從零開始3D打?。ㄏ拢?/h1>
2020-10-12 14:18
學(xué)苑創(chuàng)造·C版 2020年9期
常用耗材
前文提到，3D打印的耗材多種多樣，即使同一種成型工藝，也有很多選擇。這就需要對耗材的特點、用途、性價比等進(jìn)行綜合考慮。選對了合適的材料，才能事半功倍。下面是一些常用耗材的特點與性能。
>>>熔融沉積成型（FDM）適用
◎ABS塑料（成型尺寸600×500×500mm;精度0.1mm）：價格低;韌性好;工程塑料表面有紋理，可在打印后做表面拋光處理;可進(jìn)行噴涂、電鍍、鉆孔。主要用于制作低價原型，如機械零件原型、大型雕像和藝術(shù)品模具等。
◎PLA塑料（成型尺寸800×800×600mm;精度0.1mm）：價格低;強度高;環(huán)保;成型尺寸大，可做表面拋光處理。主要用途同ABS塑料。
◎木質(zhì)PLA（成型尺寸1200×1000×1000mm;精度0.1mm）：即PLA材料和木材的混合物，多用于制造家具，以及木雕、藝術(shù)品等。
>>>立體光固化成型（SLA）適用
◎進(jìn)口光敏樹脂（成型尺寸800×800×500mm;精度0.03mm）：精度高;表面細(xì)膩;既可做外形外觀，又可做結(jié)構(gòu)、裝配和功能驗證;可進(jìn)行噴涂、噴鍍、復(fù)制硅膠模。多用于復(fù)雜的設(shè)計，如各類雕塑、高精度模型、工業(yè)手板等。
◎進(jìn)口高精高韌樹脂（成型尺寸600×600×300mm;精度0.03mm）：有韌性;耐酸堿;表面光澤好，易打磨上色，可拋光;可進(jìn)行噴涂、噴鍍、復(fù)制硅膠模。主要用于制造復(fù)雜、精細(xì)件和裝配件等。
◎柔性樹脂（成型尺寸800×800×600mm;精度0.03mm）：優(yōu)秀的原型設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計和工程樣品材料;可變性強，可壓縮，成型出色且耐沖擊;可進(jìn)行噴涂、噴鍍、復(fù)制硅膠模。主要用于制造軟接觸、可彎和可壓縮的產(chǎn)品，如用于人體工程學(xué)方面的快速成型物件、圖章等。
◎透明光敏樹脂（成型尺寸800×800×600mm;精度0.03mm）：成品為半透明，經(jīng)處理可達(dá)到全透明;高通透性，晶瑩剔透;光亮度高，吸水率低;可進(jìn)行噴涂、噴鍍、復(fù)制硅膠模。主要用于制造對透光要求高的物件。
>>>選擇性激光燒結(jié)（SLS）適用
◎尼龍（成型尺寸350×300×400mm;精度0.1mm）：可以說是全能型材料，具有優(yōu)良的韌性、自潤滑性、耐磨性、耐化學(xué)性、耐油性、氣體透過性;無毒;易著色。主要用于高精度打印，制造功能性終產(chǎn)品，以及需要后期打磨、拋光、上色的產(chǎn)品。
◎鈦合金（成型尺寸645×645×500mm;精度0.1mm）：比重非常小，輕;強度高，韌性好;具有良好的機械性能和耐腐蝕性。多用于航空航天、醫(yī)療植入等。
◎鋁合金（成型尺寸645×645×480mm;精度0.1mm）：具有良好的強度、硬度及動態(tài)性能，可用于高負(fù)載場合;可機加工、火花加工，進(jìn)行噴丸處理、拋光、噴涂處理。用途有航空航天、機械加工輕質(zhì)零部件等。
◎鈷鉻合金（成型尺寸300×300×420mm;精度：0.15mm）：以鈷和鉻為基質(zhì)的不銹鋼，抗腐蝕性和耐酸性較強。在生活和醫(yī)療方面應(yīng)用極廣，如制造假牙等。
提高成功率，從建模開始
