本發明涉及螺旋槳制造技術領域，特別是涉及一種利用3D打印制造船用螺旋槳的方法。

背景技術：

目前，制造螺旋槳的傳統工藝路線為：首先，進行螺旋槳設計，具體指根據不同的船型和動力特點進行螺旋槳的設計，得出螺旋槳的設計圖；對于等螺距螺旋槳，可根據螺旋槳的槳葉輪廓尺寸表和槳葉斷面尺寸表，使用刮板來刮制砂模的螺旋面和外形，然后在砂模面上刮出葉截面的輪廓，做出砂型，并將砂型烘干，澆筑而成。由于其通過人工刮制螺旋槳的槳葉，操作復雜，制作出的螺旋槳精度很難保證，效率低。對于變螺距螺旋槳和包含有縱傾、側斜、拱度的螺旋槳，刮砂法很難操作。另外一種做法是根據螺旋槳的槳葉輪廓尺寸表和槳葉斷面尺寸表，轉換成三維點坐標，利用計算機輔助設計軟件進行建模，并編制數控加工用的G代碼，使用CNC加工木塊的方法制作出螺旋槳的木模，然后進行翻砂鑄造，用CNC加工螺旋槳木模程序編寫復雜而且需要高水平的機床操作人員，加工耗時很長，材料利用率很低，加工成本很高，并且無法一次成型。

螺旋槳的螺距面和葉型是很重要的工作面，直接影響到螺旋槳的推進效率、振動和空泡。現在常用理論設計螺旋槳的方法得出的螺旋槳是變螺距并且包含有縱傾、側斜和拱度，螺距面變得很復雜。使用傳統的刮砂法幾乎無法制作，因此一般使用CNC加工木塊的方法來制作螺旋槳木模并以此進行翻砂鑄造。

傳統的使用CNC加工木塊來制作螺旋槳模型是使用減材的加工方法，雖然木塊比較軟，但由于螺旋槳的葉片薄，只能以比較慢的速度進行切削，材料利用率很低，加工耗時長，并且需要高水平的編程工程師和高水平的機床操作員，加工過程中需多次翻轉重復裝夾，無法一次成型。

綜上所述，需要研發一種螺旋槳制作的方法，用于解決現有技術中操作復雜、效率低、成本高、精度差和無法一次成型的問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種3D打印制造螺旋槳的方法，該方法可以一次成型、模型精度高、節省人工、制作成本低。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種3D打印制造螺旋槳的方法，包括以下步驟：

S1、設計螺旋槳，將螺旋槳的槳葉輪廓尺寸表和槳葉斷面尺寸表轉換為三維點坐標；

S2、利用計算機輔助設計軟件建模，結合螺旋槳槳轂尺寸，得到螺旋槳的三維模型；

S3、將三維模型轉換為三角面片數據，將三角面片數據導入切片軟件中，利用切片軟件進行模型的擺放和添加支撐以及切層處理，得到3D打印所需要的打印代碼；

S4、用3D打印裝置將模型打印出來；

S5、將打印出來的模型進行翻砂處理得到鑄型，將固態金屬溶化為液態倒入鑄型，得到螺旋槳。

進一步地，所述計算機輔助設計軟件為Creo、UG、Catia或SolidWorks。

進一步地，所述切片軟件為Cura、slic3r或makerwat。

進一步地，所述步驟S3中，切片軟件處理時，分切的每層厚度控制在0.05~0.3mm。

進一步地，所述步驟S4中，采用SLA立體光固化或者DLP面成型光固化技術打印模型，所用材料為光敏樹脂。

進一步地，所述步驟S4中，采用3DP三維印刷技術打印模型，所用的噴射材料為粘結劑，所用鋪粉為塑料粉。

進一步地，所述步驟S4中，用MJP多噴頭噴射技術打印模型，所用的噴射材料為樹脂。

進一步地，所述步驟S4中，采用SLS選擇性激光燒結技術打印模型，所用材料為工程塑料。

進一步地，所述步驟S4中，采用FDM熔融沉積技術打印模型，所用材料為熱熔性絲材。

本發明的螺旋槳模型可為螺旋槳樣，打印出的螺旋槳樣可以直接用于展示、市場、概念設計、評估等；成品螺旋槳包含常規的固定螺距螺旋槳，還包括可調螺距螺旋槳等。

相比傳統刮砂法，利用3D打印制作螺旋槳模型，可以解決包含有縱傾、側斜和拱度的螺旋槳無法制作的問題，并且利用3D打印制作螺旋槳模型，可以一次成型，模型的精度高，節省人工，制作成本低。

