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3D打印漏斗手板模型

行业/分类:其他手板模型加工

加工方式: 3D打印 使用材料: 树脂

最小精度: 0.1mm 生产周期: 2~7天

产品尺寸: 13cm*13cm*10cm

后处理: 喷油

案例介绍

1. 设计概念与核心功能

核心功能分区

大口径集液区:顶部宽大的开口,便于快速倒入液体,边缘可设计轻微外翻防滴漏。

优化导流区:中段为平滑过渡的圆锥或抛物线曲面,是设计的核心,确保液体顺滑流动,无滞留。

精准出液嘴:底部出液口。这是关键,将设计为标准螺纹接口(如PET瓶口螺纹) 或不同直径的插嘴,实现与多种容器的无缝对接。

防溅与防溢设计

导流气孔:在漏斗颈部最高点附近设计一个或多个小型气孔。当向密封容器灌注时,容器内的空气可以从此处排出,防止液体因气压反冲而产生“咕嘟”现象和飞溅。

防溢刻度线(可选):在集液区内壁可设计凸起的刻度线,用于粗略估计容量。

模块化与多功能

可更换出液嘴:设计不同口径(如细长嘴用于灌装小瓶,粗短嘴用于快速转移)的出液嘴模块,通过螺纹或卡扣与漏斗主体连接。

过滤网槽:在导流区顶部设计一个卡槽,用于嵌入3D打印的网状滤片(过滤杂质)或购买的标准不锈钢滤网。

手柄/挂孔:设计符合人体工学的手指凹槽或整体手柄,方便持握;顶部设计挂孔,便于收纳。

漏斗

2. 3D模型设计要点

曲面与壁厚

导流曲面:使用抛物线曲面比简单的圆锥曲面更能减少流体阻力,实现更快、更平稳的流动。这是体现设计价值的关键。

壁厚:保持均匀,建议2-3mm。太厚浪费材料且笨重,太薄可能渗漏。底部螺纹连接处可适当加厚至4mm以增强强度。

出液嘴与螺纹

如果要连接标准瓶口(如矿泉水瓶),需精确建模M38x4或类似的瓶口螺纹(可搜索“PET Bottle Thread”获取标准参数)。

出液嘴内部应保持光滑,出口可设计轻微平切,防止液滴悬挂。

倾角与自支撑

漏斗侧壁与垂直线的夹角(悬垂角)最好大于45度。这样在FDM打印时,多数情况下可以无需支撑,从而获得光滑无缝的内壁——这对流体工具至关重要。如果设计需要更陡的角,则必须考虑支撑及其后处理对表面的影响。

3. 3D打印建议

材料选择(根据用途)

食品级PLA或PETG

首选。如果手板未来可能接触食物、水或油,必须选择标有“食品接触安全”认证的线材。PETG在耐化学性(如油、清洁剂)和韧性上通常优于PLA。

透明/半透明PETG或树脂

如果需要观察液体流动状态、颜色或液位,透明材料是绝佳选择。SLA/DLP打印的透明树脂抛光后通透性极好。

柔性TPU(用于出液嘴或密封圈)

可以打印一个柔软的TPU出液嘴,能更好地贴合各种瓶口,实现密封。或者打印一个O型圈,用于模块连接处的防水。

打印参数与方向

打印方向(至关重要!)

最佳方向:倒置打印。将漏斗的出口朝下,大口朝上,放置在打印平台上。

漏斗

优势

最重要的内壁导流曲面是“自上而下”打印出来的,完全无需支撑,表面异常光滑,流动性最佳。

顶部集液区域的少量支撑(如果需要)在外侧,容易处理。

层纹方向与液体流动方向垂直,对流动的阻碍最小。

层高与填充

层高:0.2mm(标准)或0.16mm(更高质量)。更低的层高能使曲面更平滑。

填充15%-25% 足够。使用Gyroid线性填充,确保内部结构均匀,避免产生积水空腔。

外壳/周数:增加外围圈数(3-4圈),可以增加壁厚实感并提高防水性。

4. 后处理与功能测试

精细后处理

拆除支撑:小心移除所有支撑。特别是如果采用倒置打印,出液口内部应无任何支撑残留。

打磨与抛光:对外部进行打磨以获得美观表面。对于内壁,除非必要,避免打磨,以免破坏光滑性。对于树脂打印的透明漏斗,可以通过抛光膏或透明光油浸涂来达到水晶般通透的效果。

密封处理(可选):如果发现微渗漏,可以使用食品安全的环氧树脂涂层或专用的3D打印密封液在内壁涂覆一层,完全固化后形成光滑密封层。

核心功能测试

水流测试:使用水进行倒灌,观察流速是否顺畅,是否有液体在特定部位滞留或喷溅。

气孔有效性测试:堵住出液口或将其插入密封瓶,倒水,观察气孔是否能有效排出空气,使水流平稳。

适配性测试:测试出液嘴与目标瓶口的匹配度,是否牢固,是否漏水。

密封性测试:静置装有液体的漏斗,检查连接处和壁厚是否有渗漏。

清洁测试:测试是否容易冲洗干净,无死角。

5. 模型获取与进阶设计

下载与修改

在Thingiverse、Printables搜索 “Funnel”,会有大量基础设计。

更推荐搜索 “Parametric Funnel”(参数化漏斗)或 “Laboratory Funnel”(实验室漏斗),这些设计通常更专业,考虑到了流体力学,并且允许您自定义顶部直径、底部直径和高度。

总结

这个“精准导流者”漏斗手板方案,将一个简单的工具提升为了一个体现工程思考和用户关怀的原型。通过倒置打印获得光滑内壁、集成导气孔、模块化出液嘴等设计,可以打印出一个不仅能用,而且非常好用、专业的漏斗原型。