近日，俄罗斯一家医疗企业invitro发布消息称，该公司在2018年12月将其研发的磁性3D生物打印机送上了太空，并进行了太空打印生物活组织的试验，这是人类历史上在此方面的首次太空尝试。

此次，俄罗斯宇航员利用3D打印技术在太空6个人类软骨组织样本和6个小鼠甲状腺样本，这些样本随后降被送回地球研究。Invitro指出，该实验验证了生物打印机的性能，也证明可以在太空的微重力环境下进行磁性3D生物打印的可能性。而该公司在2019年还将开展一系列生物打印实验，包括利用生物打印机制造牛肉或鱼肉。

 

 

其实3D打印技术已经问世很长时间了，其打印的技术原理简单来说就是通过3D打印机来挤压或者喷出塑料，金属或者其他材料来进行自然的沉淀或者粘合，以此达到一层一层打印出三维物品的过程。

 

 

 

而在太空中进行3D打印则从技术和环境上来说，就有很大差别了。首先得克服太空中的微重力环境中材料的沉淀和粘合问题，还得用给定速率旋转的离心机来确保材料沉积到位，并不断修正3D打印的过程来使设备平稳运行。

 

 

其实3D打印的优势，不仅仅是因为其生产的便捷，还有很重要的一方面原因就是其可以打印出设计很复杂的几何模型，这是我们正常的机械设备所无法达到的。也就是说，在此之前的复杂零件，可能需要很多零部件单独生产然后拼接组合到一起，而现在则可以直接单独打印出这一整个复杂零件了。

 

 

 

相对来说，打印机械零部件等无生命体征的物品，是相对来说要简单一些的，但是此次的器官打印，却实实在在考验了人类的科技水平。

 

 

 

 

虽然这个过程都比较类似，但是打印活体器官需要将材料换成从病人或者健康的人身上获取到的打印所需的细胞，然后经过培养，使其分裂，增量，并加入辅助的凝胶，调制成为打印所需的生物墨水，然后喷涂打印在水凝胶制作的支架上，以此来让器官成型，并在成型后取出支架，得到所需要的器官。

 

 

 

其实生物器官的打印，不仅要高精度打印器官内微小的血管，还得严格的把控时间，让细胞材料和打印出来的器官保持活性。所以这对科学家来说，都是艰巨的挑战。

 

 

3D打印不仅应用在精细的医疗领域，就连国家和军方都对3D打印技术都颇为重视。我国的歼-15和歼-20以及C-919大飞机上，都用到了3D打印技术生产的部件，这不仅降低了制造成本，而且显著降低了研发时间，缩短了研发的周期。

 

 

 

不仅如此，在轻武器的研发制造方面，3D打印也发挥着重要的作用。通过3D打印出来的枪支，精度更高。

 

 

 

在战场维修方面，3D打印技术也有用武之地。在一场实兵演练中，第四十集团军某工程团道桥连，在刚刚展开的急造军路演练中遇到了意外情况。由于石子卷入风扇，把水箱打穿，紧急关头，修理连官兵带着一台3D打印机赶到现场，通过三维模型，3D打印机很快就打印出一个方形的塞子，然后经过稍加打磨，就塞住了漏水的水箱，使设备重新投入了工作。据了解，此次实兵演习，3D打印先后6次派上用场，极大的提高了野战抢修效率。

 

 

其实，在3D打印技术的不断进步过程中，如果解决了部分材料强度的问题，那么一些大型设备其实也可以通过3D打印来实现。比如坦克底盘，以及一些坦克部件。通过大型的3D打印机，进行快速的坦克底盘设计研发和成品打印。

 

 

 

在二战初期，德军手中的“三号”坦克和“四号”坦克，都属于中型坦克， 虽然在机动⼒、装甲与火⼒之间比较平衡，但平衡的结果就是各方面都没有太大优势。1941年，希特勒下令德军研制一款全新的重型主战坦克，即全新的“六号”坦克，也就是我们熟知的“虎式”。

 

当时有两家公司在竞争，亨舍尔公司和保时捷公司。保时捷的设计方案很先进，省略了了故障频频的变速箱， 使用了由引擎作为发电机的电动驱动方式。虽然希特勒对此十分有兴趣，但是因为制造电动马达需要大量的铜，而在当时的战争状态下，德国国内铜的存量严重不足，再加上着火的问题，只能作罢。

 

 

 

而保时捷在进行“虎式”坦克的设计过程中，由于他使用了更好的技术，而自己也是德国坦克发展委员会的首席顾问，再加上和希特勒的交情，盲目的自信导致他误以为自己的坦克肯定会被采用，所以保时捷早早的就定制了90个坦克的底盘。

 

 

 

可是谁又能想到，他的计划落空了，自己之前的设计不但没有被采用，这些底盘近日，俄罗斯一家医疗企业invitro发布消息称，该公司在2018年12月将其研发的磁性3D生物打印机送上了太空，并进行了太空打印生物活组织的试验，这是人类历史上在此方面的首次太空尝试。

此次，俄罗斯宇航员利用3D打印技术在太空6个人类软骨组织样本和6个小鼠甲状腺样本，这些样本随后降被送回地球研究。Invitro指出，该实验验证了生物打印机的性能，也证明可以在太空的微重力环境下进行磁性3D生物打印的可能性。而该公司在2019年还将开展一系列生物打印实验，包括利用生物打印机制造牛肉或鱼肉。

 

 

 

