《设计指南2.0》有什么新功能？ Stratasys复合解决方案团队正在不断评估新技术，表征性能并验证最佳性能实践，以增加价值并扩展FDM复合工具的应用程序。2.0版设计指南包括额外的材料数据、经验测试结果、技巧、技巧、程序和新客户案例研究。具体而言稀疏式结构、划线建议、局部加固（用于插入件等）和其他机械特性数据已添加到本设计指南中。     第1节-简介和背景   范围   本技术设计指南介绍了使用Stratasys FDM®技术添加制造复合材料叠层工具的设计、加工、制造和后处理技术和程序。应尽可能遵循本指南中讨论的原则和提供的零件创建和实施要求。由于复合材料行业的各种最佳实践，本设计指南的偏差可由个人用户的专业知识自行决定。     应用程序概述   FDM®（熔融沉积建模）正成为低成本快速生产低体积工具和制造辅助工具的首选技术。FDM技术也可用于生产高温（>350°F[177°C]）、低体积的复合材料叠层和维修工具，以及高温（<350°F[170°C]]）生产牺牲工具。   相对于传统的工具材料和方法，FDM在交付周期、工具成本和简化工具设计、制造和使用方面具有显著优势，同时能够增加功能和几何复杂性。本设计指南侧重于手动上篮工具，但绝大多数原则和指南适用于其他以及处理方法。   以下是生产FDM叠层工具的流程概述。有关流程中每个步骤的更多细节将在参考章节中提供。   背景和目的   高性能纤维增强聚合物基复合材料结构的传统制造方法需要硬加工模具或心轴，以控制最终零件的表面轮廓。这些工具通常由金属（铝、钢或因瓦合金）制成合金），尽管也使用诸如高温工具板和专用复合工具材料之类的非金属材料。无论材料如何，工具制造通常需要大量的劳动力和机械加工，这导致高成本、材料浪费、，相对简单的形状需要数周的较长交付周期，而更复杂的工具需要数月的交付周期。   相比之下，FDM技术已经证明复合材料工具的成本和交付周期显著降低，同时提供许多其他优点，如设计自由和快速迭代，而不考虑零件的复杂性。已经成功多年来一直用于低体积复合材料叠层和维修工具应用。然而，由于缺乏材料，它的使用受到限制能够达到航空航天和类似高性能结构所需的350°F（177°C）固化温度，并且不存在设计知识和指导。   复合材料工具的FDM 2.0   关于材料限制，FDM ABS-M30/ASA、聚碳酸酯（PC）和ULTEM™ 9085树脂的有效温度分别高达180°F（82°C）、270°F（132°C）和300°F（149°C）。随着ULTEM 1010树脂的引入，FDM技术在制造在超过350°F（177°C）的温度和100 psig（690 kPa）的压力下固化的复合材料结构方面表现出了许多优势。   本设计指南提供了3D打印复合材料工具的设计、制造和准备的最佳实践，以及相关的性能表征数据。     注：尽管适用于其他材料和切片高度，但本指南中提供的数据和建议基于使用0.020英寸切片高度的ULTEM 1010树脂制造的工具，除非另有说明。     FDM对复合材料工装的好处     •将交付周期从几个月缩短到几天   •将工具成本降低50%以上   •实现经济高效的复合材料零件原型设计   •通过增加功能简化工具设计和制造   •耐高温高压釜和烘箱固化循环【>350°F（177°C），100 psig（690 kPa）】   •为复杂、受困的工具应用提供低麻烦的牺牲和清洗解决方案   •允许无故障的设计更改和迭代   •将工具质量减少80%以上（特别是相对于金属工具）     应用程序最佳匹配     此应用程序最适用于以下条件：   •所需的搁置和维修工具需要几天，而不是几个月   •牺牲工具在中等温度下固化【<350°F（177°C）】   •零件体积相对较低（10s–100s与1000s）   •工具尺寸适合Fortus 900mc的建造体积™ 3D打印机，尽管分段工具也已成功演示   •可以调整刀具几何形状，以补偿热膨胀或受益于更高的CTE材料（例如，用于增加帘布层固结的外芯轴）     设计指南目标     本设计指南主要旨在提供：   •FDM技术概述   •相关材料的关键财产和特性   •复合材料工具的优势和关键考虑因素   •叠层工具的设计、施工和优化的最佳实践   •文件准备、加工和制造的最佳实践   •后处理搁置工具的最佳实践（准备和密封）   •用例示例   •工具寿命和特性数据   •牺牲工具介绍   设计指南方法   本指南分为几个关键部分，为高效、成功地生产、准备和使用FDM复合材料叠层工具（以下简称“FDM复合工具”）提供了必要的信息。它提供了技术信息、材料财产和测试数据，以证明FDM复合工装的性能。Stratasys与来自航空航天、汽车、体育用品和学术界的行业领导者和工具专家合作，对性能进行表征和验证。提供了这些协作开发工作的关键用例和示例，尽管为了保护专有信息，合作伙伴身份往往被隐藏。   Aurora飞行科学公司（AFS）和Abaris培训公司是两个关键合作伙伴。AFS是航空和航空研究领域公认的领导者，专门从事专用飞机的设计和制造。在多个载人和无人飞机结构的开发和生产过程中，AFS与Stratasys合作，为复合工具和辅助工具（夹具、夹具、装饰工具等）以及飞离零件实施FDM。Stratasys还与世界知名的高级复合材料培训领导者Abaris Training密切合作，提供额外的技术投入、工具评估和FDM复合材料工具培训课程的开发。   FDM概述   FDM是Stratasys获得专利的增材制造技术，通过加热和挤出热塑性长丝逐层制造零件。FDM使用标准、工程级和高性能构建热塑性塑料。   FDM过程从使用Insight处理CAD文件开始™ 3D打印机附带的软件。该软件允许用户选择构建的所有参数，从切片高度到零件方向，提供完整的零件定制功能。FDM机器能够连续分配两种材料：构成最终零件的主要模型材料和根据需要用于防止悬垂区域坍塌的次要支撑材料。由于Stratasys FDM支持该材料本身设计为具有牺牲性且易于拆卸，是一种实用的材料，可用于生产一次性的牺牲性叠层工具。第7节提供了更多关于牺牲搁置工具的信息。   FDM细丝被缠绕到罐中，罐将材料通过系统输送到挤出喷嘴或“成型尖端”。成型尖端由液化器加热，熔化材料，同时将其沉积在温度控制室的两个主水平轴（x，y）上，遵循数控刀具路径。每层完成后，构建平台垂直移动（z方向），为下一层在上面沉积腾出空间。 图1-1：FDM打印机的主要组件。   