引  言

增材制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備是指零件從三維數(shù)字模型到實際打印前的一系列工藝設(shè)計。相較于機(jī)械加工這一減材制造技術(shù)硅则，增材制造的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備不僅需要確定零件在平臺的定位以及路徑規(guī)劃，還需要創(chuàng)建打印平臺株婴、設(shè)計支撐怎虫、多件排版、切片填充困介，必要時大审，還會對成形過程進(jìn)行仿真。

增材制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備主要內(nèi)容

增材制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備方案
AM STUDIO

鹤ǎ克斯康增材制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備解決方案AM STUDIO適用于激光選區(qū)熔化技術(shù)徒扶，它按照激光選區(qū)熔化技術(shù)的實際工藝設(shè)計流程，將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備過程分解為開始根穷、定向姜骡、支撐、排版诽怨、加工處理勃经、查看器這6個步驟進(jìn)行吭匀，用戶沿著該流程從第一步走到第六步，便能夠完成一個項目的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作浩铺。

郝莩牵克斯康增材制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的工藝流程

打印平臺搭建
AM STUDIO

增材制造數(shù)據(jù)準(zhǔn)備是跟設(shè)備有很強(qiáng)關(guān)聯(lián)的材料加工工藝，設(shè)備的成形艙空間決定了可加工零件的最大尺寸及數(shù)量淡藻，激光數(shù)量會影響成形效率廊睹。在“開始”步驟，AM STUDIO需要用戶選擇或自定義所使用的打印機(jī)型號缔沐。AM STUDIO系統(tǒng)內(nèi)集成了數(shù)家設(shè)備商的部分型號設(shè)備贤疆，可以直接選擇應(yīng)用，未集成的設(shè)備支持用戶自定義尊陪。

AM STUDIO自定義設(shè)備參數(shù)設(shè)置

零件定向功能
AM STUDIO

打印平臺確定后枫演，自動跳轉(zhuǎn)至第2步—“定向”，此時可導(dǎo)入一個或多個stl格式零件段物，并完成零件在基板上的定向酵熙。由于無支撐或少支撐技術(shù)的應(yīng)用普及程度低，通常零件上與水平面夾角＜45°的“懸空特征”均需要添加支撐輔助成形驰坊，合理的擺放應(yīng)盡量減少懸空特征匾二，從而減少支撐量，以節(jié)省材料和后處理成本拳芙。

無支撐與少支撐技術(shù)

打印效率也是定向需要考慮的因素之一察藐，對于一個長方體，不管橫豎擺放舟扎，由于體積不變分飞，激光實際掃描的時間都一樣，不同之處在于因?qū)訑?shù)導(dǎo)致的鋪粉時間差異睹限，從而導(dǎo)致兩個定向方案的加工效率不同譬猫，一般情況下，層數(shù)越少羡疗，打印越快染服。

零件在XY平面的橫截面積越大且越厚，層內(nèi)以及層間的應(yīng)力越集中叨恨，零件發(fā)生變形很撩、翹曲、開裂的風(fēng)險也隨之加大端辛，因此定向也需考慮零件的變形情況，盡管可以通過后序的強(qiáng)化支撐超肃、變形補償?shù)裙に囶A(yù)防（可借助于Simufact Additive鋪粉增材工藝仿真軟件虛擬驗證支撐方案以及變形補償自動優(yōu)化解決變形問題）希没，但是前期的合理定向也是很重要的防變形措施械拉。

對于批量零件打印，為了在一次打印任務(wù)中成形更多零件腿伟，就會關(guān)注單個零件在基板的投影面積鸿铐，投影面積越小，一次就能擺放更多的零件芬过，從而降低單件成本胞仅。

除了以上4點，定向時也需考慮打印件的表面質(zhì)量佣今。由于增材制造具有逐層堆疊加工原理唁映，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段需將3維模型通過切片轉(zhuǎn)化為2維片層數(shù)據(jù)，而層間距不是無限小的靠汁，因此層間會因切片厚度導(dǎo)致部分細(xì)節(jié)缺失蜂大，對于豎直結(jié)構(gòu)特征，這種缺失還不太明顯蝶怔，但對于傾斜打印的結(jié)構(gòu)奶浦，臺階效應(yīng)就比較凸顯，從而造成較差的表面質(zhì)量踢星。

AM STUDIO通過定向圖功能澳叉，綜合考慮以上5個因素，能夠方便快捷地實現(xiàn)零件的最優(yōu)定向沐悦。除此之外成洗，也可以通過面朝下，手動平移與手動旋轉(zhuǎn)等命令進(jìn)行手動定向所踊。

AM STUDIO案例—定向圖

支撐設(shè)計功能
AM STUDIO

零件在基板上的定向完成后泌枪，進(jìn)入第3步—“支撐”，AM STUDIO中生成支撐的過程是比較智能的秕岛。首先碌燕，按照定向方案及懸垂角度，軟件可以判斷并標(biāo)記出零件上的所有的支撐區(qū)域继薛，并且將各個支撐區(qū)域以表格形式羅列预旺，支撐區(qū)域按類型可以分為懸垂面和懸垂線。