其实3D打印技术已经问世很长时间了，其打印的技术原理简单来说就是通过3D打印机来挤压或者喷出塑料，金属或者其他材料来进行自然的沉淀或者粘合，以此达到一层一层打印出三维物品的过程。

 

 

 

而在太空中进行3D打印则从技术和环境上来说，就有很大差别了。首先得克服太空中的微重力环境中材料的沉淀和粘合问题，还得用给定速率旋转的离心机来确保材料沉积到位，并不断修正3D打印的过程来使设备平稳运行。

 

 

其实3D打印的优势，不仅仅是因为其生产的便捷，还有很重要的一方面原因就是其可以打印出设计很复杂的几何模型，这是我们正常的机械设备所无法达到的。也就是说，在此之前的复杂零件，可能需要很多零部件单独生产然后拼接组合到一起，而现在则可以直接单独打印出这一整个复杂零件了。

 

 

 

相对来说，打印机械零部件等无生命体征的物品，是相对来说要简单一些的，但是此次的器官打印，却实实在在考验了人类的科技水平。

 

 

 

虽然这个过程都比较类似，但是打印活体器官需要将材料换成从病人或者健康的人身上获取到的打印所需的细胞，然后经过培养，使其分裂，增量，并加入辅助的凝胶，调制成为打印所需的生物墨水，然后喷涂打印在水凝胶制作的支架上，以此来让器官成型，并在成型后取出支架，得到所需要的器官。

 

 

其实生物器官的打印，不仅要高精度打印器官内微小的血管，还得严格的把控时间，让细胞材料和打印出来的器官保持活性。所以这对科学家来说，都是艰巨的挑战。

 

 

 

3D打印不仅应用在精细的医疗领域，就连国家和军方都对3D打印技术都颇为重视。我国的歼-15和歼-20以及C-919大飞机上，都用到了3D打印技术生产的部件，这不仅降低了制造成本，而且显著降低了研发时间，缩短了研发的周期。

 

 

不仅如此，在轻武器的研发制造方面，3D打印也发挥着重要的作用。通过3D打印出来的枪支，精度更高。

 

 

 

在战场维修方面，3D打印技术也有用武之地。在一场实兵演练中，第四十集团军某工程团道桥连，在刚刚展开的急造军路演练中遇到了意外情况。由于石子卷入风扇，把水箱打穿，紧急关头，修理连官兵带着一台3D打印机赶到现场，通过三维模型，3D打印机很快就打印出一个方形的塞子，然后经过稍加打磨，就塞住了漏水的水箱，使设备重新投入了工作。据了解，此次实兵演习，3D打印先后6次派上用场，极大的提高了野战抢修效率。

 

 

其实，在3D打印技术的不断进步过程中，如果解决了部分材料强度的问题，那么一些大型设备其实也可以通过3D打印来实现。比如坦克底盘，以及一些坦克部件。通过大型的3D打印机，进行快速的坦克底盘设计研发和成品打印。

 

 

 

在二战初期，德军手中的“三号”坦克和“四号”坦克，都属于中型坦克， 虽然在机动⼒、装甲与火⼒之间比较平衡，但平衡的结果就是各方面都没有太大优势。1941年，希特勒下令德军研制一款全新的重型主战坦克，即全新的“六号”坦克，也就是我们熟知的“虎式”。

 

当时有两家公司在竞争，亨舍尔公司和保时捷公司。保时捷的设计方案很先进，省略了了故障频频的变速箱， 使用了由引擎作为发电机的电动驱动方式。虽然希特勒对此十分有兴趣，但是因为制造电动马达需要大量的铜，而在当时的战争状态下，德国国内铜的存量严重不足，再加上着火的问题，只能作罢。

 

 

 

而保时捷在进行“虎式”坦克的设计过程中，由于他使用了更好的技术，而自己也是德国坦克发展委员会的首席顾问，再加上和希特勒的交情，盲目的自信导致他误以为自己的坦克肯定会被采用，所以保时捷早早的就定制了90个坦克的底盘。

 

 

可是谁又能想到，他的计划落空了，自己之前的设计不但没有被采用，这些底盘还让自己亏了一大波。不过底盘终究还是很昂贵，谁也舍不得，保时捷老先生也觉得这些底盘不能浪费，所以保时捷就用这90个底盘，又设计了一款“象式”坦克歼击车。

 

 

如果当时有3D技术的话，可能保时捷就不需要提前预定那么多底盘了。可以在拿到订单后进行快速3D打印，这样不仅不会耽误工期，还保证了资金链的正常运转，将风险把控到了最小。照这么看来，3D打印还真是一个不错的选择，而如果当时有3D打印技术，可能今天的世界又是另外一个模样。

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农民3D打印部件建造DIY种子计量系统

3D打印世界 3D打印世界 9月6日

美国诺福克农民Jonny Leech已经使用3D打印来构建精确的玉米种子计量系统。该系统对作物生长和改善其农场混乱的饲料玉米产量至关重要。通过使用增材制造，Leech节省了大量成本，同时实现了与现成机器相似的性能。

 

Jonny Leech精确的玉米种子计量系统。照片来自Farmer's Weekly。

 设计和驱动种子计量系统

为了实现种子的最佳分配，这是种植同样一种作物生长的关键，玉米计量使用真空将它们吸入点缀在旋转盘周围的凹槽中。然后，可以通过改变旋转速度来调节行间距。通常，现成版本每样售价600美元。为了创造一个经济实惠的替代品，Leech设计了使用Solidworks和3D打印系统的系统。“设计基于盘的分选机最具挑战性的部分是找到一种控制真空的方法，以便每个种子在精确的位置沿着管子释放。”Leech说。为了解决这个问题，他在真空歧管上放置了一个压力表，为将种子拉到圆盘上提供了完美的压力。

