CN111516093A - 一种3d打印交通标志杆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种3D打印交通标志杆的方法包括以下步骤：步骤1：构建交通标志杆的三维数字模型；步骤2：对交通标志杆的三维数字模型进行切片处理，实现对交通标志杆的三维数字模型进行分层；步骤3：根据交通标志杆的类型选择3D打印基材，采用3D打印基材对分层后的交通标志杆的三维数字模型进行3D打印；步骤4：对已完成3D打印的交通标志杆进行后期处理，得到交通标志杆的3D打印成品。本发明3D打印交通标志杆的方法可减少交通标志杆的制作工序，节省时间成本和劳动力成，并且可提高交通标志杆的成型精度和制造效率，具有较高的推广应用价值。

Description

一种3D打印交通标志杆的方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，更具体地说，涉及一种3D打印交通标志杆的方法。
背景技术
目前，对于警示柱、界桩、标志桩等小型交通标志杆，传统的制作和生产工艺首先根据标志杆件的尺寸制作模具，通过往模具中注入相应的原材料，经过成型、脱模、后期加工等一系列工序，最终制作符合外观和力学性能要求的成品。由于制作工序较多，生产过程中需要准备大面积生产场地和模具供周转，需要大量的人力和物力成本，并且因切割、打磨产生的废弃料造成环境污染。
3D打印技术是以实物的三维数字模型为依托得以快速成型的一种新兴先进技术。相对于传统制造技术，3D打印具有精度高、整体性高、周期短、个性化定制和减少材料浪费等优势，在建筑、医学、机械制造和航空航天等领域得到越来越广泛的应用，且生产出一系列经济价值良好的产品，但目前还存在打印制造高成本、打印材料种类受限和打印工艺需突破等多项需要改进的技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种3D打印交通标志杆的方法，该方法可减少交通标志杆的制作工序，节省时间成本和劳动力成本，并且可提高交通标志杆的成型精度和制造效率，具有较高的推广应用价值。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种3D打印交通标志杆的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：构建交通标志杆的三维数字模型。采用直接建模的方法，通过UG设计软件构建交通标志杆的三维数字模型，导出文件并以STL的格式存储。
步骤2：对交通标志杆的三维数字模型进行切片处理，实现对交通标志杆的三维数字模型进行分层。将STL格式文件导入Makerbot分层控制软件中，将交通标志杆三维数字模型按照一定厚度分层处理为若干2D横截面薄层，将模型导出到SD卡中。
步骤3：根据交通标志杆的类型选择3D打印基材，采用3D打印基材对分层后的交通标志杆的三维数字模型进行3D打印。本发明可根据交通标志杆的类型和材料性能，选择合适的3D打印工艺，完成交通标志杆的3D一体化生产和打印。
步骤4：对已完成3D打印的交通标志杆进行后期处理，得到交通标志杆的3D打印成品。对已完成3D打印的交通标志杆进行后期处理，包括打磨、喷漆和再加工等，得到最终成型的交通标志杆。
在上述方案中，针对现有交通标志杆制作过程中自动化低、人工工作量大的问题，本发明的3D打印交通标志杆的方法实现了公路与市政道路交通标志杆的打印，可减少交通标志杆的制作工序，节省时间成本和劳动力成本，并且可提高交通标志杆的成型精度和制造效率，具有较高的推广应用价值。
所述交通标志杆的类型为混凝土类交通标志杆、金属类交通标志杆和塑料类交通标志杆。
步骤3中，当交通标志杆为混凝土类交通标志杆时，通过建筑物废弃基材和粘合剂采用三维印刷工艺3DP对分层后的交通标志杆的三维数字模型进行3D打印；其中，建筑物废弃基材的打印层厚为0.2mm，粘结剂采用呋喃树脂，打印层厚为0.1mm。
