是运用喷头在托盘上喷出非常薄的一层液体塑料。

②粉剂式3D打印机：该3D打印机以粉剂作为打印原料，把粉剂散布在托盘上，再经过喷头喷出的液体黏结剂粘结。人们为了生产一些具有复杂构件的零件，通常把凝胶或者其他材料预留出来用作支撑，使用一些没有被熔解的粉末来填满，然后吹掉或者冲洗掉那些填充材料。目前，3D打印所使用的材料特别广泛，例如陶瓷材料、金属材料和一些橡胶材料都能够作为3D打印材料。

③生物式3D打印机：国外的许多科学家运用3D打印去制造一些简单的生物组织，比如血管、肌肉以及皮肤等简单的生物器官，在未来的某个时候，甚至肾脏、心脏和肝脏都可以用3D打印机打印出来。因为生物式3D打印机用患者自身的细胞来打印，那么打印出来的器官就不会与人体发生排斥反应，这将是医学界一项极大的进步。

1.3.3  3D打印的技术分类

总体来说，3D打印技术的基本原理都是叠层制造，由光束或喷头在X-Y平面内通过扫描运动形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地做层面厚度上的位移，最终形成三维工件。目前市场上快速成型主流技术包括FDM，3DP，SLA，SLS，SLM，LENS等，下面简单的介绍3D打印技术：

  ①熔融沉积造型技术（FDM）。该技术可能是目前应用最广泛的一种三维打印技术，其过程与二维打印机相似，只不过从打印头出来的不是油墨而是熔融的材料。很多消费型的桌面3D打印机都采用这种工艺，以ABS和PLA为主材料。

  ②光固化立体造型技术（SLA）。据维基百科记载，光固化立体造型技术是第一个商业化的快速成形方法，1984年的第一台快速成形设备就是光固化立体造型工艺。现在的快速成形设备中，以SLA的研究最为深入，运用也最为广泛。SLA工艺的特点是，能够呈现较高的精度与较好的表面质量，并能够制造形状特别复杂（如中空零件）和特别精细（如工艺品、首饰等）的零件。其优点是精度高，可以表现则为可以准确的表面饿平滑的效果。缺点则为可以使用的材料有限并且不能多色成彩。

  ③3D印刷或选择性粘结打印技术。3D印刷（3DP）或选择性黏结和SLA相似，所不同的是其能量源不是激光束，而是使用液体黏合剂来黏结粉末颗粒。此技术被称为Polyjet，其工作原理与喷墨打印技术相似。这种3D打印机的操作顺序是：打印机铺粉辊把送粉盒中的粉末均匀推铺覆盖在打印平台的表面上，然后打印头的喷头中射出细小黏合剂液滴到松散的粉末层，微小的液滴将粉末颗粒粘合在一起，形成第一层截面，剩下未遇液滴的粉末依然松散但是可以当作打印时的支撑材料；当第一层打印完毕后，打印平台稍微降低，最高面又形成了新粉末层，这时又可以喷射液滴并在表面上扩散。

  ④选择性激光烧结技术（SLS）。该技术是利用粉末状材料成形的。SLS与SLA技术有相似之处，即都是需要借助激光将物质固化为整体。不同的是SLS技术使用的是红外激光束，材料则由光敏树脂变成了塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末。目前应用此工艺时，以蜡粉末及塑料粉末作为原料居多，而用金属粉或陶瓷粉进行黏结或烧结的工艺尚未实际应用。

  ⑤选区激光熔化技术（SLM）。该技术是利用高能激光束熔化预先铺在粉床上薄层粉末，逐层熔化堆积成形的。为了保证金属粉末材料的快速熔化，SLM需配备较高功率密度的激光器，光斑聚焦到几十微米到几百微米。SLM目前大多使用光束模式优良的光纤激光器，功率在50W以上。影响SLM制造效果的影响因素达到一百多个，主要分为六大类：材料；激光与光路系统；扫描特征；外界环境；几何特征；机械因素。

  ⑥激光近净成形技术（LENS）。该技术是直接制造金属零件的方法之一，可适用多种金属材料的成型。该工艺在惰性气体保护之下，通过激光束熔化喷嘴输送的粉末流，使其逐层堆积，最终形成形状复杂的零件或模具。该方法得到的制件组织致密，具有明显的快速熔凝特征，力学性能很高，并可实现非物质和梯度材料制件的制造。但该工艺成形过程中热应力答，制件易开裂，精度较低，成形形状较简单，不易制造带悬臂的制件，且粉末材料利用率偏低。                                                                                          1.3.4 3D打印的发展前景

如前文所述，一些传统的行业将会受到3D打印技术的冲击而逐渐萎缩，然而我们必须意识到3D打印同样会催生大量前所未有的行业和巨大机遇。最显而易见的机会就是，随着廉价家用3D打印机需求的增长，其相关产业链（包括零配件制造、打印材料等行业）也会进入高速发展期。更重要的机会在互联网领域，围绕3D打印会出现越来越多的商务模式，例如在线3D打印服务、个人定制设计制造服务、共享3D打印模型社区及面向云制造的3D打印网络。与互联网类似，移动信息平台和智能手机的普及也为某些简单易用却十分有趣的3D打印增值服务提供了理想的应用推广平台。还有就是基于3D打印的实体商业模式将迅速成长，例如遍布大街小巷和旅游景点的3D打印店与3D打印照相馆。

然而，我们必须认识到在3D打印创造无数新机会的同时，它也带来了许多前所未有的挑战：3D打印行业的人才培养问题，现在设计软件与3D打印的不匹配问题，3D打印物体的版权和知识产权纠纷问题以及3D打印产品的质量安全问题，还有就是3D打印产品对公共安全和对环境构成的威胁等等。这些问题迫切需要3D打印业界人士、产业经济研究者、法律工作者以及公共事务管理者通过共同努力来解决。

1.4 本次做3D打印设计所要解决的问题

该设计的创新点是将3D打印技术与塑料模具的制造融合在一起，实现了模具新的生产方法。在以前，塑料模具的制造和生产是先由相关人员利用CAD软件设计出产品图纸，然后再由图纸的要求制造出模板和相关零件，最后 将产品的各个零件组装起来。现在，使用3D打印技术可以更方便快捷的生产出制品。3D生产的基础是逆向操作，使用曲面模型来进行设计，这样就改变了以往的模具设计和制造的方式，为生产复杂形状的三维物件以及难以加工的模具提供了一个全新的方式。本次毕业设计将3D打印与乙烯相结合，以乙烯的结构式为模板，以PLA为材料打印出立体的乙烯结构模型。

参考文献

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[2]王灿才.3D打印的发展现状分析[J].丝网印刷,2012.9.
[3]3D立体打印技术——掀起制造技术新革命[J].军民两用技术与产品,2012.12.
[4]左世全.3D打印机技术大潮来袭[J].中国设备,2012.8.
[5]Objet PolyJet MatrixTM 技术:3-D打印技术的新方向[J].航空精密制造技术,2008.4.
[6]Dimension 立体打印机的优势与应用[J].航空精密制造技术,2008.4.
[7]Pan.3D打印:产品制造的新革命[J].FEATURE,2012.6.
[8]牛建宏.3D打印产业:瓶颈犹存未来可期[J].人民政协报,2012.11.
[9]李忠东.3D打印出来的空气自行车[J].交通与运输,2011.5.
[10]蔡恩泽.3D打印颠覆传统制造业[J].中国中小企业,2012.11.
[11]李晓梅.3D打印或将催生新型工业革命[J].国际品牌观察,2012.10.
[12]3D打印技术[J].太平洋电脑网,2012.9.