デジタルファブリケーション演習

中文

日本語
한국어
English

中文

日本語
한국어
English

外观

第3・4讲 Fusion 基本操作与笔筒的制作 ​

本讲目标 ​

  • 掌握 Fusion 的基本操作方法（视角操作、实体创建、草图绘制）
  • 设计并建模一个笔筒，导出为 .f3d 和 .stl 文件
  • 有余力的同学可以设计原创笔筒，并用 3D 打印机输出

课程视频 ​

关于视频语言

以下课程视频为日语讲解。请配合本页的图文步骤一起观看。

视频内容
Fusion基本操作 1.1.1数据面板、鼠标操作、基本实体概述
Fusion基本操作 1.1.2实体的创建、草图的概念、曲面（Form）建模介绍
Fusion基本操作 1.1.3实体的合并与切割、草图与拉伸
Fusion基本操作 1.1.4特征历史与编辑、按压拉动
Fusion基本操作 1.1.5测量、多重选择、显示/隐藏、保存、版本管理
Fusion基本操作 1.2.1草图的绘制（直线、曲线、样条曲线）
Fusion基本操作 1.2.2修剪、偏移、镜像、阵列、草图尺寸
Fusion基本操作 1.2.3项目文件的导出（.f3d / .stl）
笔筒的制作按照范例制作笔筒（挖空、斜切、文字雕刻、圆角）

Part 1：Fusion 的基本操作 ​

1-1. Fusion 的启动与鼠标操作 ​

  1. 启动 Fusion，创建一个新项目
  2. 确认可以通过左上角的 数据面板 管理项目
  3. 练习鼠标的基本操作：
    • 按住滚轮拖动：视角平移（Pan）
    • 滚动滚轮：放大 / 缩小
    • Shift + 按住滚轮拖动：视角旋转（Orbit）
    • 点击画面右上角的 ViewCube，可以切换到正视图、俯视图等标准视角

鼠标操作的诀窍

一开始先习惯视角操作非常重要。请练习到能够自如地旋转、缩放为止。

1-2. 创建长方体与圆柱体 ​

长方体与圆柱体

创建长方体：

  1. 在菜单中选择 实体 → 创建 → 长方体
  2. 点击原点，确定放置的基准点
  3. 输入以下尺寸：
    • 宽度：25 mm
    • 深度：25 mm
    • 高度：25 mm
  4. 按 确定 完成

创建圆柱体：

  1. 选择 实体 → 创建 → 圆柱体
  2. 点击原点
  3. 输入以下尺寸：
    • 直径：50 mm
    • 高度：15 mm
  4. 按 确定 完成

1-3. 实体的合并与切割 ​

实体的合并与切割

只靠基本形状的实体，能做出的造型是有限的。在 Fusion 中，我们通过把多个实体 相加或相减 来构建形状。

合并练习：

  1. 在刚才创建的圆柱体的中心上方，再创建一个新的圆柱体：
    • 直径：30 mm，高度：10 mm
  2. 选择 实体 → 修改 → 合并
  3. 目标实体 选择原来的圆柱体，工具实体 选择新的圆柱体
  4. 将操作设为 合并，按 确定 完成

切割练习：

  1. 在合并后立体的上表面中心，创建一个新的圆柱体：
    • 直径：20 mm，高度：足以贯穿整个实体的长度
  2. 在 合并 命令中将操作设为 切割
  3. 按 确定 完成后，中心就会出现一个孔

1-4. 特征历史与编辑 ​

特征历史

在 Fusion 中，所有操作都会记录在画面下方的 时间线 上。在 Word 等软件中，「撤销」可以回到过去，但回退之后再进行其他操作，之后的编辑就会消失。而 Fusion 的特征历史具有 只改写过去的操作，之后的操作依然会被继承 这一强大功能。

  1. 在画面下方的时间线上，双击 想要编辑的特征（或右键点击特征 → 编辑特征）
  2. 例如把圆柱体的直径改为 40 mm
  3. 按 确定 后，之后的操作（合并、切割等）也会全部自动更新

通过编辑特征修改尺寸

注意

调换时间线的顺序时，存在依赖关系的操作可能会报错。修改时请确认对前后操作的影响。

1-5. 多重选择、测量、显示控制与保存 ​

显示控制（不透明度 50%）

尺寸的确认与测量：

制作实物时，尺寸精度非常重要。在 Fusion 中可以用以下方法确认尺寸。

  • 点击面或边 → 会显示面积或边的长度
  • Shift + 点击 选中两个面 → 会显示面之间的最小距离
  • 检查 → 测量 → 可获得更详细的信息（周长、半径等）