通过十五个原型设计和反复试验，Leech成功建立了这个系统，现在它可以以12 kph的速度达到99％的单一精度。打印所有六行的零件需要Leech三个月才能完成。 3D打印总共花费70美元，节省了大量成本。每个单个单元后来都配备了后压轮的链轮驱动。虽然从动力侧使用不锈钢链轮，但Leech在另一端印刷了塑料链轮。塑料链轮的速度为70ha，没有任何磨损迹象。此外，3D打印链轮意味着Leech可以制造一系列齿轮选项来改变播种率。将3D打印的塑料部件与他自己的底盘和农场中的其他旧设备相结合，整个系统最终只花费了12,000美元。

 

 Jonny Leech精确的玉米种子计量系统。照片来自Farmer's Weekly。

 3D打印种植设备

3D打印正在进入农业领域。此前，增材制造已经实现了水产养殖自动化水传感器系统的简化生产。该技术还帮助缅甸的农村农场提高了农业效率。为了重复使用过时的农业设备，英国的在线备件供应商BuyAnyPart为农民提供3D打印部件更换服务。推动行业向农业发展，3D打印也带来了新的农业实践，如开源农业设备和用于植物的紧凑型搁架单元。

 

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美国环境保护署探索3D打印过程挥发性有机化合物的排放

在过去的几年中，挥发性有机化合物（VOC）的排放是FFF工艺的副产品，已经成为多项研究的主题。2017年，由波兰SajTom Light Future Ltd.资助的一项研究得出的结论是，在充分通风的情况下，ABS，PLA，PET和尼龙等材料的熔融不会对其用户造成伤害。

      UL在两年调查报告的发现还发现，在采取适当的预防措施时，3D打印过程产生的颗粒物和VOC排放通常较低。现在，美国环境保护署（EPA）的科学家正在研究ABS碳纤维增强碳纳米管排放的VOC。同样，在这种情况下，将适用围绕充分通风的相同规则，但通过与消费品安全委员会（CPSC）和国家纳米技术计划（NNI）的合作，EPA团队正在寻求对此进行更详细的研究。

 

 ABS + CNT细丝3D打印以研究VOC排放。图片来自美国EPA。

 3D打印纳米材料

      EPA的研究人员正在探索纳米材料的独特化学和物理特征，包括尺寸，形状，化学成分和稳定性，以帮助开发预测模型，以确定可能带来更高风险的可能性。如EPA所述，此类纳米材料存在于1,300多种商业产品中，例如医疗设备，纺织品，燃料添加剂和化妆品。

     为了了解纳米材料对人类和环境健康的影响，将商用ABS灯丝与Lulzbot TAZ 3D打印机配合使用，以确定VOC排放如何变化。在这种情况下，可以通过在各种条件下模拟3D打印过程中塑料的不同加热，熔化和形成的碳纳米管细丝（CNT）来量化和表征VOC排放。

      Al-Abed博士的团队仔细考虑了温度，加热材料的时间以及喷嘴处的氧气浓度。这些因素在定制的反应器和质谱仪（也称为热诊断研究系统（STDS））中复制，以识别与燃烧有关的排放。

 

热诊断研究系统（STDS）的示意图

 捕获挥发性有机化合物(VOC)排放

      比较了注入CNT的灯丝和“普通” ABS灯丝的VOC排放量。研究小组发现，含有CNT的材料会释放出两种新的VOC气体，这可能会对3D打印几公斤材料的用户造成吸入危害。

     此外，研究人员得出结论，升高打印温度对增加VOC排放量影响最大，其次是加热材料的时间延长。CNT还展示了将某些VOC气体“捕获”在3D打印塑料颗粒中的能力。

     研究指出，研究人员的仪器无法直接测量这些微粒，因此，需要进一步的研究，以了解它们对人体健康的潜在影响。

 

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快速增长的3D打印复合材料市场

3D打印或增材制造（AM）在复合材料行业仍处于起步阶段，但该技术在大多数行业垂直领域（包括航空航天、国防和汽车行业）拥有巨大的机遇。该技术与现有工艺相比具有多项优势，例如更短的零件周期时间、更高效的零件制造、创建可变几何形状的能力、减少浪费、不需要昂贵的工具，以及与所有可能的材料组合兼容。

 

3D打印目前主要用于开发原型复合零件和复合工具。该技术目前在复合材料零件制造市场中所占的份额还不到0.1%。这为3D打印技术带来了巨大的增长潜力。AM技术的不断进步和AM公司对复合材料的兴趣日益增长将使AM在复合材料零件制造市场的渗透率达到新的高度。

 

在过去的20年中，复合材料行业在自动化制造过程的发展上经历了一次彻底转变。然而，汽车等终端用户行业仍然要求进一步缩短成品零件的整体周期时间。与此同时，他们也在寻找一种在生产过程中减少浪费的工艺。在这里，3D打印通过在更短的时间内减少浪费来制造零件，在满足客户期望方面发挥着至关重要的作用。

 

根据复合材料的类型，市场分为连续纤维和不连续纤维。在预测期间，连续纤维预计仍将是3D打印的极佳复合材料类型。然而，不连续纤维复合材料由于其更高的强度而获得市场青睐。

 

