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干貨|關于3D打印中應該如何添加支撐

干貨|關于3D打印中應該如何添加支撐

2021/11/11 16:31:16

支撐結構被認為是3D打印中無法避免的麻煩環節。一方面,對于懸空和跨橋結構,支撐是絕對需要的。另一方面,支撐增加了材料成本,增加了更多的后處理工作,甚至會損壞模型表面。因此,合理設置支撐結構是打印復雜3D模型中一個非常重要的方面。

今天云圖創智跟大家分享一下,在3D打印技術過程中的支撐,我們可能會忽略的幾點內容。

當你的模型具有以下任何內容不支撐的懸垂或懸臂跨度時,你可能需要使用3D打印支撐構造才能進行3D打印。以下是在字母Y,H和T的幫助下示出的懸垂和橋梁的一些示例。

3D打印應該如何添加支撐

懸垂和橋梁用字母Y,H和T的經典例子說明。

1、3D打印支撐結構并非所有懸伸都需要支撐 - 45度規則

不是所有懸伸都需要支撐。一般的經驗法則是:如果懸垂物與垂直方向傾斜的角度小于45度,那么你可以不使用3D打印支撐構造打印該懸垂物。

3D打印應該如何添加支撐

與垂直方向成45度以上角度的懸垂需要3D打印支撐構造

事實證明,3D打印機在連續層之間使用非常小的水平偏移。因此,圖層不會在前一層上完美堆疊,而是堆疊一個微小的偏移。這允許打印機打印不會從垂直方向傾斜過多的懸垂物。前面的圖層可以支撐45度以下的任何值。45度被認為是失敗的線。

用字母Y和T最好地說明這個方面。字母Y中的兩個突出部分相對于垂直方向具有小于45度的角度。因此,如果你想打印字母Y,你可以在不使用任何3D打印支撐構造的情況下離開!

3D打印應該如何添加支撐

字母Y中的突出部分不需要3D打印支撐構造。字母T中的那些確實需要它們。

另一方面,字母T中的懸垂與垂直方向成90度角。所以你必需使用3D打印支撐構造打印字母T,否則會是一團糟,如下圖所示。

3D打印應該如何添加支撐

沒有3D打印支撐構造,字母T將沒有辦法正確打印

2、3D打印支撐結構并非所有橋都需要支撐 - 5 mm規則

就像懸垂一樣,并非所有橋梁都需要支撐。這里,經驗法則是:如果橋的長度小于5mm,則打印機可以在不需要3D打印支撐構造的情況下進行打印。

要做到這一點,打印機使用一種稱為懸臂跨度的技術 - 它將熱材料拉伸短距離并設法以最小的下垂打印它。

但是,如果橋長度超過5mm,則此技術不起作用。在這種情況下,你需要添加3D打印支撐構造。

3D打印應該如何添加支撐

如果沒有3D打印支撐構造,則沒有辦法打印長度超過5mm的橋。注意它們是如何變形和變形的。

測試打印機在沒有支撐的情況下打印懸伸的能力

3、與垂直懸伸不到45度的經驗法則不需要支撐就是 - 經驗法

你的里程可能會有所不同,這在很大程度上取決于你的打印機,其狀況和你使用的材料。狀況不佳的打印機可能沒有辦法以垂直方向35或40度的角度打印懸挑!

在開始打印具有懸垂的模型之前,最好先了解一下打印機打印更無害的懸垂的能力。

這很容易做到。只需從Thingiverse下載這個Massive Overhang Test模型并打印出來。該型號具有一系列懸伸,范圍從20度到70度,增量為5度。

3D打印應該如何添加支撐

4、Thingiverse的大規模懸挑測試

確定打印機開始失敗的角度。這是打印機無需支撐即可打印的最大懸伸角度。請注意這一點,以便你以后可以使用此信息來決定使用支撐的位置和不支撐的位置。

3D打印支撐結構的缺點

你可能想知道為什么我們在討論需要哪些支撐以及哪些方面可以避免。所有這些大驚小怪的原因是因為使用3D打印支撐構造有其缺點。

1、3D打印支撐結構增加了材料成本

3D打印應該如何添加支撐

支撐構造需要額外的材料,并且在打印后將它們去除并丟棄。 如果你在生產環境中使用3D打印,那么你很可能關心每個型號的成本。如果你是一個預算有限的業余愛好者,你可能也會關心它。

3D打印支撐構造顯然增加了模型的成本。支撐構造耗費材料,稍后去除并丟棄該材料。因此,你使用的每一點3D打印支撐構造都會增加模型的成本。

2、3D打印支撐結構增加了打印持續時間

3D打印支撐構造也增加了打印持續時間,因為必需打印更多的東西。

3、3D打印支撐結構添加了后期處理工作

3D打印應該如何添加支撐

3D打印支撐構造不是模型的一部分。它們用于在打印期間支撐模型的各個部分。這意味著一旦打印結束,要在模型準備就緒之前刪除結構。在生產環境中,添加的工作意味著增加模型的成本。

4、3D打印支撐結構損壞模型的風險

3D打印應該如何添加支撐

左:打印支撐。中:支撐去除造成損害。右:支撐刪除沒有太大的損害。

3D打印支撐構造觸摸并經常粘在模型的墻壁上。這是為懸垂和橋梁提供支撐的唯一方法。如果在去除3D打印支撐構造時不小心,它們可能會在模型表面留下瑕疵。在最壞的情況下,部分模型可能會與3D打印支撐構造一起中斷。