显示 / 隐藏的切换：

零件变多之后，前面的零件会挡住后面的部分。

  1. 在画面左侧的 浏览器 面板中，点击实体的 眼睛图标 将其隐藏
  2. 如果不想完全隐藏，可以右键点击 → 把 不透明度 改为 50%，这样会变成半透明，能透视看到里面

半透明显示的活用

在做好箱体外壳、要在内部设计机构的场合，把外壳设为半透明可以更容易把握整体结构。

保存与版本管理：

  1. 用 Cmd + S（Windows：Ctrl + S）保存项目
  2. 每次覆盖保存，版本号（V1、V2、V3……）就会递增
  3. 可以从数据面板打开过去的版本（只读）
  4. 把过去的版本 另存为最新版本，就能回退到该版本

版本回退

把过去的版本「另存为最新版本」后，之后的修改就变成了过去的内容。系统会询问是否真的要回退，请谨慎操作。

1-6. 草图的绘制 ​

草图是绘制 2D 图形的功能。我们从草图出发创建 3D 实体。

草图的绘制

直线与曲线：

  1. 点击 草图 → 创建，再点击要绘制的平面，进入草图模式
  2. 使用 直线 画一个 平行四边形
  3. 直线通过点击确定顶点，拖动则会变成曲线。也可以绘制由直线与曲线组合而成的 闭合曲线
  4. 使用 拟合点样条曲线，可以绘制平滑的自由曲线（操作类似 Illustrator 的贝塞尔曲线）
  5. 想中途结束操作时，点击 对勾标记 或按 ESC 键

修剪、偏移与阵列：

用镜像制作心形

操作步骤
修剪画一大一小两个圆，用修剪删除多余的线，做出月牙形
偏移在月牙形内侧用偏移做出小一圈的月牙。制作边框或容器侧壁时很方便
镜像画出一半的心形，指定中心线后镜像成左右对称。中心线要设为 构造线（虚线）
环形阵列画 1 个圆，指定中心点后沿圆周排列副本
矩形阵列把边长 10 mm 的正方形按 3×3 排列，间隔留 5 mm
草图尺寸选中边并指定尺寸。一旦指定就会被固定，拖动也不会改变

环形阵列等草图操作的结果

草图尺寸的约束

指定草图尺寸后，该边就会被 约束（固定）。把平行四边形的一条边固定为 25 mm，对边也会自动变成 25 mm（即驱动尺寸）。如果对已经确定的尺寸再次指定，就会出现 「过约束」 错误。

1-7. 拉伸 ​

把草图中绘制的 2D 图形转换成 3D。

  1. 选择草图中的闭合图形（轮廓）
  2. 选择 实体 → 创建 → 拉伸
  3. 指定高度后按 确定 完成

1-8. 项目文件的导出 ​

已创建的模型一览

把制作好的模型导出为外部文件。

.f3d 文件（Fusion 原生格式）：

  1. 选择 文件 → 导出
  2. 文件格式选择 Fusion 存档 (.f3d)
  3. 指定保存位置后点击 导出

.stl 文件（3D 打印用）：

  1. 选择 文件 → 导出
  2. 文件格式选择 STL (.stl)
  3. 优化程度（细化） 推荐选择「高」
  4. 指定保存位置后点击 导出

.f3d 与 .stl 的区别

  • .f3d：完整保留 Fusion 的编辑数据（包含特征历史）。之后仍可修改尺寸等。作业提交请使用此格式
  • .stl：只有表面的三角形网格（多边形）。特征历史会丢失，修改非常困难。用于 3D 打印输出。切片软件（FlashPrint / Bambu Studio 等）读取的就是这种格式

如果只想导出特定的实体为 STL，可以右键点击该实体 → 另存为网格 → 格式选择 STL 二进制。

Part 2：笔筒的制作 ​

笔筒的完成效果

接下来，我们把学到的操作组合起来，设计一个笔筒。

2-1. 导入范例文件 ​

  1. 下载课堂上发放的笔筒范例 .f3d 文件
  2. 在 Fusion 中选择 文件 → 打开，或从数据面板 上传
  3. 参考范例，确认各部分的尺寸与结构