受限于3D打印機和耗材的性能，不是所有模型都能打印出來，因此從建模起就得考慮很多問題。下面分享一些建模小技巧，可幫助大家提高打印成功率。
1. 45°法則。
即模型中任何傾斜度超過45°的突出部分，都需要添加額外的支撐，否則將會塌落。
2.優(yōu)化設(shè)計，減少支撐。
雖然支撐物可以在后期加工時去除，但總歸麻煩又耗時，處理不好還會留下很丑的痕跡。所以最好在建模設(shè)計階段就考慮不用支撐的方法，比如換個角度或換種擺法。
3.盡量自己設(shè)計模型底座。
模型底部和平臺接觸面積大可有效減少翹邊，但底座最好自己設(shè)計，盡量不要使用切片軟件里的裙邊和底閥。因為它們會拖慢打印速度，而且難以去除。
4.了解模型的細(xì)節(jié)和打印機的極限。
根據(jù)自己打印機的情況來合理設(shè)計模型，避免出現(xiàn)太微小而無法打印的部件。3D打印機有一個很重要但常被忽略的參數(shù)，那就是線寬。線寬由噴頭的直徑?jīng)Q定，一般為0.4或0.5mm。線寬決定了能打印的物體的最小尺寸，比如一個圓，它的半徑最小只能等于線寬，再小就沒法打印。
此外，設(shè)計太多的細(xì)節(jié)也是自討苦吃，去支撐、修邊角……麻煩到讓你懷疑人生。
5.合理設(shè)置公差。
打印出來的模型肯定會有誤差，尤其是活動部件、內(nèi)孔等。對于精度要求較高的模型，設(shè)計時要合理設(shè)置公差，預(yù)留出一定的補償量。當(dāng)然，要找到合適的數(shù)值并不容易，必須反復(fù)測試，摸清機器的脾氣。
6.調(diào)整打印方向以求最佳精度。
三維物體都具有三個空間向度，即x軸、y軸和z軸。不同的3D打印機在這三個向度上的分辨率可能不同，所以要選擇可行的最佳分辨率方向來作為模型的打印方向。必要時可將模型切成幾個部分打印，然后再重新組裝。
7.根據(jù)壓力來源調(diào)整打印方向。
打印件需承受一定壓力時，想要保證模型不會損壞、斷裂，建模和打印時就都得多加琢磨。建模時，可根據(jù)受力方向，將承受壓力的部位適當(dāng)加厚。打印時，若是沿著z軸方向豎著打印，層與層之間的粘結(jié)力有限，承壓能力較低，不如沿著x軸或y軸方向橫著打印。
3D打印機使用細(xì)節(jié)
工欲善其事，必先利其器。善待你的打印機，認(rèn)真進(jìn)行調(diào)試，才能打出更棒的作品。
1.平臺和噴嘴調(diào)整。
打印之前，確保工作平臺位置水平，噴嘴距離設(shè)置合適?？梢杂靡粡埣埢蛉邅泶_定噴嘴和平臺間的距離。當(dāng)距離適當(dāng)時，拉出紙張或塞尺的阻力最小。重復(fù)測試兩三遍，以保證準(zhǔn)確度。
2.溫度調(diào)試。
如果噴嘴太熱，可能會在部件之間留下細(xì)絲，或在打印細(xì)長物品時使較早打印的層熔化，導(dǎo)致變形。同樣，熱床的溫度也不宜過高。所以正式打印前要進(jìn)行調(diào)試，得出耗材的最佳打印溫度。調(diào)試幅度以5℃～10℃為宜。
3.耗材儲存與擺放。
許多耗材都親水，裸露在空氣里會吸收環(huán)境中的水分，打印時這些水分受熱變成水蒸氣，會形成氣泡從耗材中冒出，使噴嘴爆裂或噴出細(xì)絲，打印出來的物件也會顯得很粗糙。所以耗材需要存放在塑料箱中，有時在使用前還要用烤箱低溫干燥幾小時。
打印過程中，耗材的擺放位置也要注意，別讓打印機進(jìn)料太費力。
4.養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣。