主要设计注意事项   正如传统叠层工装的设计和施工方面因所用材料的不同而不同一样，FDM复合工装的有效设计和使用也取决于这些考虑因素：   •固化温度   •CTE   •精度和公差要求   •工艺参数（固结压力和真空装袋   方法）   •工具准备（密封）   •预期用途（工具寿命）   固化温度   复合材料结构的固化温度是FDM材料选择的一个重要因素。FDM材料能够覆盖广泛的固化温度范围，如下一页图1-2所示。   如图1-2所示，ULTEM 1010树脂具有相关FDM材料中最高的温度能力。它还具有最低的CTE，使其成为大多数复合材料工具应用的首选。虽然由PC和ULTEM 9085树脂制成的工具可以承受250°F（121°C）固化材料系统的固化循环，但ULTEM 1010树脂仍然是将膨胀影响降至最低的最合适选择。其他材料财产见第2节。 图1-2：FDM工具材料的近似固化温度能力。   热膨胀系数   CTE是几乎所有复合材料叠层工具的一个重要考虑因素，因为它会影响复合材料结构的最终物理形状。表1-1列出了相关FDM材料以及常见常规工具材料的CTE。由于FDM材料的CTE相对较高，这是工具设计过程中的一个重要考虑因素。工具设计可以而且通常应该进行修改，以补偿与高温下的热膨胀相关的尺寸变化。第3节提供了此类调整的示例。除了几何补偿外，CTE   工具和零件材料之间的差异也是影响工具类型（公工具和母工具）和潜在复杂性的因素。对于公工具，简单地调整工具的尺寸以补偿增长通常就足够了。对于一些应用，例如用于缠绕/包裹的心轴，CTE可以有利地用于改善帘布层的固结并简化心轴的移除。对于内螺纹工具，特别是那些轮廓陡峭、吃水深度较深的工具，需要格外小心，以确保零件能够安全地从工具上移除，而不会造成损坏，并管理施加在由此产生的零件上的残余应力。第6节提供了成功使用男性和女性工具的更深入的例子。   有关如何修改工具设计以补偿CTE影响的详细信息，请参阅第3节中的CTE补偿。提供了用于计算比例因子以修改工具几何形状的细节。     精度和公差   FDM能够生产精度为±0.0035英寸（0.09mm）或±0.0015英寸/英寸（0.0015毫米/毫米）的工具，以较大者为准。请注意，所有精度都取决于几何形状，主要是由于工艺的热性质。有关机器精度的更多信息，请访问www.stratasys.com（包括有关该主题的白皮书）。为编制本指南，编制了各种代表的准确度数据热循环前后的几何形状。参见第5节其他数据和详细信息。   对于需要比直接从FDM 3D打印机实现的精度更高的精度的复合工具，结合脱脂涂层机加工是一个可行的选择。设计第3节“近净形状工装的设计建议”中列出了机加工建议的建议和初步数据。关于这个主题的其他开发工作正在进行中，并将在后续的设计指南版本中提供。   工艺参数   制造工艺和固化周期参数，特别是固化压力和真空装袋方法，影响FDM复合材料工具的设计和风格。它们通常被分类为shell样式或稀疏样式工具。（参见下面的图1-3。）第3节提供了更多信息。 图1-3：无人机风扇叶片工具，显示了外壳和稀疏工具的示例。   外壳式工具适用于大多数应用，能够承受100+磅/平方英寸（690+千帕）的高压釜压力，有利于表面和外壳真空装袋方法。对于许多几何形状，它们是最具成本效益的设计，因为它们最大限度地减少了材料使用和建造时间。稀疏型工具往往具有更大的整体刚性；一些几何形状需要使用它们。这将在第3节和第6节中详细说明。稀疏工具也可以是表面袋装或信封袋装。然而，当信封如果使用装袋，请遵循第3节中关于施工参数的指南，以避免损坏工具。   工具准备   FDM工艺由于挤出材料珠粒的物理限制而固有地产生一定程度的内部孔隙率，如图1-4所示，图1-4显示了示例构建层的刀具路径横截面和挤出珠粒轮廓的横截面。该过程还产生可感知的构建层，这些构建层根据零件的形状和层厚度（切片高度）而变化。因此，为了确保高质量的表面光洁度和真空完整性，通常需要对FDM工具进行后处理。 图1-4：示例刀具路径的顶视图（左）和焊道轮廓的横截面（右），显示了FDM零件的固有孔隙率。   工具被磨损，以平滑可察觉的构建线，并被密封。然后对它们进行最后的抛光处理，使表面光洁度符合典型的行业要求。尽管各行业的要求有所不同，但通常认为64µ英寸（1.6µm）Ra的光洁度是可以接受的。使用附录B中提供的标准程序，FDM复合材料工具可以始终获得比16µ英寸（0.4µm）Ra更光滑的光洁度。根据具体应用，可以使用一系列材料进行密封。迄今为止，最常用的材料是高温的、由两部分组成的环氧树脂粘合剂。环氧树脂薄膜   粘合剂、粘合剂背衬的FEP膜和类似产品也已被成功使用，并且根据特定用途的要求具有明显的优点，例如易于应用。第4节提供了迄今为止评估的其他信息和具体产品。一旦零件被密封，就可以使用普通脱模剂为复合材料零件的叠层做准备。建议使用水基脱模剂。   预期使用和工具寿

第4节-后处理和零件制造 FDM工具的最终表面粗糙度由几何结构、层厚度和构建方向驱动。如前所述，竣工FDM复合材料工具具有固有的孔隙率和表面光洁度，这对于生产大多数应用的复合材料零件来说是不可接受的。对工具进行后处理可获得所需的表面光洁度并提供真空完整性。   可以使用多种方法来改善工具的表面粗糙度，包括手动磨损、介质喷砂和翻滚，所有这些方法都有优点和缺点。目前满足表面光洁度要求并提供真空完整性的最佳实践是手动磨损，然后使用环氧树脂密封剂。工具使用双作用轨道砂光机手动打磨，砂纸粒度从120到800不等，逐渐变细。工具密封由两部分环氧树脂完成或者环氧薄膜粘合剂，尽管根据应用，也可以使用其他材料（例如，粘合剂背衬的FEP薄膜和类似材料）。   制备和密封FDM复合材料工具的最合适材料和方法将由应用决定。有关迄今为止使用的最常见密封材料的其他信息，请参阅以下小节。   环氧树脂密封剂   密封FDM工具最常见的方法是使用环氧树脂密封剂。这些材料几乎适用于所有的工具形状，并为表面装袋提供所需的真空完整性。有许多环氧树脂材料可以有效工作。应选择能够承受所需固化温度以及工具预期寿命的材料。还应评估它们与所选FDM材料的兼容性（如附着力）。   Stratasys主要使用来自BJB Enterprises的TC-1614两部分环氧树脂。它在室温下具有理想的低粘度，在工具表面上均匀分布，同时也渗透到工具材料层中。然而，工具寿命评估的热循环表明，TC-1614和其他常见的环氧树脂通常在350°F（177°C）的含氧环境中经过大约30次固化循环后会氧化和分解。信封装袋和/或在惰性环境中固化应显著延长用高温环氧树脂密封的工具的寿命。评估更适合在350°F（177°C）固化温度正在进行中；结果将在随后的设计指南发布中提供。   