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3D打印模型慘不忍睹?6招優(yōu)化解決你的困惑(上) 

2017-07-18 17:24
        
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桌面型3D打印機(jī)已經(jīng)是一個(gè)非常成熟、好用的工具,文創(chuàng)工作室、創(chuàng)客、愛(ài)好者、設(shè)計(jì)師群體很多人已經(jīng)用起來(lái)。即使是經(jīng)常使用的朋友,恐怕也難以避免打印模型出現(xiàn)質(zhì)量不佳的情況,比如翹邊、錯(cuò)層、飛絲等,打印出來(lái)的模型并不能讓人滿意。通常情況下,按步驟做下面幾個(gè)檢查,能解決大部分問(wèn)題。
1、翹邊沒(méi)粘牢——重新做調(diào)平
筆者前些天3D打印一個(gè)盒子,打印還沒(méi)完成就出現(xiàn)底部一個(gè)角翹起來(lái)的情況,底面并不平整。這是由于塑料材質(zhì)的熱應(yīng)力,在固液相變的過(guò)程中應(yīng)力沒(méi)有釋放,通常會(huì)出現(xiàn)形變。3D打印的底面出現(xiàn)形變,原因就是底板和打印的第一層沒(méi)有粘貼牢固,很有可能是噴嘴與底板的距離太遠(yuǎn),超過(guò)了打印層厚。
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▲邊緣翹起是3D打印中經(jīng)常遇到的問(wèn)題
另一種相反的情況,是噴嘴與底板的距離太近,盡管不影響擠出但比準(zhǔn)確距離還是有更大的壓力,導(dǎo)致模型與底板粘貼過(guò)緊。后果就是打印完畢后很難取下模型,甚至最后模型撕裂了而首層仍然沒(méi)有與底板分開(kāi),或者是底板的美紋紙撕開(kāi)緊緊粘在模型底部。這都不是理想中的結(jié)果。
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▲粘貼過(guò)緊難以取下 甚至有時(shí)會(huì)一層層撕開(kāi)
遇到這種情況,我們要做的就是重新對(duì)3D打印機(jī)做調(diào)平,確保調(diào)平點(diǎn)與噴嘴之間剛好能夠滑動(dòng)一張A4紙。更細(xì)的描述,就是“滑動(dòng)時(shí)紙張略微受到阻力,但仍然能夠自如地從間隙中抽出”,這時(shí)噴嘴與打印底板之間有理想的距離。
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▲用A4紙來(lái)測(cè)量距離
對(duì)于自動(dòng)調(diào)平的機(jī)型如果出現(xiàn)這種情況,就有可能是定位傳感器出現(xiàn)了偏差,這里就不建議用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)了,最好聯(lián)系廠商售后來(lái)解決。
2、偏移有錯(cuò)層——料盤(pán)先檢查
另一個(gè)我們常遇到的情況,是打印完成時(shí)發(fā)現(xiàn)模型錯(cuò)開(kāi)分成了兩部分,兩部分各自都很好卻并沒(méi)有對(duì)齊,出現(xiàn)了錯(cuò)層。
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▲在即將打印完成時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)層 非??上?/strong>
它的原因就是在打印過(guò)程中傳動(dòng)皮帶打滑,噴嘴與之前的原點(diǎn)位置相比發(fā)生了偏移。而引起偏移的常見(jiàn)原因,就是料盤(pán)或者料軸被卡住——料絲限制了噴嘴的位置,而電機(jī)的扭距很大,從而導(dǎo)致皮帶和齒輪之間打滑。
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▲纏線不佳導(dǎo)致料絲無(wú)法順利釋放 這是線材難以規(guī)避的問(wèn)題
所以出現(xiàn)錯(cuò)層時(shí)我們的第一個(gè)工作就是檢查料盤(pán)看能不能順利釋放料絲,檢查料軸看能不能讓料盤(pán)順暢轉(zhuǎn)動(dòng)。遇到料絲纏線不佳無(wú)法順利釋放,往往導(dǎo)致整盤(pán)料絲無(wú)法使用,而這種情況在線材纏料的耗材上又經(jīng)常出現(xiàn)。目前我們還沒(méi)找到好的應(yīng)對(duì)辦法,只有更換料盤(pán)。有錯(cuò)層的情況先檢查料盤(pán)、料軸是否能順利轉(zhuǎn)動(dòng) 釋放料絲
另外有一種可能就是3D打印機(jī)本身皮帶松動(dòng),快速移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)皮帶打滑。這就是3D打印機(jī)本身的質(zhì)量問(wèn)題了,建議聯(lián)系廠商售后來(lái)解決。
3、坑洼和顆粒擠出不均勻
有的時(shí)候模型可以順利地打印完成,但是模型表面并不均勻,有很細(xì)小的坑洼或者是凸起的顆粒出現(xiàn),影響模型的視覺(jué)效果。
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▲模型表面有明顯的坑洼或者顆粒 與層厚設(shè)置無(wú)關(guān)
導(dǎo)致坑洼和顆粒的原因一般來(lái)說(shuō)就是擠出材料不均勻,有時(shí)多有時(shí)少。這時(shí)一種情況是3D打印線材的品質(zhì)不佳,線材本身粗細(xì)不均勻引起擠出量不均勻,另一種情況是噴嘴內(nèi)有異物阻塞,擠出速度不能有效地控制。
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▲進(jìn)料齒輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 線材直徑直接決定進(jìn)料量的多少
解決辦法很簡(jiǎn)單,對(duì)于線材品質(zhì)不佳的情況更換材料,最好使用3D打印機(jī)原廠搭配的耗材。而噴嘴內(nèi)有異物的情況可更換噴嘴。如果是選用第三方耗材而對(duì)廠家的生產(chǎn)品質(zhì)又不了解,可以要一些樣品用千分尺選10個(gè)測(cè)量點(diǎn)動(dòng)手一測(cè),就明了了。
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▲用千分尺測(cè)量耗材線徑 考察均勻程度
極少出現(xiàn)的情況是擠出的步進(jìn)電機(jī)或者齒輪出現(xiàn)異常。判斷這種情況,只需要把打印選項(xiàng)中的擠出速度分別調(diào)高和調(diào)低、做兩次3D打印。當(dāng)?shù)退贂r(shí)表面比較平整、高速時(shí)表面明顯更多坑洼和顆粒,基本可以認(rèn)為是步進(jìn)電機(jī)或者進(jìn)料齒輪的狀況,建議聯(lián)系廠商售后解決。