基于增强类型，市场被细分为碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和其他复合材料。预测期内，预计碳纤维仍将是市场上极大的增强类型。这种纤维类型也可能在同一时期出现最高的增长。与竞争材料相比，碳纤维具有广泛的优势，例如轻质、高强度和刚度，以及出色的抗疲劳和耐腐蚀性。

 

市场根据挤出、粉末床熔合等技术类型进行细分。在预测期间，挤出预计仍将是制造3D打印复合材料部件的主要技术，因为它被认为是耐高温的优秀技术。然而，估计粉末床熔合技术在同一时期内以最高速率增长。

1

以3D打印替代金属机器零件

 

近日，荷兰3D营运公司Visual First使用熔融沉积造型（FDM）碳纤维增强聚酰胺（PA12）热塑性塑料取代其客户The Chocolate Factory的金属加工零件。35%短碳纤维由3D打印解决方案供应商Stratasys提供。3D打印机械更换部件显着降低了机器停机时间，确保了公司生产线的连续性。

位于鹿特丹的巧克力工厂有自己独立的包装线，公司的日常生产能力依赖于一个简单而重要的钩形金属部件平稳操作，该部件将包裹好的棒材运送到传送带上。当部件发生故障时会出现停机。通常情况下，这个部件需要每月更换三次。由于每个零件都是手工制作的，所以交货时间可能会超过一个月。

 

Visual First公司的经理Carlvande Rijzen解释说：

 

“包装机械必须保证连续工作，特别是在圣诞节这样的繁忙时期，这一点至关重要。通过Stratasys增材制造，我们可以生产按需定制的替换零件，它们可以像金属机器零件一样有效运行。我们在一周内就能完成3D打印并将生产部件交付给巧克力工厂，这对于确保生产线的连续性至关重要。”

巧克力工厂对FDM尼龙12CF的高刚度重量比评价有佳，新部件具有极高的刚性。

 

2

首个3D打印碳纤维复合材料实验室

 

在澳大利亚斯威本科技大学等组织开发3D打印领域的最新技术的同时也意识到协作的重要性。更是在两年前的2016年这所大学与其他三个组织合作在我国山东省建立了联合制造研究中心。

 

现如今作为其数字化制造工艺研究的一部分，它正在与几个新的合作伙伴合作，为复合碳制造建立全球首个工业4.0测试实验室。 

“Swinburne与我们的合作伙伴一起，将领导全球提供数字化制造解决方案，以确保澳大利亚在利润丰厚的中间产品市场的地位。”斯威本制造期货研究所所长 Bronwyn Fox教授表示。

 

工业4.0测试实验室的重点将是3D打印碳纤维复合材料的第一个工业级多层方法，该方法将能够生产用该材料制造的商业零件，从而减少浪费，降低成本并提高生产能力。

 

 

 

Swinburne将用于构建澳大利亚第一个成熟的工业4.0 Testlab材料的独特多层3D打印技术是由奥地利工程公司Fill于1966年成立的一家家族企业开发的。Swinburne副校长（研究部）的Aleksander Subic教授认为，下一代材料，如这些3D打印碳纤维复合材料，是该大学新工业4.0测试实验室及其未来工厂的中心，一个3D可视化和设计工作室，最近由于西门子 在2017年8月获得了1.35亿美元工业数字化拨款而获得数字化。该资助也将用于帮助开发工业4.0测试实验室。

 

根据Fox教授的说法，斯文本还正在与汽车产品设计和部件制造商Mulitmatic合作开展工业4.0测试实验和新的多层3D打印工艺。这两家公司将共同为汽车行业开发一款价格合理的新产品，并增加制造工艺的机会。

 

3

俄罗斯ANISOPRINT为英国带来了连续纤维3D打印技术

 

 俄罗斯连续纤维3D打印机和材料制造商Anisoprint已与iMakr合作进入英国市场，iMakr是一家位于伦敦的全球3D打印机，扫描仪和服务经销商。该公司的3D打印技术可处理复合材料，生产出具有最终用途所需强度和性能的结构件，从工业制造到个人应用。

 

Anisoprint成立于2015年，开发了连续纤维3D打印技术，以制造最佳的复合材料。该方法基于复合材料的单向性，也称为各向异性。依赖材料在结构内实现各种性能，例如刚度或强度。这种材料在一维结构中表现最好，因此复合材料的最佳形状是由一维肋条组成的网格或格子。因此，内部力可以在材料中限制在每个肋中的一个方向上，以集中在该方向上的最大复合材料强度和刚度。在自然界中可以发现许多各向异性结构，并且已经在添加制造中产生了生物启发的设计。

 

 

 

尽管经常使用晶格结构来减轻重量，但是创建具有不同肋条交叉点的复合晶格结构是具有挑战性的。因此，Anisoprint开发了复合纤维共挤（CFC）技术。该公司表示，现有技术导致交叉点处材料的厚度增加，从而削弱了结构的实用性。

这包括诸如预浸料的方法，其使用浸渍树脂增强复合材料。此外，共挤出工艺已用于管理纤维体积。这个过程减少了肋条交叉处塑料的比例，保持了相同的厚度和更高的纤维体积。Anisoprint的CFC技术通过在共挤出工艺中使用初步浸渍纤维来结合这些现有工艺。这样可以为复合材料提供极佳形状的高质量材料。最近，CFC已被Schunk Carbon Technology采用，以加速用于高温应用以及汽车和小型电机领域的定制工具的开发。

4

不用水泥、钢筋的3D打印人行天桥

 