2-2. 创建长方体 ​

  1. 创建一个新项目
  2. 用 实体 → 创建 → 长方体 创建以下尺寸的长方体：
    • 宽度：75 mm
    • 深度：70 mm
    • 高度：100 mm

2-3. 切除内部空腔 ​

挖空 + 斜切后的笔筒

把笔筒的内部挖空。

  1. 点击长方体的 上表面，开始绘制草图
  2. 使用 草图 → 修改 → 偏移，从上表面的外轮廓向内偏移 2 mm，画出一个长方形
  3. 结束草图
  4. 选中偏移得到的长方形，用 拉伸 进行切割
    • 方向：向下
    • 距离：-98 mm（使底部厚度为 2 mm）
    • 操作：切割

壁厚的经验法则

厚度特点
1 mm 以下会明显弯曲。适合像盖子那样需要柔韧性的零件
1.5 mm略微偏软。边长较长时容易弯曲
2 mm对笔筒这类物件强度足够，打印时间也适中
3〜5 mm非常结实，但打印时间会大幅增加

本次采用 2 mm。加厚可以提高强度，但打印时间和材料也会增加，请根据用途判断。

2-4. 把前面斜切掉 ​

斜切后的笔筒

为了方便取笔，把前面斜着切掉一块。

  1. 点击长方体的 右侧面，开始绘制草图
  2. 使用 直线，从左上角开始画出下面这个直角三角形：
    • 向下 45 mm
    • 向右 35 mm
  3. 结束草图
  4. 选中三角形轮廓，用 拉伸 进行 切割
    • 方向：贯穿整体（选择「全部」）

2-5. 文字雕刻 ​

文本输入对话框

在笔筒的前面刻上名字或姓名首字母。

  1. 点击笔筒的 前面，开始绘制草图
  2. 选择 草图 → 创建 → 文本
  3. 在前面上拖动，创建 文本区域
  4. 在文本对话框中进行设置：
    • 文字：任意（名字、首字母等）
    • 字体：简洁、线条平直的字体更适合 3D 打印（复杂字体难以成型）
    • 高度：文字的大小（例如 10〜15 mm）
    • 对齐：推荐上下左右居中
  5. 结束草图
  6. 选中文字轮廓，用 拉伸 进行 切割
    • 深度：-1 mm

3D 打印的注意点（悬垂）

3D 打印机是从底面开始一层一层堆叠成型的。如果存在 悬空的部分（悬垂），熔丝就会像吊桥一样往下垂。

  • 完全水平的中空部分 → 必然会往下垂，应当避免
  • 平缓的曲面 → 一点一点向外伸出，成型效果相对干净
  • 斜面 → 与曲面类似，是阶段性伸出，可以成型

把文字只刻到 1 mm 深 而不贯穿，正是为了避免在背面形成悬垂。如果实在无法避免，可以在切片软件中添加 支撑材料，或者把零件拆分后打印再组合。

2-6. 圆角 ​

圆角的预览（棱角变圆）

把棱角做成圆角来收尾。加入圆角后，生硬的印象会变得柔和，也更贴合手感。

  1. 选择 实体 → 修改 → 圆角
  2. 选中想要倒圆的 边（可以选侧面和上表面的棱边）
  3. 设置圆角半径（例如 3 mm）
  4. 按 确定 完成

TIP

圆角不仅能改善外观，对提高 3D 打印件的强度也很有效。

2-7. 导出与提交 ​

  1. 通过 文件 → 导出 导出 .f3d 文件
  2. 同样地也导出 .stl 文件
  3. 把两个文件都提交到课堂系统（Classroom）

拓展作业（选做） ​

制作原创笔筒 ​

基础笔筒完成之后，来挑战一下原创设计吧。

  • 形状上的巧思（圆筒形、多边形、有机曲面等）
  • 增加隔板或小物收纳格
  • 添加花纹或装饰（活用环形阵列、矩形阵列）
  • 由多个实体合并而成的复杂造型

完成后请把 .f3d 和 .stl 提交到课堂系统。

用 3D 打印机输出原创笔筒 ​

把原创笔筒实际用 3D 打印机打印出来。

  1. 用切片软件（FlashPrint / Bambu Studio 等）打开 .stl 文件
  2. 确认打印设置（填充密度、是否需要支撑材料等）
  3. 打印完成后，请拍照并提交到课堂系统