AM STUDIO支撐界面及支撐區(qū)域列表

工藝人員也可以通過經(jīng)驗對支撐區(qū)域進(jìn)行編輯灯彩，下表是AM STUDIO可以執(zhí)行的操作浪熙。

AM STUDIO有5種支撐類型：

1）桿支撐，有7種截面形狀阵蔚，適合自由曲面锨蹄；

2）塊支撐，適合距離基板較近的懸垂面扶免；

3）自適應(yīng)胞元支撐努墩，適合距離基板較遠(yuǎn)的懸垂面吠冒；

4）線支撐，適合懸垂線引晌；

5）樹支撐焙恬，適合自由曲面。

從左到右依次為：桿支撐赌骏、塊支撐琢窗、自適應(yīng)胞元支撐、線支撐晒杈、樹支撐

以上類型支撐嫂伞，除了桿支撐有兩種是實體，其余都是片體桐智。AM STUDIO的片體支撐結(jié)構(gòu)不僅具有節(jié)材和省時的優(yōu)勢末早，而且?guī)缀畏€(wěn)定性好。

桿支撐的7種形態(tài)

AM STUDIO案例—創(chuàng)建支撐

排版打印功能
AM STUDIO

AM STUDIO在第4步—“排版”的類型有手動排版和自動排版兩種说庭，手動排版僅限于單個零件排版然磷，需設(shè)置X向和Y向的零件數(shù)量和間距；自動排版應(yīng)用更廣泛刊驴，可以用于多種零件的排版姿搜，僅需輸入各零件數(shù)量，算法將調(diào)整零件Z向角度捆憎，按照最大滿版率排版舅柜，對于因零件數(shù)量過多而超出基板的情況，軟件會報錯提示躲惰。

AM STUDIO手動排版

成形仿真功能
AM STUDIO

由于增材制造過程中熱應(yīng)力較大致份，打印件會發(fā)生不同程度變形，造成零件尺寸超差驳达，一般采用的控形方法有：1）通過變形仿真挣仅，得知變形區(qū)域，對其添加或強(qiáng)化支撐缆瑟，加強(qiáng)約束胀司；2）通過變形仿真，對變形區(qū)域進(jìn)行補償優(yōu)化嫁慌；3）優(yōu)化掃描策略坚达，降低易變形區(qū)域的熱輸入。AM STUDIO內(nèi)嵌了Simufact Additive的成形仿真功能爆始，能夠預(yù)測打印變形風(fēng)險并做反變形補償鹦卫。具體流程是：校核—網(wǎng)格劃分—成形仿真—變形補償。

AM STUDIO案例—網(wǎng)格劃分

AM STUDIO案例—成形仿真

切片填充功能
AM STUDIO

獲得變形補償模型后，可以進(jìn)行切片與填充沥萄，目前各品牌打印設(shè)備所能讀取的打印文件數(shù)據(jù)格式各不相同顶质。大部分廠商有自定義的數(shù)據(jù)格式，如SLM Solution的數(shù)據(jù)格式為.slm融蹂，Eplus 3D的數(shù)據(jù)格式為.epi；也有一些設(shè)備商與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備軟件合作弄企，其設(shè)備支持的打印文件格式與軟件的導(dǎo)出格式一致超燃，如.job/.vbf等；另有個別廠商的設(shè)備內(nèi)部集成填充軟件拘领，僅需導(dǎo)入.cli/.slc等切片文件意乓，再由設(shè)備端完成路徑規(guī)劃。

AM STUDIO具有切片和切片填充兩種加工策略约素。切片格式為.cli届良，填充格式與第一步選擇的設(shè)備相關(guān)，若選擇的是軟件內(nèi)集成的廠商設(shè)備圣猎，則生成的打印文件數(shù)據(jù)格式為廠商自定義的格式士葫，這些打印文件不需解析即可上機(jī)打印送悔；若選擇的是自定義設(shè)備慢显，則生成的打印文件為AM STUDIO開發(fā)的.clix格式，其為壓縮文件欠啤，解壓后為兩個.cli文件和一個.clip文件荚藻，.cli文件分別是零件（有可能包含實體支撐）和（片體）支撐的路徑規(guī)劃文件，.clip文件為激光參數(shù)文件称桶。

.clix格式需設(shè)備商完成解析硬碳，才能被設(shè)備讀取和識別。目前有數(shù)家設(shè)備商已完成.clix格式的解析枚甫，這樣不僅搭建了軟件與打印設(shè)備之間的橋梁祈前，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的一站式解決，也極大增加了用戶搭建打印平臺的自由度仓脓。

路徑預(yù)覽功能
AM STUDIO

AM STUDIO生成的路徑可以在第6步“查看器”中預(yù)覽售微。在這里可以逐層預(yù)覽當(dāng)前層的掃描路徑，不同類型掃描線以不同顏色矢量線條顯示锨间。

AM STUDIO案例—路徑預(yù)覽

（核δ澹克斯康工業(yè)軟件）

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