确定喷嘴尺寸的最佳方法& 3D打印的材料

Roy Hill 17-08-2023
Roy Hill

喷嘴的尺寸和材料对你的3D打印结果有很大的影响,特别是当你使用更多的研磨材料时。 你要确保你为你的项目选择最佳的喷嘴尺寸和材料,所以这篇文章将帮助你做到这一点。

确定喷嘴尺寸&材料的最好方法是了解你的目标,你是想要一个详细的模型还是在最短的时间内打印几个模型。 如果你想要细节,选择一个小的喷嘴尺寸,如果你是用研磨材料打印,使用一个硬化的钢喷嘴。

一旦你在3D打印的道路上走得更远,你就会开始在几个方面做出改进,从而提高打印质量的性能。

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本文的其余部分将在喷嘴尺寸和材料方面为您提供帮助,并提供一些有用的信息,应该对您的工作有所帮助,请继续阅读。

    我如何为3D打印挑选正确的喷嘴尺寸?

    通常,喷嘴的尺寸从0.1毫米到1毫米不等,你可以根据你的要求选择不同的选项。0.4毫米被认为是3D打印机的标准喷嘴尺寸,几乎所有的制造商都在他们的打印机中包括这种尺寸的喷嘴。

    喷嘴是3D打印机最基本的部件之一,对3D模型的打印过程有帮助。

    在平衡速度与质量方面有一个重要的决定,如果你要打印一个大的、功能性的物品,一个较大的喷嘴直径,如0.8毫米就可以了。

    另一方面,如果你要打印一个像微缩模型那样的详细模型,从0.4毫米到0.2毫米的任何地方都是最合理的。

    请记住,一些3D打印机的打印分辨率是有限的,FDM 3D打印机的打印分辨率通常为0.05毫米至0.1毫米或50-100微米。 在这些情况下,一个小喷嘴不会产生太大的影响。

    下面我将更详细地解释,在为您的3D打印机选择较小或较大的喷嘴时,哪些因素会受到影响。

    我应该使用小的3D打印机喷嘴直径吗? - 0.4mm & Below

    分辨率、精度&;较小喷嘴的印刷时间

    如前所述,你将获得最佳的分辨率和精度,较小的喷嘴在0.4毫米,低至0.1毫米,尽管创建每个3D模型所需的时间将大大增加。

    我把来自Thingiverse的Makerbot耳机架放入Cura,并放入不同的喷嘴直径,从0.1毫米到1毫米不等,以比较整体打印时间。

    0.1毫米的喷嘴需要2天19小时55分钟,使用51克的材料。

    0.2毫米的喷嘴使用55克的材料需要22小时23分钟

    标准的0.4毫米喷嘴需要8小时9分钟,使用60克的材料。

    1毫米的喷嘴只需要2小时10分钟,但却使用了高达112克的材料!

    通常情况下,这些喷嘴之间的分辨率和精度会有相当大的差异,但对于像上面这样的简单设计,你不会看到如此巨大的差异,因为没有任何精确的细节。

    如下图,我使用了0.4毫米的喷嘴,效果很好,不过0.2毫米的喷嘴会更好。

    不过,你不必换成0.2毫米的喷嘴,你只需降低层高,就能从这种精度中获益。 只有当你想使用的层高太小,以至于超出了喷嘴直径与层高的25%的建议范围时,才会这样。

    所以我仍然可以对死侍模型使用0.1毫米的层高,而不是使用0.2毫米的层高。

    在某些情况下,如果你正在寻找一种原始的、粗犷的外观,层线可以对最终的模型有好处。

    用较小的喷嘴更容易去除支撑物

    好了,现在,另一个与较小的喷嘴有关的因素是支撑物,并使它们更容易被移除。 由于我们有更多的精度,它也有利于我们在3D打印支撑物时,使它们不会过度挤压并与模型牢固结合。

