三维打印系统正向设计实验项目的开发
摘 要在现代科技快速发展的时代，三维打印已经渐渐进入人们的日常生活。三维打印正逐渐被用于艺术品、样机、模型、生产制造业、医学等领域。在如今传统经济产业连续萎靡不振的情况下，三维打印作为新时期的高智能产品承担起了一部分振兴将来制造业的任务。作为新时代新技术，三维打印也在不停地跟进时代的脚步，开发和创造新技术。这个具有创新意义的课题非常适合我们自动化专业的学生研究。本次毕业设计主要运用3Dmax以及FreeForm完成正向设计实验项目的开发。3Dmax是一款比较基础容易上手的软件，制作流程简洁高效。在影视、广告、工业设计、建筑设计等领域有着非常广泛的应用。插件丰富，和其他软件配合流畅做出来的效果非常逼真。FreeForm是一套充分融合了触觉和视觉的3D设计软件，用于完成复杂的3D模型的设计。使用者需要通过FreeForm的手柄，即有触觉的雕刻笔来控制和雕刻电脑画面中的3D模型，可以随心所欲地构建任意的模型形状，是一种全新的3D设计软件，目前主要用于玩具、珠宝、鞋底、工艺品的设计，也广泛用于概念设计。通过对软件的不断学习和研究，最终建模成功，使我对三维打印技术有了更加深入的了解。
目 录
第一章 绪论 1
1.1三维打印技术发展背景 1
1.2研究的目的及意义 2
1.3研究的内容 2
第二章 3DsMax软件介绍及总体设计 3
2.1 3DsMax软件简介及特点 3
2.2建模概述 3
2.2.1建模基本技术 3
2.2.2模型参数及修改 3
2.2.3建模辅助对象 4
2.3基础建模 4
2.3.1内置模型建模 4
2.3.2二维形体建模 4
2.3.3挤压建模 5
2.3.4车削建模 5
2.3.5放样建模 6
2.4 3DsMax的工作界面 6
2.4.1 窗口的划分 7
2.4.2 命令菜单介绍 7
2.5 实体设计 8
2.5.1建模目标 8
2.5.2查看参照图尺寸..........................
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
.......... 10
2.5.3设置建模贴图 10
2.5.4冻结平面操作 11
2.5.5捕捉并修改红酒杯边缘线 12
2.5.6添加车削修改器完成建模 15
第三章 FreeForm软件介绍及设计 17
3.1 FreeForm简介及特点 17
3.2 FreeForm的工作界面 17
3.3 实体建模举例 19
3.3.1 建模举例 19
3.3.2 修饰 24
3.4 .Stl文件的生成 25
第四章 打印设备介绍及打印操作 26
4.1认识HOFI X1 型桌面式三维打印系统结构 26
4.2熟悉FDM三维打印成形机的模型制作过程 26
4.3 HOFIX1型桌面式三维打印机打印前准备 27
4.4 3DsMax模型在3D打印机上的实现 28
4.4.1将模型输出到3D打印机 28
结束语 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1三维打印技术发展背景
在二十世纪 90 年代初，国家内外正从事着3D打印技术的科研人员开始关注起了液滴喷射技术，这种技术在现在所说的3DP法中非常适用。在 1992年，美国麻省理工学院 Emanual Sachs 等人成功喷射出具有黏性的溶液，他们利用平面打印机喷墨的道理，再把粉末作为原材料来打印，最后他们得到了三维实体模型，这种工艺也就是三维印刷（3DP）工艺。Jim Bredt 和 Tim Anderson在1995年改进了这项技术，这些具有粘性的溶液被他们直接喷到了有粉末的加工床上，“三维打印”一词也因为他们的研究成果被美国麻省理工学院提出。在1989年,3DP（ThreeDimensional Printing）的专利由E.M.Sachs申请，这项专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。
