全景工廠(chǎng)
行業(yè)案例
CASE
行業(yè)/分類(lèi)：其他手板模型加工
加工方式: 3D打印 使用材料: 樹(shù)脂
最小精度: 0.1mm 生產(chǎn)周期: 2~7天
產(chǎn)品尺寸: 15cm*10cm*9cm
后處理: 噴油
案例介紹
FDM（熔融沉積成型）打印是一種常見(jiàn)的3D打印技術(shù)，非常適合用于制作玩具拼圖手板模型。以下是關(guān)于FDM打印玩具拼圖手板模型的詳細介紹：
一、FDM打印技術(shù)原理
基本原理：FDM是將絲狀熱塑性材料（如ABS、PLA等）加熱熔化后，通過(guò)噴頭擠出并按照預設的路徑和模型形狀逐層堆積固化，最終構建出三維物體。在打印過(guò)程中，噴頭沿著(zhù)X、Y軸平面移動(dòng)，工作臺則沿著(zhù)Z軸垂直移動(dòng)，層層疊加材料，直至完成整個(gè)模型的打印。
二、玩具拼圖手板模型設計要點(diǎn)
安全性設計
由于玩具是供兒童玩耍的，在設計拼圖手板模型時(shí)，應確保沒(méi)有尖銳邊角、小零件等可能對兒童造成危險的元素。例如，將邊角設計成圓潤的弧形，避免孩子在玩耍過(guò)程中刮傷；對于較小的零件，可以設計卡扣或連接結構，防止其脫落被孩子誤食。
趣味性與教育性結合
主題選擇：可以選擇孩子們感興趣的卡通形象、動(dòng)物、交通工具等主題，增加玩具的吸引力。比如設計一套迪士尼卡通人物的拼圖手板，孩子們可以在拼搭過(guò)程中認識不同的卡通角色，激發(fā)他們的想象力和創(chuàng )造力。
功能設計：除了簡(jiǎn)單的拼搭功能外，還可以添加一些互動(dòng)元素，如旋轉部件、可開(kāi)合的機關(guān)等，讓孩子們在玩耍的過(guò)程中探索和學(xué)習。例如，設計一個(gè)帶有風(fēng)車(chē)的拼圖手板，當孩子完成拼搭并轉動(dòng)風(fēng)車(chē)時(shí)，可以觀(guān)察風(fēng)車(chē)的轉動(dòng)，了解風(fēng)力發(fā)電的基本原理。
零件數量與復雜度
考慮到兒童的年齡和動(dòng)手能力，零件數量應適中，不宜過(guò)多或過(guò)少。對于年齡較小的孩子，零件數量可以少一些，形狀簡(jiǎn)單明了，便于他們理解和操作；而對于年齡稍大的孩子，可以適當增加零件數量和復雜度，挑戰他們的空間思維和動(dòng)手能力。例如，為3 – 4歲兒童設計的拼圖手板模型，零件數量可以在5 – 10個(gè)左右；而為6 – 8歲兒童設計的，零件數量則可以增加到15 – 25個(gè)。
三、材料選擇
常用材料
ABS（丙烯腈 – 丁二烯 – 苯乙烯共聚物）：具有強度高、韌性好、尺寸穩定性強等優(yōu)點(diǎn)，適合打印較為復雜和需要一定強度的拼圖手板模型。但是，ABS材料在打印過(guò)程中可能會(huì )產(chǎn)生刺激性氣味，需要在通風(fēng)良好的環(huán)境中打印。
PLA（聚乳酸）：是一種生物可降解材料，環(huán)保無(wú)毒，打印時(shí)氣味較小，適合在室內環(huán)境中使用。PLA材料的打印溫度相對較低，容易操作，且打印出的模型表面光滑度較好。不過(guò)，PLA材料的韌性相對較差，不耐高溫，如果需要打印一些對強度要求較高的零件，可能需要進(jìn)行后處理增強其性能。
材料顏色選擇
根據玩具的主題和設計需求選擇合適的顏色。明亮、鮮艷的顏色更容易吸引孩子們的注意力，如紅色、藍色、黃色等。也可以根據不同的零件功能或角色特點(diǎn)選擇不同的顏色，幫助孩子們更好地區分和識別零件。例如，在設計一個(gè)動(dòng)物園主題的拼圖手板時(shí)，可以用棕色代表大象、老虎等動(dòng)物的身體，用綠色代表樹(shù)木等場(chǎng)景元素。
