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行業(yè)案例
CASE
行業(yè)/分類：其他手板模型加工
加工方式: 3D打印 使用材料: 樹脂
最小精度: 0.1mm 生產(chǎn)周期: 2~7天
產(chǎn)品尺寸: 18cm*6cm*2cm
后處理: 噴油
案例介紹
塑料刮刀手板模型常用于工業(yè)刮削、涂裝測試或玩具配件，其設計需兼顧刀刃鋒利度、手柄握持舒適度與結構強度。以下是從建模到成品的完整工藝路徑及技術要點：
一、設計定位與三維建模
功能導向設計
刀刃參數(shù)：
刃口厚度：工業(yè)用刮刀≤0.3mm（需鋒利），玩具用刮刀≥1mm（防割手）；
刀刃弧度：根據(jù)用途設計（如曲面刮漆刀弧度 R=50~100mm，平面刮刀刃口直線度≤0.1mm）。
手柄人機工程：
握持區(qū)直徑：30~40mm（成人手型），表面添加防滑紋理（如波浪紋、凸點）；
手柄與刀刃夾角：120°~150°（減少手腕疲勞），尾部可設計掛孔（直徑 5mm）。
建模關鍵操作
軟件選擇：
精確結構：SolidWorks（繪制刀刃倒角、手柄螺紋孔）；
紋理細節(jié)：Blender（雕刻手柄防滑紋，分辨率≥0.5mm）。
結構優(yōu)化：
刀刃與手柄連接處添加三角加強筋（厚度 2mm），防止使用中斷裂；
空心手柄設計：內(nèi)部掏空（壁厚 2mm），減輕重量同時預留配重空間（如需增加手感重量）。
二、打印工藝與材料選型
| 工藝類型 | 推薦材料 | 精度 | 適合場景 | 刀刃處理難度 |
|---|---|---|---|---|
| FDM（熔融沉積） | ABS/ASA | ±0.1mm | 功能驗證、低成本原型 | 高（需二次修刃） |
| SLA（光固化） | 剛性樹脂 | ±0.05mm | 高精度展示模型、刀刃鋒利度要求高 | 低（直接成型） |
| SLS（激光燒結） | 尼龍 12 | ±0.1mm | 耐磨損刮刀（如沙盤模型刮平工具） | 中（需拋光刃口） |
| MJF（多射流熔融） | 尼龍 11 | ±0.1mm | 批量生產(chǎn)、抗沖擊需求 | 低（表面細膩） |
材料特性對比：
ABS：強度高、耐化學性好（適合工業(yè)刮油漆），但打印時易翹邊；
光敏樹脂：精度高、表面光滑，刀刃可直接成型 0.2mm 厚度，但脆性大（避免大力碰撞）；
尼龍：韌性好、耐摩擦，適合兒童玩具刮刀（跌落不易斷），但刃口鋒利度稍遜。
三、切片參數(shù)與打印執(zhí)行
關鍵切片設置（以 SLA 打印為例）
打印方向：
刀刃平行于打印平臺：減少支撐，刃口表面質(zhì)量最佳；
手柄垂直平臺：節(jié)省支撐材料，便于后期去支撐。
支撐策略：
刀刃懸空部位（如刃口上翹部分）添加點狀支撐，支撐直徑≤0.8mm，避免壓鈍刃口；
手柄鏤空處內(nèi)部添加網(wǎng)狀支撐，接觸面積≤1mm2，便于取出。
FDM 工藝特殊處理
刀刃打印：
層高設為 0.1mm（標準 0.2mm），提高刃口平整度；
開啟 “鐵氧體層” 功能（部分打印機支持），增強刀刃層間粘結力。
翹邊預防：
平臺加熱至 100℃（ABS 材料），打印底面添加 “裙邊”（寬度 5mm），增加附著力。
四、后處理工藝與功能強化
刀刃精細加工
FDM 打印件：
砂紙打磨（400 目→2000 目）刃口，去除層紋；
火焰拋光（ABS）：快速掠過打火機火焰，融化刃口表面層，提升鋒利度（需控制時間≤0.5 秒，避免變形）。
SLA 打印件：
酒精清洗后，用 1000 目砂紙輕拋刃口，去除支撐殘留，無需過度打磨（樹脂硬度高，易開裂）。
手柄表面處理
防滑紋理增強：
噴砂處理（50μm 氧化鋁）：增加手柄粗糙度（Ra 6.3~12.5μm），提升握持感；
軟膠包覆：在手柄表面二次注塑 TPU 軟膠，形成防滑層（厚度 1.5mm）。
色彩定制：
工業(yè)刮刀：噴涂灰色耐刮漆（RAL 7040），刀刃部位電鍍硬鉻（厚度 5μm）；
玩具刮刀：分色噴涂（手柄彩色 + 刀刃銀色），表面罩光油防刮。
功能測試
強度測試：
刀刃施壓測試：在刃口中部施加 5N 力，變形量≤0.1mm 為合格；
手柄抗彎測試：兩端支撐手柄，中間加 10N 砝碼，彎曲度≤2°。
刮削性能：
工業(yè)刮刀：在標準油漆板上刮涂，涂層厚度均勻性≤±5μm；
玩具刮刀：刮削橡皮泥，刃口無崩裂、無粘連。
五、設計避坑與成本優(yōu)化
結構禁忌
刀刃與手柄過渡處避免直角，需倒圓角（R≥1mm），減少應力集中；
FDM 打印時刀刃厚度≥0.5mm，否則易出現(xiàn) “拉絲” 現(xiàn)象（材料冷卻收縮導致刃口變形）。
批量生產(chǎn)方案
手板驗證后，采用注塑成型量產(chǎn)：
3D 打印的塑料刮刀作為母模，制作鋁合金注塑模具；
量產(chǎn)成本較 3D 打印降低 70%，適合 1000 件以上訂單（模具費攤?。?。
安全設計（兒童玩具場景）
刀刃邊緣倒鈍（R≥0.8mm），測試時用指尖劃過無刺痛感；
材料選用食品級 PP，通過 EN71-3 重金屬檢測，避免兒童誤觸中毒。
六、應用拓展案例
工業(yè)涂裝刮刀：
用 SLS 打印尼龍刮刀，刀刃鑲嵌 0.1mm 厚不銹鋼片（3D 打印預留卡槽），結合塑料輕量化與金屬耐磨性，用于汽車膩子刮涂。
3D 打印耗材清理工具：
FDM 打印 ABS 刮刀，手柄設計為 “L” 型，刀刃角度 45°，專門用于清理打印機熱床殘留的 PLA 廢料，成本不足 5 元 / 件。
沙盤模型雕刻刀：
SLA 打印透明樹脂刮刀，刀刃透光性好，便于觀察雕刻軌跡，表面經(jīng)硅烷處理后降低粘性，避免模型材料粘連。
通過 3D 打印技術，塑料刮刀手板模型可實現(xiàn)從快速原型到功能化產(chǎn)品的高效轉(zhuǎn)化，尤其適合小批量定制或特殊用途工具的開發(fā)，相比傳統(tǒng) CNC 加工節(jié)省 50% 以上的時間與成本。