使用两部分环氧树脂（如TC-1614）密封工具的程序见附录B。   使用环氧薄膜粘合剂也可以有效地进行工具密封（使用无支撑薄膜以避免在研磨/抛光过程中暴露载体材料）。同样，许多材料选项将发挥作用，包括3M公司的AF-163和AF-555。也可以考虑替代材料，并应根据承受连续暴露于所需固化温度的能力以及与所选FDM材料的兼容性进行评估。与环氧树脂浆料相比，薄膜粘合剂的主要优点是易于应用和确保均匀覆盖。   背胶膜   背胶FEP（和类似的）薄膜提供了环氧树脂密封材料的替代品。多年来，航空航天原始设备制造商一直使用Airtech的Tooltec CS5和Toolwright 5等薄膜，为传统材料和工艺制成的工具提供有效的铺层和脱模表面。这种薄膜最适合于具有最小和逐渐复杂轮廓的相对简单和平坦的工具形状，因为它们表现出最小的伸长率。FEP薄膜在损失之前也被限制在相对较低体积的零件上   由于刻痕、撕裂和对工具的粘附而产生的有效性。它们最理想的一个应用是维修工具，因为它们可以在没有任何工具打磨的情况下使用，而且维修工具的零件体积往往是个位数。请注意，用背胶膜密封的工具必须采用信封装袋，因为除非与其他密封方法相结合，否则对此类薄膜进行表面装袋是无效的。   表面光洁度结果   下图4-1显示了竣工FDM表面的最终表面光洁度，用无砂涂的背胶膜（Tooltec CS5）密封的工具，手动砂涂后用背胶膜密封的工具和用环氧树脂密封的手动磨损工具。复合材料刀具最常见的表面光洁度要求也显示出来进行比较（64µin（1.6µm），Ra）。可以看出，用于密封FDM复合材料工具的常用方法产生的表面光洁度比典型要求要平滑得多。 图4-1：常见FDM后处理技术产生的表面粗糙度。   第5节-工具寿命和特性数据   在设计指南开发过程中进行了广泛的测试和表征，以验证FDM复合材料工具的性能。测试包括对溶剂暴露、放气（以验证是否缺乏潜在污染物）、水分暴露、精度和热稳定性的评估，以及对工具寿命的初步评估。以下小节提供了评估总结和主要结果。所有测试都是在ULTEM 1010树脂中生产的工具或测试试样上进行的。   精度和热稳定性   为了评估准确性和稳定性，在热循环前后对多种工具进行了评估。生产了三种工具设计，构建风格（外壳与稀疏）和尺寸各不相同，共有五种变体（见图5-1）。这些工具被送往外部检查机构进行精确的3D扫描。使用具有SLP 300激光头（来自laser Design）的Platinum FaroArm（来自FARO Technologies）。使用PolyWorks View 3D计量将扫描数据与每个工具变体的CAD模型进行比较软件（来自Innovametric）。   用于该评估的复合工具在初始3D图像之前进行了后处理（研磨）。之所以选择这种配置，是因为几乎所有FDM复合材料工具都将经过这样的准备，从而使后处理工具的准确性成为最相关的数据。尽管操作员之间的后处理可能存在一些可变性，但材料的总量发现在磨损过程中去除的相当小（使用标准最佳实践），并且不代表总体尺寸变化的显著部分。   如上所述，工具在暴露于高温下之前进行扫描，然后进行热循环。对于循环，将工具真空装袋（信封装袋方案），加热至350°F（177°C），在全真空下保持温度两小时（最低），然后在两次循环之间降低至150°F（66°C）以下，总共连续10次烤箱循环。   3D扫描仪的精度为±0.0015英寸（0.0381 mm），FaroArm的精度也为±0.00115英寸（0.0381mm），总精度为±0.003英寸（0.076 mm）。此限制适用于扫描并与原始CAD数据进行比较的工具。为了将循环后的刀具几何结构与循环前的扫描数据进行比较，必须将精度汇总或“叠加”，从而导致精度限制为±0.006英寸（0.152 mm） 图5-1：用于热稳定性测试的工具设计（显示为打磨，但未密封）。   精度和热稳定性-结果   评估的代表性数据集如图5-2至5-5所示，用于打印示例工具和原始CAD模型数据之间的比较（无热循环）。如图5-2所示，扫描数据显示，外壳式工具的面积与模型相差约0.019英寸（0.482 mm），超过92%的工具在±0.015英寸（0.381 mm）范围内。对于这个特定的例子，超过该值的大部分区域都在EOP之外。作为参考，主题工具的尺寸约为14.5 x 10.5 x 4英寸（368.3 x 266.7 x 101.6毫米）。   对于与上述相同的示例工具几何结构，但以稀疏构建样式设计和打印，数据显示该工具的面积与模型的差异约为0.018英寸（0.457毫米），如图5-3所示。对于该工具，超过90%的工具在±0.015英寸（0.381 mm）范围内，同样，可以看出，变化较大的大多数区域位于EOP之外，并集中在工具的垂直面上。 图5-2：无人机风扇叶片工具（外壳式）的3D扫描数据，带有与原始CAD模型（无热循环）。尺寸单位为英寸。 图5-3：无人机风扇叶片工具（稀疏型）的3D扫描数据，带有与原始CAD模型（无热循环）的颜色图比较。尺寸单位为英寸。   图5-4和5-5显示了10次热循环后上述两种工具的扫描数据。可以看出，尺寸变化可以忽略不计，特别是考虑到±0.006英寸（0.152毫米）的精度限制。对于外壳工具，超过95%的工具表面在该限制范围内，对于稀疏工具，超过90%。计划对工具精度进行进一步调查，包括使用更精确的检测设备（如CMM），并将包括在未来的设计指南中。用于评估的工具正在进行额外的热循环。此外，特别是对于稀疏刀具，扫描数据显示刀具末端垂直表面的大部分变化。这是合法的变化，还是与扫描设备的限制有关，尚待验证。 图5-4：热循环后无人机风扇叶片工具（外壳式）的3D扫描数据，与3D的颜色图比较循环之前扫描相同工具的数据。尺寸单位为英寸。 图5-5：热循环后无人机风扇叶片工具（稀疏型）的3D扫描数据，与循环前相同工具的3D扫描结果进行颜色图比较。尺寸单位为英寸   高温机械财产   下图显示了在临界高温下进行机械测试的数据。图5-6显示了在不同温度下ZX方向上构建的样品压缩载荷的应力-应变曲线。该数据集由密苏里科技大学航空航天制造技术中心（CAMT）生成。根据ASTM D695进行压缩试验。   图5-7显示了在平面、边缘和垂直方向打印的样品在不同临界温度下的弯曲模量数据。根据ASTM D790程序A在外部实验室进行测试。图表显示，在350°F（177°C）的固化温度下，ULTEM 1010树脂的硬度降低了20-30%，这取决于印刷方向。 图5-6：ULTEM 1010树脂在不同温度下的应力-应变关系 图5-7：不同方向的临界温度下的弯曲模量。   