4、懸空有下垂調(diào)支撐選項(xiàng)在打印懸空結(jié)構(gòu)比較多或者有特殊形狀的懸空結(jié)構(gòu)時(shí),常常會(huì)遇到懸空的部分不能完美打印的情況,這個(gè)時(shí)候往往是支撐出現(xiàn)了一些問(wèn)題,對(duì)懸空部分不能起到很好的支撐作用。FDM3D打印機(jī)是靠熱熔融擠出再冷卻,如果沒(méi)有支撐那么沒(méi)有完全冷卻時(shí)出現(xiàn)下垂在所難免。
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▲不同型號(hào)3D打印機(jī)打印懸空結(jié)構(gòu)都存在不同程度的垂絲情況
我們需要做的是調(diào)整支撐選項(xiàng),改變支撐結(jié)構(gòu)的密度或者形狀,讓支撐變得更緊密,能夠更好地承托起懸空結(jié)構(gòu)。
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▲調(diào)整支撐密度能夠獲得更好的支撐效果
另外根據(jù)懸空結(jié)構(gòu)的面積大小,靈活選擇支撐類型也是需要在3D打印之前考慮的事情。大面積的懸空結(jié)構(gòu),選擇樹(shù)形支撐相比默認(rèn)的線形支撐結(jié)構(gòu),能夠顯著減少支撐打印量,明顯減少3D打印時(shí)間。同時(shí)仍然能夠保持不錯(cuò)的打印效果。有一些品牌也獨(dú)立開(kāi)發(fā)了3D打印軟件,具備手動(dòng)添加支撐的功能。在測(cè)試和打印中,在自動(dòng)添加支撐結(jié)構(gòu)之后,在特殊部位額外添加手動(dòng)支撐和自動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)并不沖突,能夠獲得更佳的懸空打印效果。