工程公司Royal haskoningDHV、聚合物公司DSM和复合材料3D打印公司CEAD合作构建了第一个3D打印复合材料人行天桥。总部位于荷兰代尔夫特的CEAD计划将大规模连续纤维3D打印工艺商业化。他们的CFAM主要工艺能够生产尺寸为4×2×1.5米的玻璃纤维/碳纤维增强零件，能够用于搭建桥梁且能组合出任意的宽度或跨度。

 

大型聚合物3D打印机已广泛用于模板模具，让设计人员可以为隧道和其他结构生产大型零件。CEAD和BAAM系统都经过了结构件的试验，但这是第一次3D打印聚合物来组装人行天桥用于实际用途。

（

 

 

聚合物与连续纤维的结合可以产生轻质但高强度的结构，从而能够构建基础设施。Royal haskoningDHV公司的业务开发经理Maurice Kardas表示：

这种合作将带来对桥梁形式和功能的思考与转变。与钢桥相比，纤维增强塑料桥以其较长的寿命和较低的总成本而更具优势。现在我们将采用新的3D打印技术来大规模生产纤维增强塑料零件。通过在桥上添加传感器，我们可以制作桥梁的数字化替换备件。这些传感器可以帮助预测和优化维护，确保安全并延长桥梁的使用寿命。”

建设桥梁所用的材料是可回收的，而不是混凝土等对环境不友好的材料。3D打印使用坚硬的PBT或PET材料可能更理想、可持续。该团队正面临着将复合材料转变为可回收材料的挑战。这些材料的回收过程尚未开发，但是智能制造服务商已经开始研究基于天然纤维的可回收型复合材料。

 

 

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我们知道，加工中心进行数控加工时，由于刀具磨损、重磨或者更换新刀时，编制的加工程序中有关刀具的参数会发生变化，其刀具运行轨迹会发生变化，如不及时进行调整会影响工件最终的加工精度。如重新计算刀心轨迹，并修改程序。这样不仅耗时费力而且错误率极高，最便捷的方法调用CNC数控系统的刀具半径补偿功能，工件编程时我们只需要根据工件的轮廓编制加工程序，系统会自动计算刀心轨迹，使刀具偏离工件轮廓一个半径值。即使在刀具参数发生变化是，只需更改具体的刀具参数，无需更改整个加工程序。这极大的提高了加工中心的加工效率。

 

1、 刀具半径补偿的作用

对数控系统使用带有刀补功能的机床，其编程往往要以刀具中心为编程轨迹， 用刀具半径补偿的方法， 在执行刀具补偿后， 数控系统就能自行计算刀具中心轨迹，使刀具中心偏离工件轮廓一个刀具半径值， 这样就能加工图纸所要求的轮廓， 同时还可利用同一个加工程序去完成粗加工和精加工，可以简化编程工作。另外还可以控制零件的尺寸精度， 大大提高了零件的质量。

2、 刀具半径补偿的指令和判定方法

刀具半径补偿分可为刀具半径左补偿和刀具半径右补偿，分别用 G41 和G42 定义。根据 ISO 标准， 沿刀具前进方向当刀具中心轨迹位于零件轮廓左边就为刀具半径左补偿，用 G41 表示。如果刀具轨迹在零件轮廓的右边为刀具半径右补偿， 用G42表示。当不需要进行刀具半径补偿或加工结束时，为使刀具返回到开始位置， 必须用 G40指令来取消刀具半径补偿。

此外要注意的是， G41 对应的实际加工状态是顺铣， 零件的表面质量好， 加工精度要求高， G42对应的是逆铣， 适合于加工精度要求不高的场合。为了提高加工质量、 简化编程， 可以在粗、 精加工过程中都可以使用 G41 进行左补偿。

3.刀具半径补偿的目的

在铣床上进行轮廓加工时，因为铣刀具有一定的半径，所以刀具中心（刀心）轨迹和工件轮廓不重合。若数控装置不具备刀具半径自动补偿功能，则只能按刀心轨迹进行编程（图（1-11）中点划线），其数值计算有时相当复杂，尤其当刀具磨损、重磨、换新刀等导致刀具直径变化时，必须重新计算刀心轨迹，修改程序，这样既繁琐，又不易保证加工精度。当数控系统具备刀具半径补偿功能时，编程只需按工件轮廓线进行（图（4-10）中粗实线），数控系统会自动计算刀心轨迹坐标，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行半径补偿。

 

图（4-10）刀具半径补偿

a) 外轮廓 b)内轮廓

4.刀具半径补偿的方法

数控刀具半径补偿就是将刀具中心轨迹过程交由数控系统执行，编程时假设刀具的半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程，而实际的刀具半径则存放在一个可编程刀具半径偏置寄存器中，在加工工程中，数控系统根据零件程序和刀具半径自动计算出刀具中心轨迹，完成对零件的加工。当刀具半径发生变化时，不需要修改零件程序，只需修改存放在刀具半径偏置寄存器中的半径值或选用另一个刀具半径偏置寄存器中的刀具半径所对应的刀具即可。

G41指令为刀具半径左补偿（左刀补），G42指令为刀具半径右补偿（右刀补），G40指令为取消刀具半径补偿。这是一组模态指令，缺省为G40。

使用格式：

 

说明：（1）刀具半径补偿G41、G42判别方法，如图（4-11）所示，规定沿着刀具运动方向看，刀具位于工件轮廓（编程轨迹）左边，则为左刀补（G41），反之，为刀具的右刀补（G42）。