水分敏感性   随着时间的推移，许多聚合物材料以不同的速率在一定程度上吸收水分。根据制造商（SABIC）的说法，ULTEM 1010树脂在75°F/50%RH（24°C/50%RH）下饱和时将吸收0.7%。由于水分可能对复合材料层压板的质量有害，因此进行了相对初步的测试，以确保可以通过基本的预防措施来防止这种不利影响。   为了确保饱和和“最坏情况”的暴露场景，将四个工具（外壳和稀疏结构各两个）放置在140°F/90%RH（60°C/90%）的湿度室中两周。调节后，随后将两个工具在250°F（121°C）下干燥4小时。然后在每个工具上生产八层准各向同性碳/环氧树脂层压板。固化后对层压板进行目视检查，然后切片进行显微镜检查，以检查孔隙率、分层、起泡和其他水分诱导效应的迹象。主要目的是证明即使在最恶劣的气候下，如果水分吸收成为一个令人担忧的问题，使用前烘干工具足以防止对固化零件产生不利影响。事实上，大多数处于正常使用状态的工具都可能存储在远没有测试过的环境那么恶劣的环境中。   正如预期的那样，水分暴露测试表明，使用前干燥的工具（在250°F（121°C）下4小时）可以生产出质量合格的层压板（没有明显的孔隙率或其他明显问题）。   溶剂暴露   对ULTEM 1010树脂试样（未密封）进行溶剂暴露测试，以验证其与复合材料制造设施中使用的最常见溶剂——异丙醇（IPA）、丙酮和甲乙酮（MEK）——的一般兼容性。在正常操作过程中，大多数复合材料工具只会短暂暴露于此类溶剂中，例如在零件制造前擦拭干净。为了证明总体兼容性，对溶剂洒在工具上并在相当于一个周末（约48小时）的时间内无人注意的情况进行了评估，以代表可能的最坏情况。将试样置于ULTEM 1010树脂中，然后将其浸入溶剂中48小时。暴露后，将样品从溶剂中取出，并在250°F（121°C）下烘干两小时，以确保残留溶剂蒸发。弯曲强度（三点弯曲设置）根据ASTM D 790测定，并与基线数据（无溶剂暴露）进行比较。   干燥后，暴露试样的弯曲强度恢复到相对于基准试样的完全强度，这证实了如果溶剂从工具中蒸发，最终性能不会受到影响。在实际制造使用过程中，工具通常只会短暂地暴露在少量溶剂中，在这种情况下，预计不会发生性能变化。工具也将密封在最有可能暴露于溶剂的表面，这将增加额外的保护和安全级别。   工具寿命   对非金属工具的使用寿命有一个全面的了解是至关重要的，特别是对于生产工具的考虑，或者对于原型之外的任何大量零件来说。由于所涉及的时间和资源，通过实验获得信息也是具有挑战性的。在建立初步基线的过程中，收集了实际（经验）和分析数据。   对于经验测试，遵循了前面描述的精度和热稳定性测试的基本方法，但扩展到了更多的热循环。测试了两种主要的外壳式和稀疏式结构中构建的单一工具几何结构（无人机风扇叶片）（工具如图5-1所示）。工具在350°F（177°F）、全真空、仅烤箱下循环30、60和90次，然后进行评估（检查和3D扫描）和层压板制造（八层、准各向同性碳/环氧树脂），随后进行检查。   对于分析部分，使用动态力学分析（DMA）来评估弯曲试样（三点弯曲配置）的蠕变。在100 psi（689 kPa）

第7节-FDM工具简介 复合材料工装的增材制造从根本上改变了制造复杂中空复合材料零件的方法。虽然目前具有恒定横截面的基本形状可以使用传统的复合材料制造技术和FDM工具，具有中空内部的复杂复合材料零件（被困的工具几何形状）带来了独特的挑战。FDM根据应用程序的要求为这些挑战提供了多种解决方案。ST-130是一种可溶性物质固化温度极限为250°F（121°C），可直接生产用于中空和高度使用溶解在碱性（>7 pH）溶液中的热塑性材料的复杂复合材料部件。   此解决方案消除了许多使用共晶盐、可折叠硬质工具、可充气气囊制造的复合材料的设计和制造限制，以及其他牺牲工具材料和方法。Stratasys开发了一份全面的设计指南“复合材料零件制造”（www.stratasys.com/landing/desolative tooling），介绍了ST-130在高效、经济高效的冲洗工具方面的应用。   第8节-用于文件处理的FDM洞察软件   CAD文件必须使用Insight软件进行处理，然后才能打印。这允许用户自定义工具路径以改进（或修改）最终性能。此软件随附Fortus 3D打印机的安装。提供Insight的正式培训。参观Stratasys.com/customersupport/training注册或获取更多信息。以下各节旨在作为基本命令，而不是作为正式类的替代品。   准备文件的工作流程是： 1.导入STL文件 2.选择打印机、材料和尖端尺寸 3.切片部分 4.添加支撑材料 5.生成刀具路径 6.验证刀具路径 7.估算时间 8.发送到打印机 Open Insight软件。 图8-1：Insight软件打开后的主屏幕。   主要命令可以在屏幕的左上角找到。从“确定零件方向”图标开始，从左向右移动。“全部执行”命令用于简单的几何图形，并自动处理整个文件。不建议将此功能用于复合工具，因为性能取决于自定义的工具路径。 图8-2:Insight软件的工作流命令。   导入STL   Insight只允许导入扩展名为“.stl”的文件。大多数CAD软件都能够以STL格式导出。通过选择“文件”、“打开”和“选择.STL文件”来导入文件。   选择打印机、材料和切片高度 选择打印机、材料和切片高度，方法是选择屏幕。 屏幕中间将出现一个新菜单。 2.首先选择Modeler类型以选择打印机。   3.单击“模型”材质以选择材质类型。   4.支撑材料选项取决于所选择的模型材料。在这种情况下，由于模型材料是ULTEM 1010树脂，因此只有ULTEM支撑可用。   5.验证是否将反向构建材料选择为否。此功能用于牺牲工具。   6.最后，选择“切片高度”，该高度将与尖端大小相关。在这种情况下，0.010英寸（0.254毫米）的切片将需要T14尖端。下表列出了ULTEM 1010树脂的可用尖端尺寸以及相应的切片高度和卷边宽度。注-表中显示的尖端尺寸/切片高度关系仅适用于ULTEM 1010树脂。胎圈宽度也可以变化（在限制范围内），以最大限度地减少内部孔隙率，并确保轮廓之间的适当接触。 表8-1   7.单击绿色复选框。   确定零件方向   零件的方向是一个极其重要的步骤，它将影响表面光洁度（楼梯踏步）、建造时间和使用的支撑材料数量。确定零件的最关键表面将有助于选择方向。通常，零件的方向应尽量减少阶梯，并提供最佳的表面光洁度。此外，相对于建造平台，角度大于45°的悬垂特征不需要支撑材料。