所述建筑物废弃基材是通过对建筑废弃料粉碎磨细，再加入外加剂制成膏状体；其中，建筑物废弃料与外加剂的掺配质量比例为95：5；所述外加剂为水泥、纤维和有机黏合剂，水泥、纤维和有机黏合剂的掺配质量比例为40％：35％：25％。
步骤3中，当交通标志杆为金属类交通标志杆时，通过金属粉末基材采用激光熔化成型工艺SLM对分层后的交通标志杆的三维数字模型进行3D打印；其中，金属粉末基材为不锈钢、钛合金或铝合金，金属粉末基材的打印层厚为0.2mm。
步骤3中，当交通标志杆为塑料类交通标志杆时，通过ABS树脂和光敏树脂混合基材采用立体光固化工艺SLA对分层后的交通标志杆的三维数字模型进行3D打印；其中，ABS树脂和光敏树脂混合基材的打印层厚为0.2mm。
步骤2中，切片处理中切片的方向为垂直于交通标志杆的轴线方向，并以交通标志杆的横截面为基本层面。
步骤3中，打印方向为沿着交通标志杆的轴线方向逐层打印。
所述交通标志杆为用于在公路和市政道路中进行警示、指示及隔离的交通标志杆，交通标志杆的高度在1m以下。
步骤4中，后期处理是指对已完成3D打印的交通标志杆进行打磨、喷漆和/或再加工处理。
针对现有交通标志杆制作过程中自动化低、人工工作量大的问题，本发明的目的在于发明一种3D打印交通标志杆的方法，基于3D打印技术实现了公路与市政道路交通标志杆的打印。打印的交通标志杆包括公路和市政道路用于警示、指示及隔离的混凝土类、金属类、塑料类，高度在1m以下的交通标志杆，交通标志杆外观形状为圆柱体、圆锥体、棱柱体、棱锥体，包括：
混凝土类：里程碑、公路界碑、界桩、标志桩；
金属类：警示柱、防护柱、柱式轮廓标；
塑料类：警示桩、警示锥等。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
1、本发明3D打印交通标志杆的方法可减少交通标志杆的制作工序，节省时间成本和劳动力成本，并且可提高交通标志杆的成型精度和制造效率，具有较高的推广应用价值。
2、本发明的方法应用3D打印技术制作常用的交通标志杆，不但打印过程精确高效，且不需占用大面积生产场地，减少制作工序，节省时间成本和劳动力成本。
3、本发明的方法可减少交通标志杆制件过程中因切割、打磨产生的废弃物，减少材料浪费，提高材料利用率，而且采用建筑物废弃料制作水泥类标志杆，节能环保，具有较高的推广应用价值。
附图说明
图1是本发明3D打印交通标志杆的方法的流程图；
图2是本发明打印方向示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例一
本实施例以3D打印防护柱为例对下面进行说明，其中，防护柱的直径75mm，防护柱的长度750mm，防护柱底盘直径180mm，防护柱底盘厚度8mm。
如图1所示，本发明3D打印交通标志杆的方法包括以下步骤：
步骤1：构建交通标志杆的三维数字模型：按照固定型金属防护柱各部位尺寸，利用UG设计软件构建防护柱的三维数字模型，模型完成后导出文件，以STL的格式存储。步骤1中，在构建交通标志杆三维数字模型的计算机辅助设计软件时，可采用打印机存储格式相匹配，以STL的格式存储的UG、Auto CAD、3dsmax、Solid Works等。
步骤2：将防护柱三维数字模型STL格式文件导入Makerbot分层控制软件，对交通标志杆的三维数字模型进行切片处理，实现对交通标志杆的三维数字模型进行分层。切片处理过程中，以垂直于防护柱的轴线进行切片，防护柱的横截面为基本层面。
步骤3：该防护柱为金属类交通标志杆，通过不锈钢金属粉末基材采用激光熔化成型工艺SLM对分层后的交通标志杆的三维数字模型进行3D打印；其中，不锈钢金属粉末基材的打印层厚为0.2mm。在3D打印工序中，打印方向如图2所示，沿着交通标志杆的轴线方向逐层打印(Z方向)，不锈钢金属粉末沿着Y方向由送粉缸推送至成型缸，平铺压实后返回至送粉缸中，通过计算机程序识别出的截面形状，粘结剂沿着X方向在结构面上均匀喷洒，依此反复进行直至打印结束。打印过程中不锈钢金属粉末完全熔化后再冷却凝固成型，使制作的防护柱尺寸精度更高，致密度更高和物理力学性能更好。而打印温度等参数按照不锈钢金属粉末熔点实时调整。