 

图（4-11）刀具半径补偿判别方法

（2）使用刀具半径补偿时必须选择工作平面（G17、G18、G19），如选用工作平面G17指令，当执行G17指令后，刀具半径补偿仅影响X、Y轴移动，而对Z轴没有作用。

（3）当主轴顺时针旋转时，使用G41指令铣削方式为顺铣，反之，使用G42指令铣削方式为逆铣。而在数控机床为里提高加工表面质量，经常采用顺铣，即G41指令。

（4）建立和取消刀补时，必须与G01或G00指令组合完成，配合G02或G03指令使用，机床会报警，在实际编程时建议使用与G01指令组合。建立和取消刀补过程如图（4-12）所示，使刀具从无刀具半径补偿状态O点，配合G01指令运动到补偿开始点A，刀具半径补偿建立。工件轮廓加工完成后，还要取消刀补的过程，即从刀补结束点B，配合G01指令运动到无刀补状态O点。

 

图（4-12）刀具半径补偿的建立和取消过程

a) 左刀补的建立和取消 b) 右刀补的建立和取消

5.刀具半径补偿输入时的注意事项

刀具半径补偿量的变化一般在加工中心加工一段时间后出现。对连续的程序段，当刀具半径补偿量变化时，某一程序段终点的矢量要用该程序段指定的刀具补偿量进行计算。

在进行数控程序的编制时，一般我们把刀具的半径补偿量在补偿代码中输入为正值，如果把刀具半径补偿量设为负值时，在走刀轨迹方向不变的情况下，则相当于把数控程序中的补偿位置指令，G41和G42互换，有可能出现加工中心原本进行工件外侧的加工变为内侧加工，出现意想不到的问题，所以半径补偿输入时一定要注意着两种补偿方向的设置。

 

 

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随着中国经济的快速发展，机械加工在当前的工业生产中占据重要地位，但是目前的机械加工仍旧存在许多的影响机械加工安全的因素，那么影响机械加工安全的因素有哪些呢？

 

 

1.影响机械加工安全的因素一：环境因素

在影响机械加工安全的因素中，来自环境因素的影响是非常明显的，环境因素包括照明因素、温湿度因素以及噪声因素等，这些因素都会对机械加工的安全性造成影响。

（1）机械加工的环境如果非常恶劣，工作人员长时间在这样的环境中进行工作，将会严重影响工作人员的身体健康。

（2）机械加工车间的照明设备应当进行合理的设计及布局，保证照明的科学合理性，要不然会对工作人员造成影响，容易发生安全事故。

（3）机械加工的环境恶劣，会影响机械加工设备的使用性能，当机械加工设备到达所能承受的极限时，容易产生安全事故。

 

 

2.影响机械加工安全的因素二：人为因素

由于目前还未完全达到智能化的机械加工程度，人还是机械加工的主要参与者，因此机械加工操作人员的操作技巧、经验以及对机械加工设备的了解熟悉程度等都会影响机械加工的安全，因此在机械加工中，应当要提高操作人员的相关知识与技术，并普及安全生产教育，这样才能更大限度的提高机械加工的安全生产。

3.影响机械加工安全的因素三：机械加工的过程

在机械加工时，机械加工设备如果将相关参数设置错误、夹具的放置不合理以及机械加工设备的存放位置不合理等都会影响机械加工的安全生产。

 

 

4.影响机械加工安全的因素四：操作规范

大型机械加工厂都是有一套成熟的机械加工操作规范的，操作人员在进行机械加工时是否按照相关的操作规范进行加工将影响机械加工的安全生产。目前的机械加工厂家所制订的机械加工操作规范存在差异性，没有统一的规范，这很大程度制约着机械加工行业的发展。

影响机械加工安全的因素有以上几个，这些影响机械加工安全的因素在很大程度上决定了我国机械加工行业的发展程度。

机械加工以上四种影响，我们应该如何解决影响机械加工安全的因素呢？解决影响机械加工安全的因素的办法有哪些呢？

 

1.解决环境因素影响的办法

（1）装配空调或风扇等降低温度的设备，以改善工作人员的工作环境以及机械加工设备的运行环境。

（2）科学合理的布置光源，让工作人员在光线适合的环境中工作。

（3）使地面处于干燥状态，可以更好的延长机械加工设备的使用寿命。

（4）对机械加工设备做隔音处理以及让工作人员带上护耳塞，降低噪音对工作人员的伤害。

2.解决人为因素影响的办法

（1）加强操作人员的操作技能培训。

（2）加强操作人员的加工基础知识培训。

（3）加强操作人员的安全意识培训。

3.解决机械加工过程影响的办法

（1）加强对机械加工设备的保养及维护。

（2）机械加工设备应按照要求进行摆放。

（3）机械加工设备避免阳光直射。

（4）机械加工设备应处于干燥环境中。

 

 

4.解决机械加工操作规范影响的办法

（1）建立规范的机械加工操作规范。

（2）机械加工操作规范首先要考虑操作人员的生命安全。

（3）机械加工操作规范需根据机械加工的相关效率及要求制定。

机械加工行业在当前的经济发展中占据很重要的地位，只有保证机械加工的安全性，才能让机械加工行业健康的发展，只有解决影响机械加工安全的因素，才能有效的提高加工效率，减少因为安全因素而造成的损失。

 