以下示例将显示如何正确定位零件，以便以最佳的表面光洁度和最少的支撑材料进行打印。   为了快速定位，用户可以在工具上选择一个表面，并将其作为顶部、底部、左侧、右侧、前部或后部进行参考。 Insight还允许用户以特定角度定向零件。选择“确定零件方向”图标，然后选择“旋转”。   图8-3：零件导入后的方向深入洞察。 图8-4：选择底部参考后的零件方向。   下面的菜单将出现在屏幕的右侧。确定零件围绕哪个轴旋转以及旋转增量。为“旋转”增量输入一个从1°到180°的值，然后从六个轴方向中选择一个来旋转零件。 零件现在处于最佳方向。 图8-5：旋转后处于最佳方向的零件。   切片零件   对零件进行切片会将其分成多个层。每一层都有一个特定的工具路径，打印机按照该路径创建零件。切片高度由尖端大小决定。要对零件进行切片，请选择由红色圆圈指示的图标。 生成支撑   支撑生成对于高质量的零件至关重要，因为它可以防止悬垂部分下垂。Insight提供了多种支持选项。选择Generate Support（生成支持）图标将根据默认设置创建支持。 支撑材料可以被修改以减少所需的支撑量和/或打印时间。单击“支持”，然后单击“设置”。 Support Setup（支撑设置）菜单将出现在屏幕右侧。选择红色圆圈图标进入高级设置。以下菜单将出现在屏幕中间。它允许用户根据他们想要的结果设置支持生成的各种参数。通常，建议使用默认的支持设置。选择“在可能的情况下使用模型材料”选项可以显著减少构建时间。 屏幕中间将出现以下菜单。它允许用户根据他们想要的结果设置支持生成的各种参数。通常，建议使用默认的支持设置。选择“在可能的情况下使用模型材料”选项可以显著减少构建时间。    

3D打印使得创造传统制造工艺无法实现的形状成为可能。但为了获得最佳效果，仅仅加载模型并开始3D打印是不够的。正确的零件方向是成功的关键。虽然更改模型的方向通常会被跳过，但它对最终零件的机械特性、质量和表面光洁度有着重要的影响。 从本文中，您将了解到: 为什么打印方向在SLS(但不仅仅是)3D打印技术中至关重要？ 零件方向如何影响强度、质量和精度？ 如何通过改变零件的方向来实现更好的3D打印效果？ 我们在这里关注的是SLS 3D打印技术，一些提示适用于其他流行的添加制造方法。一篇名为“增材制造设计中零件定位的考虑”，查了一下Paderborn大学的Guido Adam为AM准备的55个设计规则的目录。他们发现其中55%的人直接或间接地依赖于方向。这比在FDM或SLM的情况下要好，在这种情况下，甚至70%的规则都取决于方向，但仍然有很多需要考虑的问题，同时在3D打印床上定位您的模型。   无论我们说的是FDM(或FFF)、SLA还是SLS 3D打印，打印输出都是通过添加连续的层来创建的。3D打印的形状通常是层间最弱的。由于其各向异性特征，这在FDM技术中尤其明显，但是即使是像SLS这样的几乎各向同性的技术也必须处理这个问题。3D打印中如何处理层间薄弱？ 获取更强的部分 规则一 将模型扭转45度O 分别在X轴和Y轴上，以实现各个方向的最佳强度。 这个规律对于所有的增材制造技术都是通用的，但是在SLS中最容易实现。改变方向，我们建议的方式也适用于FDM或SLA，但在这些情况下，您可能需要添加许多支撑结构，而在SLS 3D打印技术中，未烧结的粉末充当了天然的支撑，因此您不必担心耗时的后处理。说到时间——有些扭曲的零件需要更多的3D打印时间，尤其是平面零件。想象一个100 x 10 x 10毫米的长方体。如果是平面印刷(在长边上),它将只有57-133层，这取决于你选择的精度，但如果是扭曲的，则为45O只有在Y中，你会得到371层甚至870层，这将需要更长的时间来打印。   SLS 3D打印中的平面 我们倾向于选择3D打印技术，尤其是SLS，来制造传统制造工艺无法制造的零件，或者用老方法做太复杂或太昂贵。但是当涉及到简单、平坦的表面时，用3D打印机会变得更加困难。由于数控机器完美地切割了扁平尼龙长方体的边缘，当我们3D打印相同的形状时，它开始翘曲和弯曲。为什么会这样？ 原因有几个，但大部分和温度有关。最明显的一种情况是，当你在模型冷却之前过快取出模型时。印刷零件与环境之间的巨大温差可能会导致收缩。在SLS技术中可以很容易地避免这种情况，因为打印机软件会监控冷却部件的温度，并防止您在打印温度对操作人员和部件本身都安全之前打开盖子。但是，一些大而平的部分还是会弯曲。原因是3D打印过程中热量的集中。当你打印一个立体的、长方体形状的平面，并且有完美的重叠层时，会有太多的热量集中，打印出来的东西会弯曲。   通常，烧结表面比周围环境更热。圆柱模型没有这一点，因为它们冷却均匀，而长方体有先冷却的角。   请记住，重力仍然在起作用，即使未烧结的粉末对打印的模型来说是相当坚固的支撑，它的下部也可能会稍微熔化。   您也可以通过在平面上添加肋条来解决这个问题，但前提是这不会改变3D打印元素的目标属性和用途。   规则二 为防止翘曲或弯曲，不要水平放置平面。将它们扭转45度o以实现不同表面的层不会彼此完全重叠。     让你的模特居中 均匀的热量分布是SLS 3D打印最重要的成功因素。最理想的是在3D打印床的中间。 规则三 为了获得最佳打印质量，请从打印台的底部中心开始放置您的模型。将下一个模型均匀地添加到印刷室的边缘和上方。 平均分配模型 保持零件靠近，但彼此不要太近，这是最有效的SLS 3D打印的最佳实践。4-6毫米的间隙效果最佳。您也可以将较小的物体放在较大的物体中，体验未烧结粉末的自支撑特性。均匀放置零件时，请记住每层都有相似的印刷区域。 为了获得最佳的印刷品质，相邻层之间的横截面积的差异应该尽可能小。 p(n-1)–p(n)-> 0 p(n)–p(n+1)-> 0   规则四 均匀分布模型，模型之间留有4-6毫米的间隙。将较小的零件放在较大的零件内，以提高效率。   光滑的表面 前面几段提到的打印输出下部的轻微熔化是一个缺点，但对于那些需要光滑表面的人来说可能是一个优点。在SLS 3D打印中，尤其是尼龙PA12相当光滑，但底部总是最光滑的。所以，如果你需要这样的特征，把你的模型朝向按钮。 规则五 模型的底部将具有最平滑的特征。从底部设置您最关心其平滑度的曲面。   尖锐边缘 为了获得最清晰的边缘或细节，请将它们朝向3D打印室的顶部。 规则六 模型的上部将具有最清晰和最详细的边缘。   尺寸精度 为了获得圆孔等元件的最佳精度，请将它们与印刷台平行放置。研究还表明，准确性还与其他因素有关。