    与用大喷嘴3D打印的支撑物相比,用小直径喷嘴打印的支撑物通常更容易移除。

    实际上,我写了一篇关于如何使3D打印支撑物更容易被移除的文章,你可以查看一下。

    较小的喷嘴会产生堵塞问题

    直径较小的喷嘴不能像较大的喷嘴那样挤出更多的熔化长丝,因此它们所需的流速较小。 由于喷嘴的孔较小,因此越小的喷嘴越容易堵塞。

    如果你在使用较小直径的喷嘴时确实遇到了堵塞问题,你可以尝试提高打印温度,或者更有帮助的是放慢打印速度,使喷嘴的挤出量与挤出机的流量一致。

    非常小的层高

    建议层高应介于喷嘴尺寸的25%和80%之间,这意味着小直径的喷嘴会有非常小的层高。 例如,0.2毫米的喷嘴会有最小0.05和最大0.16毫米的层高。

    层高是决定印刷精度和印刷时间的最重要的因素,所以适当地平衡这个因素是至关重要的。

    较小的喷嘴有较好的悬垂质量

    当你试图成功地打印一个悬垂物时,也就是在两个高点之间长长地挤出材料,据说用较小的喷嘴,它们的性能会好很多。

    这主要是因为悬臂由冷却风扇协助,在冷却较小的层高或线宽时效果更好,因为需要冷却的材料较少。 这导致了更快的冷却,因此材料在空气中硬化没有很多问题。

    另外,在计算模型中的悬空度时,较厚的层会有更多的悬空距离需要克服,而较薄的层则有更多来自下面层的支持。

    这导致小喷嘴上的薄层需要克服较少的悬空。

    下面的视频介绍了如何在你的3D打印作品中获得真正好的悬垂。

    较小的喷嘴在处理磨蚀性长丝时可能出现问题

    与堵塞的麻烦类似,在使用研磨性长丝进行3D打印时,直径较小的喷嘴并不是最好的选择,不仅容易堵塞,而且还会损坏喷嘴孔,这对精确的小喷嘴会产生更大的影响。

    你应该避免的研磨性长丝是像木质填充物、夜光、铜质填充物和尼龙碳纤维复合材料。

    使用较小的喷嘴来处理这些磨料丝还是很有可能的,但在大多数情况下我会尽量避免。

    我应该选择大的3D打印机喷嘴直径吗? - 0.4mm & 以上

    我们在上面的章节中已经介绍了使用较大的喷嘴所节省的大量时间,那么让我们看看其他几个方面。

    强度

    CNC Kitchen和Prusa Research研究了3D打印的强度差异,当使用小的和大的喷嘴时,他们发现大的喷嘴在强度方面做得更好。

    例如,如果你的3D打印有3个周长,那么使用更大的喷嘴,你将会挤出更大的壁,这将转化为强度。

    用较小的喷嘴挤压厚壁是可能的,但如果你还考虑到时间因素,你就必须做出牺牲。

    你可以用较小的喷嘴增加3D打印的线宽和层高,但在某一点上,你可能难以成功打印物体。

    Prusa发现,使用更大的喷嘴有一个好处,从0.4毫米到0.6毫米的喷嘴使物体的抗冲击性增加了25.6%。

    大喷嘴提供了额外的强度,特别是对末端部分。 Prusa研究的结果声称,由大喷嘴打印的物体具有很大的韧性,并具有更高的减震能力。

    根据研究,用直径为0.6毫米的喷嘴打印的模型与用0.4毫米的喷嘴打印的物体相比,可以多吸收25%的能量。

    大喷嘴不容易堵塞

    与较小的喷嘴可能发生堵塞的情况类似,较大的喷嘴不太可能发生堵塞,因为对长丝的流速有更大的自由度。 较大的喷嘴不会建立那么大的压力,也不会在挤出长丝时出现问题,与挤出机一致。

    更快的印刷时间

    大直径的喷嘴可以挤出更多的长丝,从而以更快的方式打印模型。

    当你需要打印一个不需要吸引人的外观和不那么复杂的物体时,这些喷嘴是完美的。 在节省时间方面,它也是一个理想的选择。

    大喷嘴使磨料丝更容易流动

    如果你想用磨料长丝进行3D打印,我建议坚持使用标准的0.4毫米喷嘴或更大的喷嘴,因为它们不太可能堵塞。

    即使大直径的喷嘴真的堵塞了,与小直径的喷嘴(如0.2毫米)相比,你也会更容易解决这个问题。

    谈到磨料丝,一个更重要的因素是你所使用的喷嘴材料,因为标准的黄铜喷嘴不会持续很长时间,是一种较软的金属。

    层高较大

    大尺寸的喷嘴会有更高的层高。

    根据建议,层高不应超过喷嘴尺寸的80%,因此0.6毫米的喷嘴直径的最大层高应为0.48毫米,而0.8毫米的喷嘴直径的最大层高可以是0.64毫米。

    低分辨率& 精度

    如上所述,当你的喷嘴直径越大,你的打印质量就越不细致。

    由于大喷嘴挤出的层数较厚,因此应在不需要更高的精度或更高的分辨率时使用。 大喷嘴是那些3D打印的理想选择。

    你应该选择哪种3D打印机的喷嘴尺寸?