在海外，特别是在西洋区域，3D打印技术成长得十分快速，欧美制造业的格局正在被三维打印慢慢改造。美国最快增长的工业中就有三维打印，也曾在《时代》周刊中被列出。以至有人认为这是第三次工业革命的标志。
美国是世界上最重要的3D打印设备生产国，1999 年美国生产的3D打印设备占全世界的8l.5％，2013 年则占38％的市场，仍占据绝对优势。美国的3D打印发展水平及其趋势可以说代表了世界的3D打印发展水平及趋势。
在二十世纪九十年代初，我国的三维打印技术也开始起步，这些科研单位早期在各成型工艺和成型设备的研制和发展方面各有偏重，也取得了许多重大成果，如南京航空航天大学研制的RAPI型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS300激光快速成型的商品化设备。
2013年我国政府已将3D打印产业纳入国家战略发展项目，国内众多城市已经展开产业化发展，如成都、青岛、武汉、珠海等地纷纷加入到3D打印产业“跑马圈地”的行列，开始兴建3D打印产业园，3D打印也将成为国家重点扶持项目。2013年科技部公布的《国家高技术研究发展计划（863计划）以及国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》中，3D打印产业首次入选。业内人士认为，在国家“十二五”规划和倾向“高新尖”产业方针的背景下，巨大的发展机遇已经来到了3D打印的面前，估计在不久的将来未来会发展得十分迅速。
我国3D打印产业也面临着创新升级的瓶颈。当前一些发达国家的3D打印技术已经开始盈利，而国内却还只是刚刚有了这个概念，还没有大型的公司来生产3D打印产品，只要做一些小玩意，但是这些低端市场已经快到饱和阶段，这样的情况推动者我们对此技术进行更新换代。
分析人士指出FDM设备兴起的原因在于：（1）FDM工艺使用的打印材料价格低廉且供应充足，而工业级打印机比如金属粉末3D打印成型设备（SLS设备）需要使用金属粉末材料，这种材料需要进口价格偏高，而且对于技术也有着一定的要求，所以做出来产品成本很高。（2）目前国内生产还是只注重在一些小玩意上，只是盲目地在模仿跟随他人的技术，还没有自己的发明创造，单一的产业结构使我们的发展非常缓慢。
目前国内关于3D打印的认识虽然逐步清醒，但是普通民众还是比较模糊。大多数民众怀着看新奇的心理去看待3D打印，只看其形状是否美观，而没有进行深层次的思考。另外，政府官员、媒体也有一种缺乏理性认识的现象存在，他们宣传支持的可能是一些3D打印泡沫，反而对那些真正有志于自主创新的人士造成一种挤压。
1.2研究的目的及意义
三维打印，在如今传统经济产业连续萎靡不振的情况下，三维打印作为新时期的高智能产品承担起了一部分振兴将来制造业的任务。作为新时代新技术，三维打印也在不停地跟进时代的脚步，开发和创造新技术。这个具有创新意义的课题非常适合我们自动化专业的学生研究。
目 录
第一章 绪论 1
1.1三维打印技术发展背景 1
1.2研究的目的及意义 2
1.3研究的内容 2
第二章 3DsMax软件介绍及总体设计 3
2.1 3DsMax软件简介及特点 3
2.2建模概述 3
2.2.1建模基本技术 3
2.2.2模型参数及修改 3
2.2.3建模辅助对象 4
2.3基础建模 4
2.3.1内置模型建模 4
2.3.2二维形体建模 4
2.3.3挤压建模 5
2.3.4车削建模 5
2.3.5放样建模 6
2.4 3DsMax的工作界面 6
2.4.1 窗口的划分 7
2.4.2 命令菜单介绍 7
2.5 实体设计 8
2.5.1建模目标 8
2.5.2查看参照图尺寸..........................
