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基于3D打印技术的建筑机械零部件快速制造与性能分析

RapidManufacturingandPerformanceAnalysisofConstructionMachinery

ComponentsBasedon3DPrintingTechnology

杜晓强  王舒玮  刘征宇  张占东

（山西大同大学，山西大同037001）

摘要：通过采用SiemensNX和MaterialiseMagics进行模型设计，在EOSM290设备上以

Ti-6Al-4V钛合金为材料进行打印制造。研究分析了打印角度对零件性能的影响规律，结果表明

打印角度从0°增大到90°时，试样的抗拉强度从1147MPa降至1018MPa，且微观组织和断口

形貌呈现显著差异。实验证实减小打印角度有助于获得更优异的力学性能，为3D打印机械零件的

工艺优化提供了参考。

关键词：3D打印技术；机械零部件；力学性能

中图分类号：TU69文献标识码：A

3D打印技术作为一种新兴的增材制造技术，因其制造2.1 设计与建模

灵活、成本低等优势，在航空航天、汽车、医疗等领域得到机械零部件的打印制造首先需进行设计与建

3D

[]

1模。本研究采用作为主建模软件，结合

广泛应用。机械零部件的制造是工业的重要组成部分，传SiemensNX12.0

统工艺存在加工周期长、材料浪费大等问题。打印技术，MaterialiseMagics25.0进行模型优化与支撑结构设计。建模

3D

又称增材制造（AdditiveManufacturing,AM）技术，是以计过程分为四个环节：首先，根据零件的受力特点与功能需求，

算机三维设计模型为基础，通过逐层打印的方式来构造物体在NX中完成参数化建模，关键结构尺寸采用变量驱动以便

[]

2快速修改。对于复杂曲面，采用自由曲面造型技术，控制点

的制造技术。将打印技术引入机械零部件制造，有望

3D

突破传统工艺瓶颈，实现快速、高效、低成本生产。间距设定在0.5-2mm范围内，确保曲面的连续性与光顺性。

其次，将模型导出为STL格式，网格单元尺寸控制在0.1-

1  适用于机械零部件制造的打印材料0.3mm，实现几何特征的精确描述。第三，在Magics中进

3D打印建筑机械机械零部件对材料性能提出了严苛要行模型修复与优化，包括网格简化、破损修复等，简化率控

求，材料必须兼具优异的力学性能、热性能和工艺性能。目制在2%~5%以确保精度。最后，根据零件结构特点设计支撑，

前，适用于建筑机械机械零部件制造的打