總而言之,使用3D打印支撐構造存在重大缺陷。因此,這是另一條經驗法則:盡量減少3D打印支撐構造的使用,并在必要時添加它。

支撐結構幾何

有兩種常見類型的3D打印支撐構造:樹狀支撐和線性、手風琴支撐。

樹狀支撐

樹狀支撐是一種樹狀結構,支撐模型的懸垂。這種類型的3D打印支撐僅在某些點觸及突出物。

樹狀3D打印支撐構造

使用樹狀3D打印支撐的優點是它更容易去除并且不會過多地損壞懸垂的下側。但請注意,它僅適用于鼻尖,指尖或拱門等非扁平懸垂。它不能為扁平懸伸提供足夠的穩定性。

線性或手風琴支撐

這是3D打印中最常用的支撐類型。這種類型的支撐由垂直支柱組成,可以觸及整個懸伸部分。這種類型的3D打印支撐幾乎適用于每個懸伸和懸臂跨度。然而,它們更難以去除并且更可能對模型表面造成損壞。

線性3D打印支撐構造

易于去除的支撐類型

1、3D打印支撐結構可拆卸的3D打印支撐結構

具有一個擠出的打印機默認使用3D打印支撐構造。

如果你有一臺擠出器,那你必需使用打印模型的相同材料來打印3D打印支撐構造。你可以自然地調整3D打印支撐構造的比重,讓它低于模型比重,對于支撐材料來說,這是唯一的控制。

由于模型和3D打印支撐構造由相同的材料制成,因此分離它們的唯一方法是通過手動斷開支撐構造或用刀切割。

這些去除方法對模型有很大的破壞風險,所以要采用適當的技術,在去除階段保持警惕和謹慎。

2、可溶化的3D打印支撐構造

3D打印應該如何添加支撐

可溶化的支撐構造容易去除,但需要雙擠出器打印機

如果你的打印機配有兩臺擠出器,那你會有更好的選擇。你可以裝載一臺PLA的擠出器打印模型,另一臺擠出器裝有水溶性材料,如PVA或Limonene可溶材料,如HIPS,用于打印支撐構造。打印完之后,只需將模型浸入水中或檸檬烯中即可沖洗掉支撐構造。

這種去除降低了模型損壞的風險,在使用之后容易處理,非常適合復雜的打印。

3、如何刪除分離3D打印支撐構造

由于分離式3D打印支撐構造難以去除并且會損壞模型,因此我們提供了一些經過實驗和測試的技巧,以正確的方式將其去除。首先,確定完全暴露易于用手指操縱的3D打印支撐構造。嘗試用手指打破那些3D打印支撐構造。要溫柔。很溫柔。如果你這樣做,大多數支撐構造應該很容易脫落。

接下來,使用工具去除難以訪問的3D打印支撐構造。關于哪種工具效果最好,有大量意見。你可以使用針鼻鉗,膩子刀或Exacto刀。你還可以使用所有這些工具的組合。使用刀具或刮刀時,最好加熱模型或刀片,這使得3D打印支撐構造更容易分層。一個微小的丁烷火炬可以幫助,但要確保模型不會損壞。在這里許多人都不建議使用Exacto刀具,因為它是一種很鋒利又危險的工具,一個滑動,你可能先切斷的是自己的手指而不是支撐。

砂紙也是一種很好的去除工具。使用高砂礫砂紙(220至1200)進行濕磨砂將去除3D打印支撐構造,還可以拋光模型。為了得到最好效果,將水涂抹在部件上以平滑、輕盈的方式打磨,直到達到所需的表面質量。

3D打印應該如何添加支撐

你可以使用濕沙打磨去除3D打印支撐構造的最后部分并拋光模型表面。

基于PLA的模型可能會在3D打印支撐構造脫離時產生應力痕跡,從而導致劃痕和瑕疵。指甲油清漆是修補或掩蓋這些缺陷的好工具。

避免3D打印支撐構造的一個技巧是向可以執行相同的模型添加元素。比如:

3D打印應該如何添加支撐

上面這張圖,右臂是懸垂的,但它由枕頭支撐。左腿也是懸垂的,用成束的氣體充當支撐。

下一個例子

3D打印應該如何添加支撐

他巧妙的用流動的禮服支撐模特的腿的臂部。固定在底部的矛充當左臂的支撐。

這說明了如何將支撐集成到模型中。這需要適合的整體設計元素,并且可以支撐懸垂或橋梁。如果操作正確,他可以增強模型的美感,在打印過程中不受3D打印支撐構造的影響,為此可以節約時間,金錢和人力。

倒角

倒角是一種巧妙的方法,他將其他令人討厭的懸垂物變成無害的突出物,角度小于45度。例如,一個平緩傾斜或彎曲的邊緣,可以用不需要的支撐的菱角邊緣替換它。這種角度設計稱為倒角。

3D打印應該如何添加支撐

左:逐漸變圓的邊緣,需要支撐;右:倒角邊緣,可以在沒有3D打印支撐構造的情況下打印

同樣,如果模型中有孔,可以將其轉換為淚珠形狀的倒角孔。大多數情況下,不會影響模型的整體美感。但它可以減少打印模型所需的3D打印支撐構造。

有時,必要的3D打印支撐就像在打印床上重新定向模型一樣簡單,可以通過巧妙的重新定位構建板上的模型來最小化3D打印支撐構造的使用。比如:

它是一個角色模型,水平臂指向無限遠和超越。

3D打印應該如何添加支撐

如果按原樣打印模型,我們需要支撐左臂,因為它是一個90度的長突出物。

3D打印應該如何添加支撐

當你取下支撐物時,它可能會在手臂下方留下瑕疵。為了避免這種情況,你可以將整個模型旋轉45度,只要添加對模型基礎的支撐,這對模型基礎的質量無光緊要,這樣你就可以使用較少的3D打印模型結構打印模型,并保護左臂免受損壞。

3D打印應該如何添加支撐

最后,我們強調一下,盡量減少3D打印支撐構造的使用。

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審核編輯(
王靜
)
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