    对于大多数标准的3D打印来说,最好选择0.4毫米的喷嘴。 如果你想3D打印高度精细的模型,请使用0.2毫米的喷嘴。 如果你想快速3D打印,请使用0.8毫米的喷嘴。 对于像木质填充PLA这样的研磨性的丝材,0.6毫米或更大的喷嘴效果不错。

    你不一定要只选择一个喷嘴的尺寸。 有了亚马逊的LUTER 24PCs MK8 M6挤出机喷嘴,你可以自己尝试一下!

    我总是建议尝试几个喷嘴的直径,这样你就可以获得第一手的经验。 你会感觉到小喷嘴的打印时间增加,而大喷嘴的打印质量较低。

    你会得到:

    • x2 0.2mm
    • x2 0.3mm
    • x12 0.4mm
    • x2 0.5毫米
    • x2 0.6毫米
    • x2 0.8毫米
    • x2 1mm
    • 免费的储存箱

    有了这些经验,你就更有能力决定在每次3D打印中应该选择哪种喷嘴。 许多人只是坚持使用0.4毫米的喷嘴,因为它是更容易的选择,但人们错过了很多好处。

    像功能性的3D打印,甚至是花瓶,用1毫米的喷嘴就可以看起来很好。 功能性的3D打印不需要看起来很美,所以0.8毫米的喷嘴就很有必要了。

    像动作人物或名人头像的3D打印等详细的微缩模型,最好使用较小的喷嘴,如0.2毫米的喷嘴。

    在为您的3D打印选择喷嘴尺寸时,应考虑不同的因素。

    由于上面描述了所有关于大小喷嘴的重要事实,下面是一些有助于你准确选择喷嘴尺寸的要点。

    如果时间是你最关心的问题,你必须在特定的短时间内完成一个项目,那么你应该选择大直径的喷嘴,因为它可以挤出更多的长丝。 与小尺寸的喷嘴相比,它们完成一个项目所需的时间更短。

    如果你想打印大型模型或打印有时间限制的东西,较大的喷嘴尺寸如0.6毫米或0.8毫米将是理想的选择。

    对于更精细的模型,或高精度的模型,你会想选择0.2毫米或0.3毫米的模型。

    对于正常的3D打印活动,从0.3毫米的喷嘴到0.5毫米的喷嘴都是完全可以的。

    用0.1毫米的喷嘴进行3D打印是可能的吗?

    你确实可以用0.1毫米的喷嘴进行3D打印,但你必须先在Cura或你选择的切片机中把线宽设置为0.1毫米。 你的层高应该在喷嘴直径的25%-80%之间,所以它应该在0.025毫米和0.08毫米之间。

    我不建议用0.1毫米的喷嘴进行3D打印,原因有很多,除非你正在制作一些非常小的微型模型。

    首先,0.1毫米的喷嘴需要多长时间才能完成3D打印。 我至少会选择0.2毫米的喷嘴来打印真正精细的细节,因为在这么低的喷嘴直径下,你可以获得惊人的质量。

    由于喷嘴直径小,第一层的高度需要如此之小,所以你更容易遇到打印失败的问题。 此外,将熔化的灯丝推过这么小的孔所需的压力也会很麻烦。

    你需要以非常缓慢的速度和高温进行3D打印,才能让东西做一些有意义的事情,这可能会导致其本身的打印问题。 移动所需的步骤可能真的很小,甚至会导致打印工件/缺陷。

    另一件事是需要一台高度调整的3D打印机,从获得完美的公差,到几乎完美地校准步进器/齿轮比率。 你需要一台坚实的3D打印机和许多经验来成功地用0.1毫米的喷嘴打印。

