基于“3D打印技术”行星减速器的快速成型

摘 要：与传统的制造加工技术采取“减材”方式相比，3D打印技术依托数字模型文件，采取“增材”的方式逐层打印，初次达到了净型成形，这样后期辅助加工量就大大减小。本文利用三维建模软件SolidWorks构建行星减速器的三维模拟图，并采用3D打印技术将其快速成型，进而提高了生产效率。

关键字：3D打印；行星减速器；快速成型

1 3D打印技术

1.1 3D打印技术简介

3D打印技术，是快速成型技术的一种，它依托数字模型文件，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，通常采用数字技术材料打印机实现。3D打印技术具有节省工艺成本、节省流程费用、设计空间无限、减少浪费、精确复制等优点，所以它在建筑规划、工业设计、娱乐等诸多领域都有了广泛的应用。3D打印机图（如图1）。

1.2 3D打印材料的选择

3D打印通过分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将树脂、金属粉末、石膏粉末、尼龙等特殊材料进行逐层堆积粘结，最终叠加成型。针对本文快要成型的零部件对机械性能和韧性要求较高，可选取尼龙。尼龙粉末材料结合SLS工艺，可以制作出尺寸稳定性好、机械性能好的零部件。

2 行星减速器的三维建模

（1）所有的3D打印成型机都可以接收STL文件格式进行打印。常见的软件有3ds Max、AutoCAD、UG、SolidWorks等三维建模软件。本文是基于SolidWorks的行星减速器。图二是利用SolidWorks构建的一个齿轮（如图2）。

3 行星减速器的3D打印

3.1 打印方法的选择

随着3D技术的发展，现在3D成型技术已具备十余种，如光固法 （SLA）、掩层叠法 （LOM）、喷粒法（BPM）、模固化法（SGC）、粉末材料选择性烧结（SLS）等。本文将采用SLS方法进行打印（如图3）。

粉末质料选择性烧结采取二氧化碳激光器对粉末质料（塑料粉、陶瓷与粘结剂的混合粉、金属与粘结剂的混合粉等）举行选择性烧结，是一种由分离点一层层对集成三维实体的工艺方式。SLS具有以下优点：（1）采用这种方法，几乎所有适合3D打印的材料都能适用；（2）整个打印过程与零部件的复杂程度无任何关系，为烧结的粉末还可重复使用，材料无浪费，大大提高了材料的利用率；（3）相比其他的成型的方法，打印出来的模型较硬。

3.2 打印流程

（1）STL格式转换。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。用solidworks软件可以直接输出STL模型。

（2）启动打印机。3D打印机型号虽多，但是其基本原理大致相同，结合实际情况，开温控后，严禁触摸喷头和成型室加热风道。

（3）安装材料盒。在更换丝材或者更换喷嘴时，首先要对设备进行升温，要把稳定升到所设定的温度方可进行操作；更换喷头需要先升温，将材料撤出，然后等待喷头温度降低至室温断电。

（4）开始打印。打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉末状的材料将这些界面逐层打印出来，再将各层界面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。

（5）冷却。打印完毕后，我们需要从成型室上将模型取出，模型冷却5-10分钟即可。

4 结束语

随着3D打印技术的发展和逐步成熟，这种以“增材”方式的先进制造技术将会在机械制造业中推动第三次工业革命，本文也只是将3D打印技术运用到一个小小行星减速器中。只要将需要制造的零部件利用三维模拟软件模拟出来，这样便能通过打印机加工出需要的零部件，与传统的切屑加工制造相比，大大减少了加工量，提高了生产效率。

参考文献：

[1]王波.《基于3D打印技术的模具制造》[Z].

[2]孙劼.《3D打印机/3ds Max从建模到完全自学教程》[K].人民邮电出版社.

[3]蔡恩泽.3D打印颠覆传统制造业[J].中国中小企业，2011（11）.

[4]冯颖芳.西工大用3D打印制造3m长C919飞机钛合金部件[J].工艺技术研究，2013（01）：24.