不要對打印機進(jìn)行暴力操作，如掰、錘等。打印前檢查電源是否接通、接緊，是否插入SD卡或插入是否正確。千萬不要摸加熱后的噴嘴和熱床，以免燙傷。經(jīng)常清潔和潤滑絲桿。如果打印機的z軸有兩個步進(jìn)電機，要確保絲桿的兩側(cè)處于相同的高度。確保螺栓擰緊，且所有直角均為90°。
看完以上介紹，相信你對3D打印已有初步概念。至于能否從“小白”晉級為“大神”，就要靠自己多多實踐了。最后祝大家都能用3D打印做出喜歡的東西，實現(xiàn)自己的想法！
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>>>熔融沉積成型（FDM）適用
◎ABS塑料（成型尺寸600×500×500mm;精度0.1mm）：價格低;韌性好;工程塑料表面有紋理，可在打印后做表面拋光處理;可進(jìn)行噴涂、電鍍、鉆孔。主要用于制作低價原型，如機械零件原型、大型雕像和藝術(shù)品模具等。
◎PLA塑料（成型尺寸800×800×600mm;精度0.1mm）：價格低;強度高;環(huán)保;成型尺寸大，可做表面拋光處理。主要用途同ABS塑料。
◎木質(zhì)PLA（成型尺寸1200×1000×1000mm;精度0.1mm）：即PLA材料和木材的混合物，多用于制造家具，以及木雕、藝術(shù)品等。
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◎進(jìn)口光敏樹脂（成型尺寸800×800×500mm;精度0.03mm）：精度高;表面細(xì)膩;既可做外形外觀，又可做結(jié)構(gòu)、裝配和功能驗證;可進(jìn)行噴涂、噴鍍、復(fù)制硅膠模。多用于復(fù)雜的設(shè)計，如各類雕塑、高精度模型、工業(yè)手板等。
◎進(jìn)口高精高韌樹脂（成型尺寸600×600×300mm;精度0.03mm）：有韌性;耐酸堿;表面光澤好，易打磨上色，可拋光;可進(jìn)行噴涂、噴鍍、復(fù)制硅膠模。主要用于制造復(fù)雜、精細(xì)件和裝配件等。
◎柔性樹脂（成型尺寸800×800×600mm;精度0.03mm）：優(yōu)秀的原型設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計和工程樣品材料;可變性強，可壓縮，成型出色且耐沖擊;可進(jìn)行噴涂、噴鍍、復(fù)制硅膠模。主要用于制造軟接觸、可彎和可壓縮的產(chǎn)品，如用于人體工程學(xué)方面的快速成型物件、圖章等。
◎透明光敏樹脂（成型尺寸800×800×600mm;精度0.03mm）：成品為半透明，經(jīng)處理可達(dá)到全透明;高通透性，晶瑩剔透;光亮度高，吸水率低;可進(jìn)行噴涂、噴鍍、復(fù)制硅膠模。主要用于制造對透光要求高的物件。
>>>選擇性激光燒結(jié)（SLS）適用
◎尼龍（成型尺寸350×300×400mm;精度0.1mm）：可以說是全能型材料，具有優(yōu)良的韌性、自潤滑性、耐磨性、耐化學(xué)性、耐油性、氣體透過性;無毒;易著色。主要用于高精度打印，制造功能性終產(chǎn)品，以及需要后期打磨、拋光、上色的產(chǎn)品。
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◎鈷鉻合金（成型尺寸300×300×420mm;精度：0.15mm）：以鈷和鉻為基質(zhì)的不銹鋼，抗腐蝕性和耐酸性較強。在生活和醫(yī)療方面應(yīng)用極廣，如制造假牙等。
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1. 45°法則。