    挤压/线宽与喷嘴直径大小的关系

    许多人问,你的线宽是否应该等于你的喷嘴尺寸,Cura似乎是这样认为的。 Cura的默认设置是让线宽自动改变为你在设置中设定的确切喷嘴直径。

    3D打印界的标准规则是不要将线或挤出宽度设置在喷嘴直径以下。 为了获得更精细的打印质量和良好的附着力,你可以做喷嘴直径的120%左右。

    Slic3r软件自动设置线宽为喷嘴直径的120%。

    在下面由CNC Kitchen制作的视频中,Stefan的强度测试发现,150%左右的挤压宽度产生了最强的3D打印,或者说具有最高的 "失效强度"。

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    有人说,线宽的设定应考虑层高和喷嘴直径。

    例如,如果你的喷嘴是0.4毫米,你的印刷层高度是0.2毫米,那么你的线宽应该是这两个数字的总和,如0.4+0.2=0.6毫米。

    但经过深入研究,专家们声称,以高质量打印3D模型的理想线宽应该是喷嘴直径的120%左右。 根据这一建议,用0.4毫米的喷嘴打印时的线宽应该是0.48毫米左右。

    挤压宽度可以带来许多好处,但一个主要的好处是强度。

    薄的线宽保证了更好的精度和光滑的物体形状,并最大限度地减少了流动误差的机会,而高的挤压宽度则提供了广泛的强度,因为它使层与层之间的关系更加紧密,物质被压缩了。

    如果你想打印一些诸如需要强度的功能性物体,那么设置一个高的挤出宽度会有帮助。

    在改变挤压宽度的同时,建议对温度和冷却机制进行相应的管理,使打印机能够拥有最佳的印刷环境。

    有一种现象叫做模具膨胀,它增加了挤出材料的实际宽度,所以0.4mm的喷嘴不会挤出0.4mm宽的塑料线。

    喷嘴内的挤压压力在通过喷嘴时逐渐增大,但同时也压缩了塑料。 一旦压缩的塑料被挤出,它就会离开喷嘴并膨胀。 如果你想知道为什么3D打印件会轻微收缩,这就是部分原因。

    这在整个3D打印过程中对床面附着力和层间附着力有很好的帮助。

    在你得到的附着力差的情况下,有些人将增加他们在Cura中的 "初始层线宽 "设置。

    为3D打印挑选的最佳喷嘴材料是什么?

    3D打印中使用的喷嘴材料有几种类型:

    • 黄铜喷嘴(最常见的)。
    • 不锈钢喷嘴
    • 硬化钢喷嘴
    • 红宝石尖端的喷嘴
    • 钨合金喷嘴

    在大多数情况下,黄铜喷嘴可以满足标准材料的打印需求,但当你接触到更高级的长丝时,我建议换成更硬的材料。

    下面我将介绍每种材料类型。

    黄铜喷嘴

    黄铜喷嘴是3D打印机中使用最广泛的喷嘴,原因很多,它的成本、导热性和稳定性。

    它允许你使用几乎所有类型的灯丝进行打印,如PLA、ABS、PETG、TPE、TPU和尼龙。

    黄铜喷嘴的唯一缺点是,你不能用研磨性灯丝打印,因为它不能广泛地处理这种灯丝。 只要你坚持使用非研磨性灯丝,黄铜喷嘴就很好。

    对于像碳纤维这样的长丝,它们不会持续很长时间,因为众所周知,碳纤维具有很强的磨损性。

    如上所述,我会选择24PCs LUTER黄铜喷嘴,它能为你提供高质量、全方位的喷嘴尺寸。

    不锈钢喷嘴

    可以处理磨料丝的喷嘴之一是不锈钢喷嘴,不过另一个好处是它如何被广泛用于涉及食品的产品。

    你必须确保你的喷嘴是无铅的,这样它就不会污染3D打印件,不锈钢喷嘴可以证明这一点。

    它是安全的,可用于打印可能与皮肤或食物接触的物体。 请记住这个事实,这些喷嘴只能活很短的时间,只有在你偶尔需要打印带有研磨性的丝线的物体时才应购买。

    请确保从有信誉的供应商处购买喷嘴。

    亚马逊的Uxcell 5Pcs MK8不锈钢喷头看起来很不错。

    硬化钢喷嘴

    用户可以使用研磨性的灯丝进行打印,硬化钢喷嘴最好的一点是它的耐久性,与黄铜和不锈钢喷嘴相比,它可以活得更久。

    关于硬化钢喷嘴,需要了解的一点是,它们的传热性较低,需要更高的温度来打印,而且它们不是无铅的,这限制了用户将其用于打印可能与皮肤或食物接触的物体。

    这对经常使用磨料丝打印的用户来说是最好的,因为它比不锈钢喷嘴的寿命长得多。

    硬化钢喷嘴与NylonX、碳纤维、黄铜填充、钢填充、铁填充、木材填充、陶瓷填充和夜光灯丝配合得非常好。

    我选择了亚马逊的GO-3D硬化钢喷嘴,这是许多用户喜欢的选择。

    红宝石尖端的喷嘴

    这是一种混合型喷嘴,主要由黄铜构成,但有一个红宝石的尖端。

    黄铜提供了稳定性和良好的导热性,而红宝石尖端增加了喷嘴的寿命。 这是另一种可以与磨料丝很好地配合的材料,提供了惊人的耐用性和精确度。

    它们是专门为磨料丝用户设计的,被认为是最好的选择之一,因为它们可以承受持续的磨损。 唯一让它不那么受欢迎的是它的高价格。

    BC 3D MK8红宝石喷嘴是亚马逊的一个很好的选择,可以顺利地与PEEK、PEI、尼龙等特殊材料一起工作。

    钨合金喷嘴

    这种喷嘴具有很高的耐磨损性,可以不断地使用大量的磨料丝。 无论你使用多少次,它的尺寸和形状都应该是一样的,为你提供持续的良好效果。

    它具有良好的导热性,有助于热量到达喷嘴尖端并保持熔融长丝的温度。

    独特的内部结构和良好的导热性提高了打印速度,而不影响打印质量。 它可以与研磨性和非研磨性的丝线一起使用。

    我不得不选择亚马逊的Midwest Tungsten M6 Extruder Nozzle 0.6mm Nozzle。 它既安全又容易使用,还完全无毒。 这个喷嘴还来自一家美国的制造公司,这一点总是受欢迎的!

    关于主要材料的更深入的回答,你可以查看我的文章《3D打印机喷嘴--黄铜 Vs 不锈钢 Vs 硬化钢》。

    什么是3D打印机的最佳喷头?

    对于大多数标准的3D打印来说,最好选择黄铜0.4毫米的喷嘴。 如果你想3D打印高度精细的模型,请使用0.2毫米的喷嘴。 如果你想快速3D打印,请使用0.8毫米的喷嘴。 对于像填充木头的PLA这样具有研磨性的丝线,你应该使用硬化的钢喷嘴。

    对于这个问题的完整答案,这真的取决于你的3D打印要求和应用。

    如果您使用PLA、PETG或ABS等普通打印材料进行简单的家庭3D打印应用,那么标准的黄铜喷嘴将是您的理想选择。 黄铜具有最佳的导热性,在3D打印中效果良好。

    如果你要打印磨蚀性材料,那么你应该考虑黄铜以外的选择,如硬化钢或不锈钢喷嘴。

    如果你经常用磨料丝打印大型模型,红宝石喷嘴或钨丝喷嘴应该是一个不错的选择。

    如果你经常打印与皮肤或食物接触的物体,那么你应该选择无铅的喷嘴。 在这种情况下,不锈钢喷嘴是理想的选择。

    3D打印机的喷嘴尺寸与层高的关系

    专家建议,图层高度不应超过喷嘴尺寸或直径的80%。 这意味着,在使用0.4毫米的喷嘴时,图层高度不应超过0.32毫米。

    嗯,这是最大的层高,如果我们谈论最小的层高,那么你可以低到你的机器可以正常打印。 有些人声称,他们甚至用0.4毫米的喷嘴在0.04毫米的层高上打印物体。

    即使你能以0.4毫米的层高进行打印,专家建议你的层高不要低于喷嘴尺寸的25%,因为这不会对打印质量产生重大影响,只会增加打印时间。

    Roy Hill

    Roy Hill is a passionate 3D printing enthusiast and technology guru with a wealth of knowledge on all things related to 3D printing. With over 10 years of experience in the field, Roy has mastered the art of 3D designing and printing, and has become an expert in the latest 3D printing trends and technologies.Roy holds a degree in mechanical engineering from the University of California, Los Angeles (UCLA), and has worked for several reputable companies in the field of 3D printing, including MakerBot and Formlabs. He has also collaborated with various businesses and individuals to create custom 3D printed products that have revolutionized their industries.Aside from his passion for 3D printing, Roy is an avid traveler and an outdoor enthusiast. He enjoys spending time in nature, hiking, and camping with his family. In his spare time, he also mentors young engineers and shares his wealth of knowledge on 3D printing through various platforms, including his popular blog, 3D Printerly 3D Printing.