一篇名为“研究SLS参数对尺寸精度的影响“由维沙尔·夏尔马和夏兰吉·辛格证明，床温从173上升到176oc反映在更好地表示维度。另一个因素是层厚。层越厚，精度越低。如果3D打印零件彼此之间的距离过窄，也会降低精度。   规则7 如果可能，将孔、通道和开口平行于Z轴放置，以获得最佳质量。   活动件 SLS 3D打印技术经常被选择，因为它可以生产具有内部几何形状或移动几何形状的零件。为了一次打印零件并获得最佳效果，您应该在元件之间设计至少0.2毫米的功能间隙。对于这么小的间隙(初学SLS的用户甚至应该考虑0，5 mm)，方位可能也是至关重要的。如果可能，将移动部件放置在与Z轴平行的位置。   规则八 为了实现移动部件的最佳质量，设计一个0.2-0.5mm的功能间隙，并使模型平行于Z轴模型的旋转轴平行于Z轴。   结论 遵循这些SLS 3D打印方向规则将获得更好的打印质量、更坚固的零件、更锐利的边缘和最光滑的表面。以正确的方式定位模型是更广泛体验的一部分，包括改变3D打印机参数或应用附加制造的设计规则。所有这些结合起来将使你成为3D打印专家。   源文摘自：Sinterit

UltiMaker S7使用打印头中的电感式传感器进行主动构建板调平。如果出现此错误消息，则打印机无法与此传感器通信，并且无法执行主动调平。此错误消息可能会在启动打印机后或主动调平之前出现。 此错误可能是由连接松动或组件损坏引起的。请按照以下步骤查找错误原因并了解如何解决错误以继续打印。 注意：排除此错误故障时，请将打印机保持错误状态（不要在显示屏上选择“确定”或“重新启动”），或使用背面的电源开关关闭打印机。 检查是否有损坏 打开风扇支架，仔细查看打印头内部。它有助于移除打印芯（尤其是插槽 2 中的打印芯），因为这可以在电路板和扁平线上提供更好的可见性。检查此主板或电线是否有任何损坏迹象。 如果您看到任何损坏，或者扁平线与传感器板断开连接，请联系UltiMaker支持或您当地的经销商以获得进一步的帮助和更换部件。 检查连接 扁平线连接到打印头（集成）内部的电感式传感器板和背面的打印头PCB。如上所述，如果扁平线与传感器板断开连接，则部件会损坏，必须更换。 接下来，检查打印头的背面。调平传感器是打印机右侧的扁平线（左，从背面看）。如果它已从连接器中取出，请尝试重新插入。使用镊子小心地打开连接器的黑色闩锁。将扁平线引导到连接器中，直到完全插入，然后推动黑色闩锁关闭以将传感器线锁定到位。 示例：扁平线与打印头 PCB 中的连接器断开连接。 注意：这可能很难在打印机内触及。如有必要，将打印头从龙门系统中取出。从四个滑动块中单击打印头轴，旋转，然后将打印头从打印头中拉出并放置在安全的地方。您现在可以转动打印头以便更好地访问。 联系我们 如果您的打印头、连接器或扁平线电缆已损坏，或者如果您需要进一步的帮助来重新连接传感器电缆，请联系我们。   源文来自：UltiMaker

UltiMaker S7有一个集成的空气管理器。打印机背面鲍登管所在的区域用一组盖子封闭。在某些打印过程中，左鲍登管可以反复敲击鲍登盖的内部，引起巨大的嘎嘎声。当打印头沿 X 方向快速移动时，就会发生这种情况。 此问题仅影响已构建的第一批UltiMaker S7打印机。在后来的打印机中，此问题已通过添加另一个电缆夹得到解决和修复，如下所述。 注意：如果未按照本文所述将夹子放回打印头或鲍登管的维修或维护操作后，也可能会出现嘎嘎声。   电缆夹放置   打印头电缆用电缆夹固定在右侧鲍登管上。为了解决嘎嘎声问题，添加了另一个电缆夹，以将打印头电缆固定到左侧的鲍登管上。UltiMaker S7上正確的線繪繢位置如下： 右鲍登管：将 4 个电缆夹固定到右侧鲍登管（下图中以黑色显示）。将第一个放在打印头上方 5 - 10 厘米处，最后一个放在背面盖子出口上方 5 - 10 厘米处，并将其他两个均匀间隔（相距 15 - 20 厘米）。 左鲍登管：将1个电缆夹固定到左侧鲍登管（如下图所示以白色显示）。此夹子放置在打印头上方 15 厘米（± 5 厘米）处，以防止噪音问题。 注意：不要将更多的夹子连接到左侧的鲍登管，或将电缆夹放置得太高，因为这会增加打印头、电缆和鲍登管在某些位置的应变。 如果您的UltiMaker S7只有四个电缆夹，并且您的打印机发出嘎嘎声，您可以联系支持人员或您当地的经销商以获取额外的电缆夹。您还可以考虑以下解决方法之一，以获得更快的解决方案： 向左移动一个夹子。只需取一个连接到右侧鲍登管的电缆夹，然后将其固定在左侧管上即可。确保将此夹子放置在打印头上方15厘米（± 5 厘米）处。将其他三个夹子均匀地重新分布在右侧鲍登管上。 3D打印您自己的夹子。为什么不使用您的3D打印机来创建您自己的解决方案？电缆夹是非常简单的打印，只需几分钟即可完成。在此处下载文件。 提示：电缆夹的顶部需要一些支撑，可以使用PVA或Breakaway打印，或者简单地使用构建材料支撑进行单个挤出打印。 源文来自：UltiMaker

UltiMaker S-line打印机（UltiMaker S3，UltiMaker S5和UltiMaker S7）在进纸器中具有流量传感器。它位于进料器内部，就在进料器 的抓握轮下方。流量传感器在打印过程中处于活动状态，并测量有多少材料通过进纸器。它可以检测向前移动和缩回。流量传感器读数用于检测 材料末端情况和严重的挤出不足。   流量传感器的工作原理   当材料通过进料器时，流量传感器会触发一种读数。该读数是特定于材料的，可以与预期的材料步骤相关联。 打印过程中有预期的长丝流量。此流程由打印芯尺寸、材料类型和打印设置决定。允许与预期流量有偏差。这可以补偿偶尔的打滑，例如在TPU 95A等软材料上。 但是，如果测量流量与预期流量的偏差太大，流量传感器将触发并显示警告。这将暂停打印。   注意：对于打印作业的前两层，流量传感器始终处于禁用状态。这是因为喷嘴上构建板的压力会引发太多误报。如果在打印开始时没有材料挤出（由于堵塞或材料不足），则警告只会出现在第3层是正常的。   故障排除   如果流量传感器因材料线轴为空而被触发，只需卸载材料并更换新的阀芯即可。 如果材料不是空的，而是缠绕在线轴上，您也可以通过菜单将其卸载，解开，然后重新加载材料以继续打印。 如果材料卷轴没有明显问题，请检查以下提示：   检查磨削                                              卸载材料并检查灯丝上是否有研磨迹象。卸下损坏的部件。如果观察到研磨，强烈建议同时清洁进料器和鲍登管， 以清除灯丝碎屑。   清洁打印芯 欠挤压和研磨通常是由喷嘴中的降解或碳化材料引起的。