相比CNC銑木塊制作法，利用3D打印制作螺旋槳模型，可以一次成型，不需要高水平的CNC編程工程師、不需要高水平的機床操作人員、不必考慮裝夾、不必考慮是否有加工死角，模型的精度高，節省人力成本及設備成本。

綜上所述，本發明利用3D打印制造螺旋槳的方法，具有以下有益效果：其采用3D打印技術完成螺旋槳模型的制作，簡化傳統制造螺旋槳的工藝，提高了生產效率，由于3D打印可以一次成型，其打印精度也高于現有的CNC數控加工工藝，并且節省了人工成本，具有產業利用價值。

附圖說明

圖1是實施例1螺旋槳的三維模型；

圖2是實施例1螺旋槳鑄型的底部砂型；

圖3是實施例1螺旋槳鑄型的上部砂型。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步的說明：

本說明書所附圖所繪示的結構、比例、大小、螺旋槳槳葉葉數等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整、螺旋槳槳葉葉數的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容所能涵蓋的范圍內。

實施例1

按照以下步驟3D打印制造螺旋槳：

S1、設計螺旋槳，將螺旋槳的槳葉輪廓尺寸表和槳葉斷面尺寸表轉換為三維點坐標（槳葉的正面坐標點和背面坐標點）；

S2、利用計算機輔助設計軟件Creo建模，結合螺旋槳槳轂尺寸，得到螺旋槳的三維模型，如圖1所示，1為螺旋槳槳轂，2為螺旋槳槳葉；

S3、將三維模型轉換為3D打印裝置所需的切片軟件可處理的三角面片數據，將三角面片數據導入3D打印裝置所需的切片軟件Cura中，利用切片軟件進行模型的擺放和添加支撐以及切層處理，得到3D打印機打印所需要的打印代碼；很多傳統零件或樣品的外形尺寸沒有螺旋槳大，為保證螺旋槳的表面質量和兼顧打印螺旋槳所需的時間，打印的切片分層厚度一般設置為0.05~0.3mm，典型值如0.15mm；

S4、用3D打印裝置將模型打印出來，采用SLA立體光固化或者DLP面成型光固化技術打印模型，所用材料為光敏樹脂；光敏樹脂可以是Somos 11122、Somos 19120、Somos Next、環氧樹脂等；

S5、將打印出來的模型進行翻砂處理得到鑄型，螺旋槳底部砂型如圖2所示，螺旋槳上部砂型如圖3所示，底部砂型和上部砂型合起后，內部的型腔即是圖1所示的螺旋槳形狀，將固態金屬溶化為液態倒入鑄型，得到螺旋槳。

實施例2

步驟與實施例1基本相同，計算機輔助設計軟件為UG，切片軟件為slic3r，步驟S4中，采用MJP多噴頭噴射技術打印模型，所用的噴射材料為樹脂，例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、環氧樹脂、氨基樹脂等。

實施例3

步驟與實施例1基本相同，計算機輔助設計軟件為SolidWorks，切片軟件為makerwat，步驟S4中，采用3DP三維印刷技術打印模型，所用的噴射材料為粘結劑，如硅膠，所用鋪粉為塑料粉，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛塑料、氨基塑料等。

實施例4

步驟與實施例1基本相同，所述步驟S4中，采用SLS選擇性激光燒結技術打印模型，所用材料為工程塑料，如尼龍、玻纖尼龍、碳纖尼龍、聚碳酸酯、丙烯酸類聚合物、聚苯乙烯等。

實施例5

步驟與實施例1基本相同，所述步驟S4中，采用FDM熔融沉積技術打印模型，所用材料為熱熔性絲材，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、聚乳酸PLA、聚碳酸酯PC、工程塑料PPSF、ABS與PC的混合料等。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神和范疇下，對上述實例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。