步骤4：对已完成3D打印的防护柱进行打磨处理，使防护柱表面光滑，然后粘贴反光膜，最终得到3D打印成型的防护柱。
实施例二
本实施例与实施例一不同之处仅在于：当交通标志杆为混凝土类交通标志杆时，通过建筑物废弃基材和粘合剂采用三维印刷工艺3DP对分层后的交通标志杆的三维数字模型进行3D打印；其中，建筑物废弃基材的打印层厚为0.2mm，粘结剂采用呋喃树脂，打印层厚为0.1mm。
其中，建筑物废弃基材是通过对建筑废弃料粉碎磨细，再加入外加剂制成膏状体；其中，建筑物废弃料与外加剂的掺配质量比例为95：5；所述外加剂为水泥、纤维和有机黏合剂，水泥、纤维和有机黏合剂的掺配质量比例为40％：35％：25％。
本实施例采用建筑物废弃料制作水泥类标志杆，节能环保，具有较高的推广应用价值。
本实施例的其它步骤与实施例一一致。
实施例三
本实施例与实施例一不同之处仅在于：当交通标志杆为塑料类交通标志杆时，通过ABS树脂和光敏树脂混合基材采用立体光固化工艺SLA对分层后的交通标志杆的三维数字模型进行3D打印；其中，ABS树脂和光敏树脂混合基材的打印层厚为0.2mm。
本实施例的其它步骤与实施例一一致。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种3D打印交通标志杆的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：构建交通标志杆的三维数字模型；
步骤2：对交通标志杆的三维数字模型进行切片处理，实现对交通标志杆的三维数字模型进行分层；
步骤3：根据交通标志杆的类型选择3D打印基材，采用3D打印基材对分层后的交通标志杆的三维数字模型进行3D打印；
步骤4：对已完成3D打印的交通标志杆进行后期处理，得到交通标志杆的3D打印成品。
2.根据权利要求1所述的3D打印交通标志杆的方法，其特征在于：所述交通标志杆的类型为混凝土类交通标志杆、金属类交通标志杆和塑料类交通标志杆。
3.根据权利要求2所述的3D打印交通标志杆的方法，其特征在于：步骤3中，当交通标志杆为混凝土类交通标志杆时，通过建筑物废弃基材和粘合剂采用三维印刷工艺3DP对分层后的交通标志杆的三维数字模型进行3D打印；其中，建筑物废弃基材的打印层厚为0.2mm，粘结剂采用呋喃树脂，打印层厚为0.1mm。
4.根据权利要求3所述的3D打印交通标志杆的方法，其特征在于：所述建筑物废弃基材是通过对建筑废弃料粉碎磨细，再加入外加剂制成膏状体；其中，建筑物废弃料与外加剂的掺配质量比例为95：5；所述外加剂为水泥、纤维和有机黏合剂，水泥、纤维和有机黏合剂的掺配质量比例为40％：35％：25％。
5.根据权利要求2所述的3D打印交通标志杆的方法，其特征在于：步骤3中，当交通标志杆为金属类交通标志杆时，通过金属粉末基材采用激光熔化成型工艺SLM对分层后的交通标志杆的三维数字模型进行3D打印；其中，金属粉末基材为不锈钢、钛合金或铝合金，金属粉末基材的打印层厚为0.2mm。
6.根据权利要求2所述的3D打印交通标志杆的方法，其特征在于：步骤3中，当交通标志杆为塑料类交通标志杆时，通过ABS树脂和光敏树脂混合基材采用立体光固化工艺SLA对分层后的交通标志杆的三维数字模型进行3D打印；其中，ABS树脂和光敏树脂混合基材的打印层厚为0.2mm。
7.根据权利要求1所述的3D打印交通标志杆的方法，其特征在于：步骤2中，切片处理中切片的方向为垂直于交通标志杆的轴线方向，并以交通标志杆的横截面为基本层面。
8.根据权利要求1所述的3D打印交通标志杆的方法，其特征在于：步骤3中，打印方向为沿着交通标志杆的轴线方向逐层打印。
9.根据权利要求1所述的3D打印交通标志杆的方法，其特征在于：所述交通标志杆为用于在公路和市政道路中进行警示、指示及隔离的交通标志杆，交通标志杆的高度在1m以下。
10.根据权利要求1所述的3D打印交通标志杆的方法，其特征在于：步骤4中，后期处理是指对已完成3D打印的交通标志杆进行打磨、喷漆和/或再加工处理。
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