通过使用热拉和冷拉方法清洁打印芯来清除所有堵塞物。   检查前风扇 前风扇在打印过程中冷却打印芯。如果该风扇不旋转，热量可能会在打印芯中向上蔓延太远，导致材料膨胀。这将导致挤出问题。当任一打印芯发热时，前风扇应旋转。特別是在UltiMaker S3和UltiMaker S5上，风扇可能会會被细线堵塞。定期检查并清洁前打印头风扇。   材料质量 确保您使用的材料质量良好。仅使用可靠制造商的灯丝，以防止看到灯丝直径的偏差。吸收水分的材料也容易引起挤出问题。尝试干燥材料。     注意：在活动打印作业期间，无法执行维护操作，例如清洁或更换打印芯。这将在继续打印时导致可靠性问题。如果流量传感器因挤出问题而触发，请先中止打印。     禁用流量传感器   如果错误持续存在，而没有结束的长丝或挤出问题，这可能是误报。建议联系支持人员以获得进一步的帮助。请包括您的日志文件和有关打印作业的信息，包括材料类型。 同时，您可以通过暂时禁用菜单中的流量传感器来绕过此错误。这将允许您在等待其他支持的同时继续打印。要禁用流量传感器，请单击齿轮图标，然后选择设置。切换流量传感器的开关以将其关闭。   注意：如果您看到打印质量问题，例如在禁用流量传感器的情况下打印中的挤出不足，则遇到的错误是有效的，而不是误报。   源文来自:UltiMaker

如果您曾经尝试过在3D打印机上打印非常小或薄的特征，您可能已经注意到这可能是一个挑战！大多数3D打印机都有固定的喷嘴尺寸，所以如果你想打印只有喷嘴宽度50%（或150%）的东西，这需要特别注意。值得庆幸的是，Simplify3D包含了为这个确切场景创建的一整套功能。本教程将帮助您了解 Simplify3D 中存在的薄壁设置以及如何使用这些设置来改进您的 3D 打印！ 首先，重要的是要了解即使是大型模型也可能难以处理小特征。例如，大部分零件可能仍包含模型本身内的薄壁。许多零件还包含锋利或锥形边缘，可能会产生非常薄的挤压件。因此，无论您打印哪种类型的模型，了解这些特殊功能都很有用。在本教程中，我们将使用用户Non-ICE的“玩具开放水轮机”模型。此模型包含几个细的锥形刀片，这些刀片连接到模型中心的狭窄轮毂。我们已经设置了一个工厂文件，其中包含此模型以及本教程的初始设置。单击此处下载工厂文件，以便您继续操作。 出于本文的目的，我们将这些精简功能分为 2 类 – 外部和内部。外部薄壁是从模型外部可见的非常薄的特征。例如，如果您的喷嘴宽 0.4 毫米，而您正在打印的壁厚仅为 0.2 毫米，则这将是外部薄壁。内部薄壁是模型内部可能出现的小空隙或间隙。如果使用 1.0mm 喷嘴打印 0.4mm 宽的墙壁，则墙壁两侧的周边之间可能存在一个小的内部间隙。我们将分别查看每种墙类型，以便您了解如何为每个方案配置 Simplify3D。 外部薄型特征 下载我们为涡轮提供的工厂文件，并在 Simplify3D 中打开此文件。该模型包含几个非常窄的叶片，厚度仅为约0.35mm。如果单击“编辑过程设置”，您可以看到出厂文件中包含的默认设置使用0.4mm的喷嘴直径。这意味着我们涡轮的叶片实际上比我们打印它们的喷嘴小！因此，如果您在Simplify3D中单击“准备打印”，您会注意到预览中缺少刀片。默认情况下，Simplify3D 不会打印小于拉伸宽度的特征，但是，该软件可让您完全控制自定义此行为。 如果单击“编辑进程设置”，然后导航到“高级”选项卡，您将看到专门用于薄壁行为的整个部分。默认情况下，“外部薄壁类型”设置为“仅周长”。这意味着软件将尝试仅使用周边打印模型的外墙。对于要保持零件结构完整性的常规尺寸打印件，这是一个很好的默认设置。但是，对于像我们的涡轮叶片这样的非常薄的特征，我们希望将此选项更改为“允许单个挤出壁”。这告诉软件，如果它遇到无法用正常周长打印的薄壁，它可以尝试通过为薄形状创建单独的拉伸来打印该墙。单击“确定”保存此更改，然后单击“准备打印”以在预览中查看更改。 左：仅周边，右：单挤压壁（刀片以深蓝色显示） 如您所见，涡轮叶轮的叶片现在包含在预览中。如果将预览着色模式更改为“特征类型”，您将看到风扇叶片显示为深蓝色，表示它们是使用外部单拉伸打印的。该软件将自动调整在这些区域挤出的塑料量，以尝试尽可能匹配所需的形状。Simplify3D 还能够改变这些拉伸的厚度，允许您打印具有不同横截面的形状。例如，如果该型号的叶片从 0.35 毫米逐渐变细到 0.25 毫米，软件将进行适当的调整以实现锥形效果。因此，如果您正在打印小的外部特征，您可以快速看到单个挤出是多么有用！ 内部薄型特征 现在，我们将使用相同的涡轮机模型来探索内部薄特征。放大到模型的顶部，您会发现一个带有 4 根辐条的中央轮毂，这些辐条连接到轮辋。这些辐条的宽度约为 1.4 毫米，因此当以 0.4 毫米的挤出宽度打印时，辐条的每一侧都有一个 0.4 毫米的周长，这些周长之间有 0.6 毫米宽的间隙。如果在 Simplify3D 预览中分析这些辐条，您将看到该软件使用称为“间隙填充”的东西来填充周边之间的空间。间隙填充类似于模型内部的正常填充。挤出机以来回模式移动，挤出将两个周边连接在一起的塑料线。这可能很有用，因为它在这些周边之间建立了许多结构连接，但是，还有另一种选择可以在单个运动中填充这些间隙。 如果单击“编辑工艺设置”并返回“高级”选项卡，您将看到“内部薄壁类型”默认设置为“允许间隙填充”。填补这些间隙的另一种方法是使用单个挤压件，类似于我们刚刚用于外部涡轮叶片的挤压件。选择“允许单挤出填充”以启用此选项。当您单击“准备打印”时，您将看到这些辐条之间的间隙现在由单个挤出填充，该拉伸已被调整以填充0.6mm间隙。 左：间隙填充，右：单挤出填充（深绿色） 如果将预览着色模式设置为“特征类型”，则会注意到内部单个拉伸以深绿色表示。和以前一样，软件将调整挤出的材料量，以完美地填充模型中的内部间隙和空隙。使用单次拉伸允许打印机在单次通过中填充这些间隙，而不是来回图案。这可以缩短您的打印时间，甚至产生更好的表面光洁度！如果您查看模型中间的中央轮毂，您也会看到该区域的深绿色单拉伸。这些单个挤出件在单个连续循环中打印，但是，沿着循环动态调整挤压件的厚度以填充周边之间的不同间隙。这非常有用，允许您打印更复杂的形状，因为知道软件将进行适当的调整以确保最佳打印质量。 单挤出设置 现在，您已经了解了如何将单个拉伸与模型一起使用，接下来可以了解一些其他设置，这些设置可以调整这些单个拉伸的打印方式。以下所有设置都可以在流程设置的“高级”选项卡上找到。这些设置适用于内部和外部单个拉伸。 允许的周长重叠– 此设置确定周长和单个拉伸之间的首选项。