5、拉絲難避免,回抽多調(diào)試在我們測(cè)試過(guò)的幾款FDM 3D打印機(jī)中,在打印相鄰的獨(dú)立結(jié)構(gòu)時(shí)拉絲的情況或多或少都會(huì)發(fā)生,幾乎是無(wú)法避免的。這里面其實(shí)涉及到3D打印機(jī)的回抽機(jī)制。

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▲在獨(dú)立結(jié)構(gòu)之間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)拉絲
用過(guò)3D打印機(jī)、有仔細(xì)觀察的朋友會(huì)注意到,當(dāng)噴嘴加熱的時(shí)候總是會(huì)有一些液態(tài)的材料溢出來(lái)。而在打印的過(guò)程中,噴嘴打印兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)時(shí)在它們之間移動(dòng),材料溢出就會(huì)造成細(xì)小的拉絲,但實(shí)際上兩個(gè)結(jié)構(gòu)都應(yīng)該是光滑的表面。
從最初RepRap開(kāi)始解決的辦法,就是讓噴嘴打印完一側(cè)之后送料齒輪倒轉(zhuǎn),把材料向回抽一小段,給熱噴嘴一個(gè)反向的張力防止材料溢出。這就是所謂的“回抽”。
但是由于材料的配比不同,在高溫下的流動(dòng)性、張力等物理特性都有差別,在200攝氏度的溫度下PLA材料完全是流動(dòng)的液體而ABS材料則是凝膠狀的粘稠液體。這樣一來(lái),就需要略微調(diào)節(jié)回抽參數(shù)了。
6、時(shí)間換精度,慢速提質(zhì)量不同的FDM 3D打印機(jī),打印速度區(qū)別很大,同樣的一個(gè)模型打印時(shí)間相差幾倍。不過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)律就是,對(duì)于一款FDM 3D打印機(jī)來(lái)說(shuō)打印速度越快越容易造成模型表面質(zhì)量不佳,打印速度越慢越容易打印出平整光滑的表面。
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▲FDM技術(shù)也能夠打印出接近光滑的成品表面 前提是速度足夠慢
原因就是,F(xiàn)DM 3D打印機(jī)的打印精度除了和層厚度設(shè)置直接相關(guān)之外,還受到步進(jìn)電機(jī)性能、框架穩(wěn)定性和整機(jī)調(diào)校的影響,打印速度越快噴頭越容易因慣性而出現(xiàn)偏移,對(duì)步進(jìn)電機(jī)性能要求越高,并且框架也越容易產(chǎn)生振動(dòng),從而影響打印定位的精準(zhǔn)度。
擠出套件、步進(jìn)電機(jī)、皮帶、限位器等運(yùn)動(dòng)部件的品質(zhì)根本上決定實(shí)際打印精度效果。而規(guī)避這些問(wèn)題的一個(gè)有效手段就是降低打印速度,避免機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)對(duì)打印的影響。當(dāng)然這是一個(gè)折衷的辦法,因?yàn)榻档退俣染鸵馕吨嗤壤卦黾哟蛴r(shí)間,耗費(fèi)了時(shí)間成本。更理想的方式還是提前選擇用料扎實(shí)、運(yùn)動(dòng)套件精密加工、框架穩(wěn)定并且經(jīng)過(guò)很多版樣機(jī)測(cè)試的FDM 3D打印機(jī),在比較快的打印速度下仍然能保持比較好的機(jī)械穩(wěn)定性,從而直接獲得高質(zhì)量3D打印成品。外殼打印速度直接影響表面效果 底層和填充打印速度則不直接影響。
目前市場(chǎng)上在售的FDM 3D打印機(jī)品牌非常多,很多機(jī)型也有著不錯(cuò)的打印質(zhì)量和穩(wěn)定性。對(duì)于這種工具型的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)良好的使用習(xí)慣也是保持高質(zhì)量打印品質(zhì)的重要因素。
包括定期檢查皮帶松緊度和調(diào)平底板,打印完成后關(guān)閉機(jī)器防止噴嘴持續(xù)加熱,使用高質(zhì)量的打印耗材,12小時(shí)以上的連續(xù)打印進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控或留人值守,長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)將線材從打印頭退出避免斷裂等等。工欲善其事必先利其器,這些小設(shè)置能夠讓你的3D打印機(jī)更犀利,獲得更理想的打印品。

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