即模型中任何傾斜度超過45°的突出部分，都需要添加額外的支撐，否則將會塌落。
2.優(yōu)化設(shè)計，減少支撐。
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4.了解模型的細(xì)節(jié)和打印機的極限。
根據(jù)自己打印機的情況來合理設(shè)計模型，避免出現(xiàn)太微小而無法打印的部件。3D打印機有一個很重要但常被忽略的參數(shù)，那就是線寬。線寬由噴頭的直徑?jīng)Q定，一般為0.4或0.5mm。線寬決定了能打印的物體的最小尺寸，比如一個圓，它的半徑最小只能等于線寬，再小就沒法打印。
此外，設(shè)計太多的細(xì)節(jié)也是自討苦吃，去支撐、修邊角……麻煩到讓你懷疑人生。
5.合理設(shè)置公差。
打印出來的模型肯定會有誤差，尤其是活動部件、內(nèi)孔等。對于精度要求較高的模型，設(shè)計時要合理設(shè)置公差，預(yù)留出一定的補償量。當(dāng)然，要找到合適的數(shù)值并不容易，必須反復(fù)測試，摸清機器的脾氣。
6.調(diào)整打印方向以求最佳精度。
三維物體都具有三個空間向度，即x軸、y軸和z軸。不同的3D打印機在這三個向度上的分辨率可能不同，所以要選擇可行的最佳分辨率方向來作為模型的打印方向。必要時可將模型切成幾個部分打印，然后再重新組裝。
7.根據(jù)壓力來源調(diào)整打印方向。
打印件需承受一定壓力時，想要保證模型不會損壞、斷裂，建模和打印時就都得多加琢磨。建模時，可根據(jù)受力方向，將承受壓力的部位適當(dāng)加厚。打印時，若是沿著z軸方向豎著打印，層與層之間的粘結(jié)力有限，承壓能力較低，不如沿著x軸或y軸方向橫著打印。
3D打印機使用細(xì)節(jié)
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1.平臺和噴嘴調(diào)整。
打印之前，確保工作平臺位置水平，噴嘴距離設(shè)置合適?？梢杂靡粡埣埢蛉邅泶_定噴嘴和平臺間的距離。當(dāng)距離適當(dāng)時，拉出紙張或塞尺的阻力最小。重復(fù)測試兩三遍，以保證準(zhǔn)確度。
2.溫度調(diào)試。
如果噴嘴太熱，可能會在部件之間留下細(xì)絲，或在打印細(xì)長物品時使較早打印的層熔化，導(dǎo)致變形。同樣，熱床的溫度也不宜過高。所以正式打印前要進(jìn)行調(diào)試，得出耗材的最佳打印溫度。調(diào)試幅度以5℃～10℃為宜。
3.耗材儲存與擺放。
許多耗材都親水，裸露在空氣里會吸收環(huán)境中的水分，打印時這些水分受熱變成水蒸氣，會形成氣泡從耗材中冒出，使噴嘴爆裂或噴出細(xì)絲，打印出來的物件也會顯得很粗糙。所以耗材需要存放在塑料箱中，有時在使用前還要用烤箱低溫干燥幾小時。
打印過程中，耗材的擺放位置也要注意，別讓打印機進(jìn)料太費力。
4.養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣。
不要對打印機進(jìn)行暴力操作，如掰、錘等。打印前檢查電源是否接通、接緊，是否插入SD卡或插入是否正確。千萬不要摸加熱后的噴嘴和熱床，以免燙傷。經(jīng)常清潔和潤滑絲桿。如果打印機的z軸有兩個步進(jìn)電機，要確保絲桿的兩側(cè)處于相同的高度。確保螺栓擰緊，且所有直角均為90°。
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