如果壁变得足够窄，以至于周长重叠超过此数量，则将使用单个挤压。如果要创建更多周长，请使用较高的值;如果要创建更多的单个拉伸，请使用较小的值。 最小挤出长度 – 如果单个挤出短于此距离，则不会打印。 这很有用，因为它允许您过滤掉非常小的移动，从而节省宝贵的打印时间。 最小和最大打印宽度 – 您可能会发现打印机在打印极小或非常厚的挤出材料时遇到问题。这些设置允许您限制打印单个拉伸的宽度。例如，如果您使用的是最小挤出宽度为0% 的 4.50mm 喷嘴，这意味着打印的所有单个挤出宽度将至少为 0.2mm。同样的原则也适用于最大打印宽度。 端点延伸距离 – 打印单个拉伸时，确保这些拉伸的起点和终点牢固地连接到基本模型非常重要。例如，我们的涡轮叶片的内端可能难以粘在轮辋上，因为刀具路径只有单点接触。此设置允许将单个拉伸的长度延长两侧的设定值，这可以增加与基本模型的重叠以创建更强的连接。   如您所见，这些设置为自定义单个拉伸的打印方式增加了很大的灵活性。确保适当调整这些设置，以针对特定模型获得最佳效果。

逆向工程 逆向工程加速了产品开发，在不同领域应用广泛。 例如，Britannia-upon-Globe（一个象征大不列颠君王专车的纯手工雕像）这款吉祥物便是通过在 3D 扫描后转化为可进行 3D 打印的设计而修复的。在汽车行业，逆向工程可用于重制磨损的老式汽车零件，例如康明斯公司曾借助此技术修复其 28 号柴油特别版赛车。逆向工程甚至可用于设计汽车现有零部件周围缺失的部件。近年来，法医鉴证人员也在利用逆向工程从犯罪现场提取更多线索。  如果您正在考虑将逆向工程技术应用于产品开发，那么在了解工作流程之后，便会对自己需要投入的时间和精力了然于心。3D 模型是决定工作流程复杂性的关键因素。 从 3D 扫描到 3D 模型 3D 扫描仪技术是所有逆向工程应用的基础，有助于以数字化形式捕捉对象的形状。然而，将 3D 扫描数据转化为 3D 模型的过程漫长且曲折，并且需要借助中间软件。CAD 工具对于产品设计而言不可或缺，但大多数 CAD 软件并未配备处理扫描数据时所需的工具。 我们所开发的 Design X 能够加速这一过程。这款软件以 CAD 内核搭载开发历时逾 25 载的扫描处理内核，支持将扫描数据作为原生几何体进行操作，并可提取各种类型的模型用于制造。 下面将介绍一些最常用的模型，以帮助您了解自己所需要的 3D 模型。   点云 是最简单的用于表示物理对象的 3D 模型。它是大量（数百万或数十亿）数据点在空间里的集合，每个点的位置由一组笛卡尔坐标 (X, Y, Z) 定义。扫描仪可结合激光产生的垂直和水平角度来计算坐标定位。作为 3D 扫描过程的输出，点云是创建 CAD 模型的基础，用于计量和质量检查。 多边形网格 是点云的关联产物。当软件将点云的测量结果结合在一起，并将接近的点云连接成三角形、四边形或其他简单的凸多边形时，就会创建出多边形网格。由此产生的顶点、边和面的集合共同定义了对象的形状。多边形网格可在屏幕上轻松地着色和渲染，所有软件都用其显示模型。 CAD 模型 类型则与多边形网格和点云数据相差甚远，几乎没有共同之处。CAD 模型由非均匀有理 B 样条 (NURB) 曲面组成，是一种用于在软件中表示 3D 形状的数学类型。此模型便于用公式和尺寸进行编辑。由于 CAD 模型可以通过调整不同类型的参数来形成完美的圆柱形或完美的平面，因此我们称其为参数驱动型模型。您还会听到它们被冠以“智能”之美称，这意味着 CAD 模型比点云或网格包含更多的信息。 在工程和设计领域，CAD 是3D模型的“圣杯”。然而，目前尚无法直接将扫描数据转换为 CAD 模型。我们可以采用一些辅助工具更轻松地实现转换，但在大多数情况下，设计师或工程师需要在软件内部从头开始创建 CAD 模型。该过程相当耗时，但 CAD 模型也是当前制造业中最常用的模型类型。 SubD （细分）曲面经常用于动画、AR 和 VR 环境中不同类型的表示。它们是 NURB 曲面的混合体，以多边形架构控制。 体素 是体积像素的简称，相当于 3D 像素。它们是微小的立方体，类似于一颗颗沙粒。体素经常用于在医疗领域为假体或支架建模。 如何在相应场景中使用合适的模型？ 各种 3D 模型的创建方式并不等效。基于点云建立 CAD 模型比基于点云建立多边形网格更加费时费力。但是，关于是否要花费精力创建 CAD 模型将完全取决于您对模型的需求。您需要的是包含制造缺陷等一切内容的精确复制品，还是需要一个完美的制造模型？下面将用一些示例来说明它们的用途。   竣工模型 ，也即精确复制的模型，旨在获取精确的表示。例如，如果您希望围绕某人的手掌制作一个支架或设备，则需要以偏差很小的模型来呈现此人的解剖结构。我们的工具支持直接将 NURB 曲面包裹在手臂的 3D 扫描结果上，并创建一个几乎精确的模型表示，误差与原始形状不超过数微米。  设计意图 – 工业零部件的 3D 模型不应该是一个精确的复制品，因为制造的零部件具有偏差。设计产品和实际产品之间允许存在误差，其被称为制造公差。虽然公差是可以接受的，但数字模型中不应该包含公差。 合二为一 – 在有些情况下，您希望大部分形状是竣工状态，而部分形状则对应设计意图，例如上图中的拓扑优化托架。此有机形状可以利用模拟软件计算得出，而模拟软件通常使用网状模型，随后用 CAD 曲面包裹。不过，我们希望孔的位置非常精确，因此将其保留为网格。 何时将 Design X 引入工作流程？ 我们已经了解了 3D 模型的类型，现在需要对数据处理工作流程进行细化了。 如果您需要的是一个网格模型，那么过程很简单。您可以使用 Design X 扫描物体，然后通过连接点云的顶点来创建网格。用于增材制造的 3D 打印机和切片软件将读取网格文件，如 STL、PLY 和 OBJ。这种简单的工作流程能够实现精确的复制，但它有一项重要的缺点，即难以编辑特征。 此外，如果涉及到铣削，网格模型也不能切削。如果您需要在一个形状上运行数控刀轨，大多数计算机辅助制造 (CAM) 软件包在 NURB 曲面上生成的刀轨比在网格上生成的刀轨更加平滑。Design X 可以快速地用曲面包裹网格，使刀轨编程更加高效。 以最经济实惠、快速而精确的方式帮助您从点云过渡到 3D 多边形模型。 最后，您往往希望通过扫描物体来创建特征齐全且可编辑的 CAD 模型。该流程的工作量最大，但这也是 Design X 最大的功用所在。Design X 能够迅速处理具有数百万点的大型扫描数据集，其速度超过其他任何软件；它有助于您应用逆向工程，快速将物理零件从基于 3D 扫描的数据转化为数字参数化 CAD 模型