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柯蒂斯公司为ZEUS 8电动摩托车推出3D打印部件

增材制造服务提供商Fast Radius和定制电动摩托车初创公司柯蒂斯已经合作开发了即将上市车的原型。Zeus 8是一款带有可见电池柱的电动摩托车，上周首次公开展示。Fast Radius使用混合加法和减法制造方法，用于自行车的多个部件，使其在2020年实现商业可用性。

柯蒂斯摩托车公司的Zeus 8摩托车设计。图片：柯蒂斯摩托车公司

 面向未来的电动摩托车

      柯蒂斯成立于2018年，其使命是“创造可持续的，理想的，平均的，清洁的，绿色的，面向未来的电动摩托车。”Zeus是该公司的两个入门级摩托设计之一，另一个是Hades，一款呈现子弹般结构的摩托。Zeus车型的底盘是1.75“钛/铬合金管状和6061铝合金的焊接件，为摩托车的标志性电池布置提供轻量化和支撑。它的轴距为62“，离地间隙为9.5”，座椅高度为27.5“。Zeus的峰值输出为217 HP，目前它的报价为75,000美元

 

ZEUS 8摩托车的前脸。图片：柯蒂斯摩托车公司

 按需3D打印

      近日，柯蒂斯参加在加利福尼亚州Carmel举行的Quail Motorsports Gathering会议，Zeus 8原型车参加展会。据中国3D打印网了解，使用混合减法和增材制造为Zeus 8定制了60个小部件。Fast Radius用了12天时间完成了项目的所有部件，并节省了约过95％的零件产量资金。

 

Zeus 8原型车在展出。照片：柯蒂斯摩托车公司

       基于这个原型的成功，两家公司已经同意继续合作开展更多柯蒂斯即将推出的车辆项目，包括明年可以购买的首批100台Zeus 8。据了解，柯蒂斯正在考虑将3D打印应用于Zeus 8摩托车上座椅和把手的最终部件。Fast Radius销售副总裁Brian Simms表示，“我们与柯蒂斯的合作关系非常理想，因为它可以让他们做出他们最擅长的事情 - 设计出令人惊叹的摩托车 - 同时我们做得最好 - 将项目与正确的技术相匹配快速获得优质零件，我们正在寻求与柯蒂斯一起创新，因为我们将不断壮大我们的品牌。”

    中国3D打印网点评：

3D打印下一代电动摩托车

      3D打印被证明是下一代电动摩托车原型制造和定制生产的宝贵工具。获奖材料制造商CRP Technology与Energica建立了长期合作关系，该公司已将3D打印部件引入2019年MotoE世界杯的赛道。来自巴塞罗那的定制摩托车制造商BORN Motor Co.也正在使用3D打印技术为其自行车生产非美学部件，每辆自行车平均节省2,000欧元。

 

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一、流动性

受热后熔融状态的塑料,在压力作用下,充满整个型腔的能力叫流动性,一般用专业流动性测试模具来进行测试.

同一种类不同牌号的塑料的流动性均不相同,不同结构的塑件对塑料的流动性提出不同的要求,塑料的流动性与成型温度和压力等条件密切相关.

   通常,若流动性太大,一方面会使熔料充填不紧密,造成制品的疏松,影响产品质量;另一方面流动性太大,注塑件周边容易出现披锋(毛边)粘模及喷嘴流延,造成水口堵塞.而塑料的流动性过小,对于结构复杂流程较长的塑件,注塑时流动困难,易出现缺胶、缩水等现象,产生大量废品;或必须用高压条件注塑,容易造成塑件内应力过大.我们要根据产品结构、大小、厚薄情况,选择流动性合适的塑料成型.

二、吸水性挥发物含量

在热塑性塑料中或多或少地含有水分及挥发物,适量的水分有增塑的作用.

    如果塑料中的水份及挥发物超过一定的比例时,则会在注塑时出现很多问题(如:降解、发雾、强度降低等),严重时可产生气泡(银纹)、表面粗糙,对于透明制品透光性被破坏(浑浊不清)等不良现象,对精密塑件很难保证其精度.

    但是绝对干燥的塑料会引起流动性降低,脆性增加,成型时充模困难,也是不可使用的,这一点要特别注意,有的人认为塑料干燥得越充分越好,这是一个错误的观念.

引起塑料中水分和挥发物多的原因主要有以下三个方面;A、塑料树脂的平均分子量低;B、塑料树脂在生产时没有得到充分的干燥;C、吸水性大的塑料因存放不当而使之吸收了周围空气中的水分,不同塑料有不同的干燥温度和干燥时间的规定

三、收缩率

产生收缩率的主要原因有以下三个方面:

A、塑料具有比金属大得多的热收缩(大一个数量级,约十倍).

B、塑料制品在硬化后并非刚体,在脱模后塑件有一定的弹性回复.

C、刚脱模时,压力开始降低,但塑件仍然贴在模壁上,制品发生塑性变形.

影响收缩率的因素有塑料的性质成型条件模具与制品的设计.无定型塑料的收缩率小于1%,结晶型塑料的收缩率均超过1%,结晶性塑料注塑的制品,具有后收缩现象,需在冷却24小时后进行测量其尺寸,精确度可达0.02mm

• 塑料的加工温度

塑料的加工温度就是达到粘流态的温度,加工温度不是一个点而是一个范围(从熔点到分解温度之间).在对塑料进行热成型时应根据制件的大小、复杂程度、厚薄、嵌件情况、所用着色剂对温度的耐受性、机台性能等因素选择适当的加工温度.