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
.......... 10
2.5.3设置建模贴图 10
2.5.4冻结平面操作 11
2.5.5捕捉并修改红酒杯边缘线 12
2.5.6添加车削修改器完成建模 15
第三章 FreeForm软件介绍及设计 17
3.1 FreeForm简介及特点 17
3.2 FreeForm的工作界面 17
3.3 实体建模举例 19
3.3.1 建模举例 19
3.3.2 修饰 24
3.4 .Stl文件的生成 25
第四章 打印设备介绍及打印操作 26
4.1认识HOFI X1 型桌面式三维打印系统结构 26
4.2熟悉FDM三维打印成形机的模型制作过程 26
4.3 HOFIX1型桌面式三维打印机打印前准备 27
4.4 3DsMax模型在3D打印机上的实现 28
4.4.1将模型输出到3D打印机 28
结束语 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1三维打印技术发展背景
在二十世纪 90 年代初，国家内外正从事着3D打印技术的科研人员开始关注起了液滴喷射技术，这种技术在现在所说的3DP法中非常适用。在 1992年，美国麻省理工学院 Emanual Sachs 等人成功喷射出具有黏性的溶液，他们利用平面打印机喷墨的道理，再把粉末作为原材料来打印，最后他们得到了三维实体模型，这种工艺也就是三维印刷（3DP）工艺。Jim Bredt 和 Tim Anderson在1995年改进了这项技术，这些具有粘性的溶液被他们直接喷到了有粉末的加工床上，“三维打印”一词也因为他们的研究成果被美国麻省理工学院提出。在1989年,3DP（ThreeDimensional Printing）的专利由E.M.Sachs申请，这项专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。
在海外，特别是在西洋区域，3D打印技术成长得十分快速，欧美制造业的格局正在被三维打印慢慢改造。美国最快增长的工业中就有三维打印，也曾在《时代》周刊中被列出。以至有人认为这是第三次工业革命的标志。
美国是世界上最重要的3D打印设备生产国，1999 年美国生产的3D打印设备占全世界的8l.5％，2013 年则占38％的市场，仍占据绝对优势。美国的3D打印发展水平及其趋势可以说代表了世界的3D打印发展水平及趋势。
在二十世纪九十年代初，我国的三维打印技术也开始起步，这些科研单位早期在各成型工艺和成型设备的研制和发展方面各有偏重，也取得了许多重大成果，如南京航空航天大学研制的RAPI型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS300激光快速成型的商品化设备。
2013年我国政府已将3D打印产业纳入国家战略发展项目，国内众多城市已经展开产业化发展，如成都、青岛、武汉、珠海等地纷纷加入到3D打印产业“跑马圈地”的行列，开始兴建3D打印产业园，3D打印也将成为国家重点扶持项目。2013年科技部公布的《国家高技术研究发展计划（863计划）以及国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》中，3D打印产业首次入选。业内人士认为，在国家“十二五”规划和倾向“高新尖”产业方针的背景下，巨大的发展机遇已经来到了3D打印的面前，估计在不久的将来未来会发展得十分迅速。
我国3D打印产业也面临着创新升级的瓶颈。当前一些发达国家的3D打印技术已经开始盈利，而国内却还只是刚刚有了这个概念，还没有大型的公司来生产3D打印产品，只要做一些小玩意，但是这些低端市场已经快到饱和阶段，这样的情况推动者我们对此技术进行更新换代。
分析人士指出FDM设备兴起的原因在于：（1）FDM工艺使用的打印材料价格低廉且供应充足，而工业级打印机比如金属粉末3D打印成型设备（SLS设备）需要使用金属粉末材料，这种材料需要进口价格偏高，而且对于技术也有着一定的要求，所以做出来产品成本很高。（2）目前国内生产还是只注重在一些小玩意上，只是盲目地在模仿跟随他人的技术，还没有自己的发明创造，单一的产业结构使我们的发展非常缓慢。
目前国内关于3D打印的认识虽然逐步清醒，但是普通民众还是比较模糊。大多数民众怀着看新奇的心理去看待3D打印，只看其形状是否美观，而没有进行深层次的思考。另外，政府官员、媒体也有一种缺乏理性认识的现象存在，他们宣传支持的可能是一些3D打印泡沫，反而对那些真正有志于自主创新的人士造成一种挤压。
1.2研究的目的及意义
三维打印，在如今传统经济产业连续萎靡不振的情况下，三维打印作为新时期的高智能产品承担起了一部分振兴将来制造业的任务。作为新时代新技术，三维打印也在不停地跟进时代的脚步，开发和创造新技术。这个具有创新意义的课题非常适合我们自动化专业的学生研究。
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