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3D打印设计常见的5种问题

供稿:中国工控网 2018/5/25 16:12:10

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  • 关键词: 3D打印
  • 摘要:接触过3D打印的人可能都有感受到,3D打印的技术难点往往不在技术而在于模型的设计和材料工艺的应用上。由于不同的建模软件、材料设备甚至是不同的3D打印技术种类都会对3D打印的模型建立产生影响,而3D打印的模型并没有完全统一的标准。那么,在设计师或者工程师建模的时候就会出现一定的难度和一些常见的问题。如果在3D打印的设计过程中出现问题,那也是正常的。本文为大家总结了5种打印设计过程中易出现的错误以及解决方法,供大家参考。

接触过3D打印的人可能都有感受到,3D打印的技术难点往往不在技术而在于模型的设计和材料工艺的应用上。由于不同的建模软件、材料设备甚至是不同的3D打印技术种类都会对3D打印的模型建立产生影响,而3D打印的模型并没有完全统一的标准。那么,在设计师或者工程师建模的时候就会出现一定的难度和一些常见的问题。如果在3D打印的设计过程中出现问题,那也是正常的。本文为大家总结了5种打印设计过程中易出现的错误以及解决方法,供大家参考。

 1. 3D模型文件和所选打印耗材不匹配

每一种打印耗材的性能都是不一样的。有的脆弱有的强韧,有的柔软有的坚硬,有的光滑有的粗糙,有的密度大有的密度小,等等。所以在决定采用3D打印工艺来生产产品之后,最理想的情况是您在画3D模型图稿之前已经想好要采用什么耗材来打印这个对象了。比如说,如果您想用陶瓷3D打印,就可以针对陶瓷3D打印的特点来提前构想打印中必须使用到的支撑用悬垂结构,对其外观突出的部分设计合适的加固元素,还有合适的转角设计等。

请大家一定要清楚,您采用的打印材料已经决定了您必须遵循适合这种材料的3D模型特征,如果不能满足这些特征,在实际打印时就很容易出瑕疵和问题,甚至出现根本无法打印的情况。

每一种3D打印材料都是不同的解决方法:在您设计制作3D打印模型之前,请务必先了解你将选择的3D打印耗材并按照这种材料的设计特性制作符合要求的3D模型,避免在模型制作完成之后出现不能打印的情况。

 2. 3D模型文件壁厚不符合打印要求

壁厚是3D模型文件设计中非常重要的部分,所以一定要提醒的是:3D模型的壁厚一定要符合打印要求!

很多3D模型打印成品不理想,或是无法打印都是3D模型壁厚不符合打印要求,这是目前3D打印过程中遇到的最为频繁的问题。当模型壁厚过薄的时候,模型上一些细小的部分就无法打印,或者因为过于脆弱很快就折损坏掉了。当打印壁厚过厚的时候,偶然会出现因为内部结构压力过大而导致打印实物开裂,或者破损的情况。采用合适的打印壁厚是保证成功打印的最关键的因素

解决方法:一般情况下我们要求壁厚最小为1mm,但实际情况要比这复杂的多。

1. 首先最小壁厚同材料有关,不同的打打印材料要求的最小壁厚不同:

PLA/ABS塑料  1mm 柔性

PLA   2mm

光敏树脂 1-1.5 mm

高精ABS 1-1.5 mm

PC材料  1-1.5 mm全

彩砂岩 2 mm

金属     2 mm

不锈钢/镀金2- 3 mm

2.壁厚还同模型的结构有关

具体情况我们还是要根据模型的实际情况来解决,3D造网站上也提供了一些关于壁厚的解决方法。

3. 3D模型文件的分辨率不符合打印要求

3D打印的文件格式中,STL是最常见的文件格式,这种文件格式是以三角面作为基础的,这也意味着您的3D模型也将被转换成这样一个由三角面组成的模型。大多数的3D建模软件都能够输出STL格式的文件,并且设置所需的分辨率。

选择一个合适的分辨率对打印出一个高质量的模型来说非常重要

分辨率过高和过低都容易造成打印中的问题:

分辨率过低:必然会影响打印成品的质量。低分辨率意味着您的STL文件上的每一个三角面都过大,因此会造成您的打印成品表面不够光滑。结果将是一个类似“像素化”的成品。

分辨率过高:会导致文件过大,3D打印机有可能无法处理。因为文件过大意味着保存了过于精细的细节,这是3D打印机无法打印的。 

解决方法:对于绝大多数的3D建模软件,当您需要输出一个文件时,它会要求您定义容错度(tolerance)。这个tolerance定义的是输出的STL网格文件上的格点到您原有模型间的最大距离。我们建议选择0.01mm。因为小于0.01mm的容错是无意义的,因为3D打印机无法打印出比这更小的细节。而当容错度大于0.01mm时,有可能能在实物表面看到肉眼可见的三角面。

4. 3D模型文件和所选打印工艺不匹配

之前,我们提到过在3D打印中耗材特性各不相同,设计过程中要非常注重对耗材的筛选。其实,就连3D打印工艺的本身就有很多的种类,各不形同的3D打印工艺代表了对3D打印对象的要求不同。例如,打印ABS、PLA、铝合金或者类橡胶材料的时候,您可以打印带有互扣结构的3D模型,而打印金、银、铜、树脂、高精高韧ABS时则无法打印带有互扣结构的模型。原因和耗材特性无关,而是因为所采用的打印工艺不同导致的。

3D打印工艺有很多种,不同打印工艺的打印限制也各不相同。ABS和PLA耗材我们采用一种名叫FDM的技术来进行3D打印,它支持双喷头,可以用其他种类耗材作为支撑材料来进行打印,因此可以打印一些互扣结构。而铝合金和类橡胶材料我们采用一种名叫SLS的技术来进行3D打印,由于它是一种基于粉末的打印方式,无需支撑材料也可以打印互锁结构。而对于贵金属来说,我们则必须采用失蜡法,所以无法制作互扣结构,而树脂、高精高韧ABS的打印我们采用一种叫做SLA的基于液体的3D打印技术,也是无法生成互扣支撑的。 

解决方法:关于3D打印工艺匹配的解决方法其实并不复杂,你只需要在设计模型之前就了解好所需的3D打印工艺,了解各个打印工艺特点以及设计所要注意的事项。当然,你也可以选择资讯专业的客服人员了解下他们的建议。

 5. 用以生成3D模型文件的软件和打印工艺不匹配

在设计过程中,3D建模软件的非常的多。有些是为3D打印特别设计的,有些则主要被用于3D渲染或其他别的用途,很多建模软件需要在输出3D打印模型前做进一步编辑。例如如果您用的是Blender(主要用于3D制图和动画),SketchUp(主要用于建筑和微缩模型),或者ZBrush(3D艺术家们最爱的雕刻软件),那么您需要对您的3D模型进行进一步的处理。根据您使用的软件种类,模型壁可能需要进一步连接,模型可能需要做封闭处理,壁厚可能需要设置和应用,打印尺寸可能需要再设置一次等等。每一种软件都有些许不同。

 解决方案:去这些软件的官网寻找3D打印操作指南,或者在网上搜索有用的教程。如果您实在还是搞不定,那么建议您将输出的模型再放到Meshmixer这个免费软件中,再用里面的3D打印准备工具再做一次检查和处理。

审核编辑(王静)
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