四、打印過(guò)程與參數設置
切片軟件設置
在使用FDM打印機打印之前，需要將設計好的3D模型導入到切片軟件中進(jìn)行切片處理。切片軟件會(huì )將模型沿Z軸方向切成一層一層的薄片，并生成相應的打印指令。在切片過(guò)程中，可以設置層厚、填充密度、打印速度、打印溫度等參數。
層厚：層厚越小，打印出的模型表面越光滑，但打印時(shí)間會(huì )相應增加。一般來(lái)說(shuō)，對于玩具拼圖手板模型，層厚可以設置在0.1 – 0.3mm之間。
填充密度：填充密度決定了模型內部的填充程度，一般在20% – 100%之間選擇。對于不需要承受太大力量的玩具模型，可以適當降低填充密度，以節省材料和打印時(shí)間。
打印速度：打印速度越快，打印時(shí)間越短，但可能會(huì )導致模型質(zhì)量下降，出現層與層之間粘合不牢等問(wèn)題。通常，打印速度可以根據打印機的性能和材料特性進(jìn)行適當調整，一般初始速度可以設置在30 – 60mm/s之間。
打印溫度：打印溫度需要根據所選材料的熔點(diǎn)和特性來(lái)確定。對于A(yíng)BS材料，打印溫度一般在230 – 270℃之間；對于PLA材料，打印溫度一般在180 – 220℃之間。同時(shí)，還需要設置熱床溫度，以保證模型在打印過(guò)程中能夠平整地附著(zhù)在打印平臺上。對于A(yíng)BS材料，熱床溫度一般在80 – 110℃之間；對于PLA材料，熱床溫度一般在40 – 60℃之間。
打印過(guò)程注意事項
平臺校準：在打印前，必須確保打印平臺的平整度和水平度。如果平臺不平整或不水平，會(huì )導致模型底部出現翹邊、無(wú)法附著(zhù)等問(wèn)題?？梢酝ㄟ^(guò)校準平臺或使用一張紙來(lái)檢查平臺是否平整。
噴頭清潔：定期清潔噴頭，防止材料殘留堵塞噴頭?？梢允褂脤?zhuān)門(mén)的噴頭清潔工具或手動(dòng)將噴頭加熱至一定溫度后，用紙巾或鑷子清除噴頭內的雜質(zhì)。
環(huán)境控制：FDM打印過(guò)程中，材料受環(huán)境溫度和濕度的影響較大。最好在溫度穩定、濕度適中的環(huán)境中進(jìn)行打印。一般來(lái)說(shuō)，環(huán)境溫度應保持在15 – 35℃之間，濕度應控制在30% – 60%之間。
五、后處理工藝
去除支撐結構
在打印一些有懸垂部分或復雜結構的模型時(shí)，需要添加支撐結構來(lái)保證打印的順利進(jìn)行。打印完成后，需要將支撐結構去除?？梢允褂眉舻?、鑷子等工具小心地去除支撐結構，注意不要損壞模型本身。對于一些難以去除的支撐結構，可以將模型浸泡在溫水中一段時(shí)間，使支撐結構軟化后再進(jìn)行去除。
打磨與拋光
打印出的模型表面可能會(huì )存在一些層紋、毛刺等瑕疵，需要進(jìn)行打磨和拋光處理?？梢允褂蒙凹?、銼刀等工具對模型表面進(jìn)行打磨，從粗砂紙開(kāi)始，逐漸過(guò)渡到細砂紙，直到模型表面光滑為止。然后，可以使用拋光膏或牙膏等對模型進(jìn)行進(jìn)一步拋光，提高模型的表面光潔度。
上色與涂裝
根據設計需求，可以為玩具拼圖手板模型上色和涂裝?？梢允褂妙伭?、噴漆、馬克筆等工具進(jìn)行上色。在上色前，需要確保模型表面已經(jīng)打磨平整、無(wú)油污和灰塵?？梢韵韧可弦粚拥灼?，待底漆干燥后再進(jìn)行面漆的涂抹。注意上色時(shí)要均勻、薄涂多層，避免出現流漆、色差等問(wèn)題。
