
数字建模阶段
在增材制造工作流程中,该过程始于使用计算机辅助设计(CAD)软件(如AutoCAD或SolidWorks)创建3D数字模型。
该模型完整定义了目标零件的几何结构与尺寸参数,并通常导出为行业通用格式(如 STL、3MF等)。
※ CAD是使用计算机软件创建和编辑包括2D图纸和3D模型的数字设计,它广泛应用于工程和产品设计,在3D打印中,它是创建可打印模型的起点。
| 格式 | STL | OBJ | PLY | STEP | IGES | AMF | 3MF |
| 数据模型 | Mesh | Mesh + Texture | Point / Mesh | B-Rep | Surface | XML Mesh | XML Manufacturing |
| 几何表达方式 | 三角网格 | 三角网格+贴图 | 点云+多边形 | NURBS/实体 | NURBS曲面 | 三角网格+语义 | 三角网格+工艺信息 |
| 数据结构 | 简单(仅顶点+法向) | 文本(.obj + .mtl) | 文本/二进制 | EXPRESS(工程模型) | 文本结构 | XML | XML(压缩结构) |
| 几何精度 | ★★★ | ★★★ | ★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | ★★★★ | ★★★★★ |
| 材料信息 | ❌ | ⚠(MTL) | ❌ | ✅ | ⚠ | ✅ | ✅ |
| 颜色支持 | ❌ | ✅ | ✅ | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ |
| 是否可直接打印 | ✅ | ✅ | ✅ | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ |
| 主要用途 | 快速3D打印 | 可视化展示 | 3D扫描 | 工程设计 | CAD交换 | 多材料打印 | 工业制造标准 |
| 典型场景 | 原型验证 / FDM打印 | 渲染 / 产品外观设计 | 点云数据 / 逆向工程 | CAD建模 / 产品开发 | 老系统数据兼容 | 研究 / 高级制造 | 自动化生产 / 多材料打印 |
切片阶段
切片软件(如 Cura、PrusaSlicer)将三维模型沿Z轴按预设层厚进行离散化处理。在该过程中,模型被分解为若干二维截面(Layer Slices),并生成对应的打印路径(Toolpath),针对每一层截面,算法生成打印路径,主要包括:外轮廓、内部填充路径以及支撑结构等。最终输出为设备可识别的指令文件(通常为G-code),用于指导打印设备执行具体运动与材料沉积。
打印阶段
在打印阶段,增材制造设备依据切片生成的路径数据,通过逐层材料沉积(Layer-by-Layer Deposition)的方式构建实体结构。
以 Fused Deposition Modeling(FDM)为例,其核心机制包括:热塑性材料(如PLA、ABS、PETG等)在加热端(Hotend)被加热至熔融状态,通过喷嘴(Nozzle)以受控流量挤出并按路径精确堆叠,实现三维实体的逐层成型。
相邻层之间通过热扩散与分子链缠结实现结合,其强度受以下因素影响:
- 层间温度梯度
- 挤出速率
- 冷却速率
后处理阶段
打印完成后,需进行后处理以满足最终性能或外观要求:
- 支撑去除(Support Removal)
- 表面处理(Surface Finishing,如打磨、喷砂)
- 退火处理(Annealing,用于提升结晶度与机械性能)
- 二次固化(适用于光固化工艺)