为何在注塑生产中温度计所反映温度常可改变,而且同一制品(同一模具)放到不同机台生产时所设定的温度可能不相同？

实际上塑料的热成型温度是相对固定的,只是由于采用的测温方法、测温点布局及温度感应器的性能差别才造成上述差异.温度指示控制仪上显示的温度并非料筒内熔料的实际温度,而是间接的、局部性的温度.

注塑成型前需了解的塑料性能：

每个注塑工作者在设定注塑工艺条件时,需要彻底了解所用塑料的相关性能,才能科学地设定工艺条件和分析注塑生产过程中出现的问题.塑料的种类、牌号(了解塑料的成份、性能时考虑的因素);塑料的密度(设定多段射胶的位置时考虑的因素);塑料的吸湿性及允许水量(设定干燥条件时考虑的因素);

    塑料的玻璃化温度、熔点、分解温度(设定料筒温度时考虑的因素);

塑料的熔融指数FMI(设定注射压力、背压时考虑的因素);

塑料的结晶性(设定模温/料温时考虑的因素);

塑料容许的注射压力范围(设定注射压力时考虑的因素);

塑料在料筒内容许的停留时间(设定残料量及停机时考虑的因素);

塑料的成型收缩率(设定模温/料温/压力时考虑的因素);

塑料成型时的模具温度范围(设定模温时考虑的因素);

其它性能(如:耐化学性、热变形温度等)在塑件后加工时考虑的因素.

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机械加工误差是指零件加工后的实际几何参数（几何尺寸、几何形状和相互位置）与理想几何参数之间偏差的程度。零件加工后实际几何参数与理想几何参数之间的符合程度即为加工精度。

 

加工误差越小，符合程度越高，加工精度就越高。加工精度与加工误差是一个问题的两种提法。所以，加工误差的大小反映了加工精度的高低。

 

机械加工误差产生的主要原因

 

1机床的制造误差 

 

 

机床的制造误差主要包括主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。

 

主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量，它将直接影响被加工工件的精度。主轴回转误差产生的主要原因有主轴的同轴度误差、轴承本身的误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。导轨本身的制造误差、导轨的不均匀磨损和安装质量是造成导轨误差的重要因素。传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。它是由传动链中各组成环节的制造和装配误差，以及使用过程中的磨损所引起的。

 

2刀具的几何误差 

 

任何刀具在切削过程中都不可避免要产生磨损，并由此引起工件尺寸和形状地改变。刀具几何误差对机械加工误差的影响随刀具种类的不同而不同：采用定尺寸刀具加工时，刀具的制造误差会直接影响工件的加工精度；而对一般刀具(如车刀等)，其制造误差对机械加工误差无直接影响。

 

 

3夹具的几何误差 

 

　　夹具的作用是使工件相当于刀具和机床具有正确的位置，因此夹具的几何误差对机械加工误差(特别是位置误差)有很大影响。

 

4定位误差 

 

定位误差主要包括基准不重合误差和定位副制造不准确误差。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所选用的定位基准与设计基准(在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准)不重合，就会产生基准不重合误差。

 

　　工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量，称为定位副制造不准确误差。定位副制造不准确误差只有在采用调整法加工时才会产生，在试切法加工中不会产生。

 

 

5工艺系统受力变形产生的误差 

 

工件刚度：工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对机械加工误差的影响就比较大。

 

　　刀具刚度：外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。

 

　　机床部件刚度：机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法，目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。影响机床部件刚度的因素有结合面接触变形的影响、摩擦力的影响、低刚度零件的影响、间隙的影响。

 

6工艺系统受热变形引起的误差 

 

       工艺系统热变形对加工误差的影响比较大，特别是在精密加工和大件加工中，由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。

 

 

 

7调整误差 

 

       在机械加工的每一工序中，总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确，因而产生调整误差。在工艺系统中，工件、刀具在机床上的互相位置精度，是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时，调整误差对机械加工误差起到决定性的作用。

 

8测量误差 

 

       零件在加工时或加工后进行测量时，由于测量方法、量具精度以及工件和主客观因素都直接影响测量精度。

 

9内应力

 

      没有外力作用而存在于零件内部的应力，称为内应力。工件上一旦产生内应力之后，就会使工件金属处于一种高能位的不稳定状态，它本能地要向低能位的稳定状态转化，并伴随有变形发生，从而使工件丧失原有的加工精度。

 

 

 

 

 

 

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①型腔布置。根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，采用硬化浇注系统，型腔数取4-6个;塑料制件为一般精度(4-5级)，成型材料为局部结晶材料，型腔数可取16-20个;塑料制件重量为12-16克，型腔数取8-12个;而重量为50-100克的塑料制件，型腔数取4-8个。

对于无定型的塑料制件建议型腔数为24-48个，16-32个和6-10个。当再继续增加塑料制件重量时，就很少采用多腔模具。7-9级精度的塑料制件，最多型腔数较之指出的4-5级精度的塑料增多至50%。

 

②确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。

③确定浇注系统(主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小)和排气系统(排气的方法、排气槽位置、大小)。

④选择顶出方式(顶杆、顶管、推板、组合式顶出)，决定侧凹处理方法、抽芯方式。

⑤决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。

⑥根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。

⑦确定主要成型零件，结构件的结构形式。

⑧考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。以上这些问题如果解决了，模具的结构形式自然就解决了。这时，就应该着手绘制模具结构草图，为正式绘图作好准备。

⑨绘制模具图要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂习惯方法。在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。

由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明"工艺尺寸"字样。如果成型后除了修理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图画在模具总装图上。

 

 

 

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