Ultimaker工作流程和建模工作坊

本次Fablab Makers Assemble Ⅱ 第二期工作坊于2023年3月23日下午三点半至五点进行，我们邀请了Ultimaker公司的工程师David和Jack和大家分享增材制造的技术。Ultimaker是一家成立于2012年的荷兰3D打印技术开发商和制造商。我校Fab Lab使用的Ultimaker S5 Pro即是Ultimaker的产品。


在课上，两位工程师围绕增材制造的价值、流程与FDM图纸设计指南为师生做了简要介绍。首先，工程师介绍了目前市面上主流的四种3D打印机。SLA/DLP型打印机运用了光固化成型的技术；PBF型打印机使用激光熔融尼龙粉末；Jetting型打印机喷射墨水并光固化；FDM型打印机热熔挤出线材（运用了物理变化）。不同的打印机适用于不同行业对机械性能、多样材料、批量生产、特征细节的需求。然后，工程师用图表简要说明了增材制造在模型复杂程度和成本方面相对于传统注塑法的优势与增材制造在产品的生命周期的机遇。

接下来，工程师向在场师生们介绍了增材制造的流程。通常，制造的第一步是产生3D打印的想法，如发现流程或功能可以通过3D打印来改进；第二步是设定产品需求（精度）；第三步是选择材料；第四步是设计和建模；第五步是准备3D打印模型（即切片）；接着是打印和后处理。最后，我们还要测试零件来验证制造是否达到预期的效果。


以Ultimaker的安全插头的诞生为例，工程师们因为遇到了打印机的插座开关的安全问题，所以产生了打印一个产品来解决问题的想法。接着，工程师们确定了产品的需求：它需要很容易地安装，但不能在打印机通过生产厂时被意外取出。因此，它的精度很重要。然后，工程师们选择了明黄色的PLA作为材料，既能满足需求，又在视觉上警示使用者。工程师们在切片时使用自定义模式来优化打印，并消除对支撑材料的需求，故而不需要后处理。

在接下来的部分，工程师介绍了FDM打印在打印和后处理时的一些注意事项。首先是打印层厚方面，层厚越大，阶梯纹越明显，细节越粗糙，打印时间越短。在精度控制上，我们要注意原材料塑料热胀冷缩的特性，并且PLA材料的收缩小，尼龙和ABS材料的收缩大。在后处理方面，如果打印使用了水溶性支撑PVA，我们还需要用水融化和移除支撑。在装配方面，设计者可以考虑模块化组件，也可以使用高强度胶水或螺丝螺母来组装物件。除此之外，FDM打印的图纸在设计阶段也有一些注意事项。设计者应该适当地增大底层表面，来增加模型附着力；同时，为了避免成型板上翘角和翘边，应该多用倒角、避免锋利边缘。这里，工程师用犀牛软件为大家直观地展现了如何在设计模型时巧用45度角构建过度面来节省支撑材料。同时，设计者也可以用水滴状结构代替圆形，来改善打印效果。最后，设计者也应该注意设计公差，预留0.2mm公差间隙。

本次工作坊的问答环节穿插在不同的话题中，到场的师生们积极抢答工程师的关于分享内容的相关问题，并且全部答对，我们也为所有参与互动的同学送上3D打印制作的礼物。同学和老师们也问了问题增材制造的应用、切片时的支撑设计等问题，工程师都进行了详细的解答。

 

笔记&排版：黄佩弦

视频后期：刘耀林 徐博石

审核：邓可琛