如何改善3D打印中的悬空的10种方法

Roy Hill 14-07-2023
Roy Hill

学习如何改善你的3D打印作品的悬垂是一项技能,你的打印质量将得到真正的赞赏。 我过去有一些相当糟糕的悬垂,所以我决定着手找出改善它们的最佳方法。 实际上,这并不像我想象的那么难。

为了改善悬空,你应该通过风扇升级和风扇管道来改善你的冷却,将冷空气引向融化的灯丝。 将模型角度减少到45°或更小是减少不良悬空的一个好方法。 你还可以降低层高、印刷速度和印刷温度,这样灯丝就不会融化,使其更快冷却。

这是改善悬空的一个很好的起点。 这篇文章的其余部分会进入一些相当关键的细节,以帮助你了解问题,以及每种方法如何协助改善你的悬空(有视频),所以继续阅读以了解更多。

    什么是3D打印中的悬空?

    在3D打印中,悬空是指你的喷嘴挤出的长丝 "悬空 "在前一层上,以至于它处于半空中,无法得到充分的支撑。 这导致挤出的层 "悬空",产生糟糕的打印质量,因为它无法在下面形成一个良好的基础。

    一个好的悬垂是指你实际上可以以高于45°标记的角度进行3D打印,也就是对角线角度。 为了说明这一点,你可以想象字母T试图被3D打印出来。

    你在信的中间部分会做得很好,因为它有很好的支撑,但当你到了顶线,这个90°角太尖锐了,下面没有任何支撑。

    这就是我们所说的悬空。

    See_also: 用于3D打印的STL & OBJ文件之间的区别是什么?

    有一些悬空测试,你可以尝试一下,其角度从10°到80°不等,看看你的3D打印机处理悬空的能力如何,只要你采取正确的步骤,它们可以表现得相当好。

    Thingiverse上最流行的悬空测试是majda107的迷你一体式3D打印机测试,它测试了3D打印机的几个重要功能。 它是在没有支撑物和100%填充物的情况下打印的,以真正测试打印机的能力。

    它很难在尖锐的角度上打印悬垂物,因为在你的下一个挤压层下面没有足够的支撑面让它留在原地。 它实际上是在半空中打印。

    在3D打印中,对抗悬空的一般规则是打印角度为45°或更小,超过这个角度将开始受到悬空的不利影响。

    这个角度背后的物理学原理是,当你想象一个45°角时,它正好在90°角的中间,意味着50%的层是支持的,50%的层是不支持的。

    你希望你的图层有更多的表面积,以获得成功的、强大的3D打印的粘附力。

    有些模型很复杂,使人很难在第一时间内避免悬空。

    幸运的是,有许多方法可以改善我们的3D打印机可以提供多少悬空,所以请继续关注,了解这些技巧和窍门。

    如何改善3D打印作品的悬空情况

    如前所述,确保你的模型的角度不高于45°是解决悬空的一个好办法,但还有很多改善悬空的方法,你可以在3D打印中实施。

    See_also: 如何解决Cura不向模型添加或生成支撑物的问题

    以下是如何改善3D打印作品的悬空情况

    1. 增加零件的风扇冷却
    2. 降低层高
    3. 改变你的模型的方向
    4. 降低你的打印速度
    5. 降低你的印刷温度
    6. 减少层的宽度
    7. 将你的模型分成多个部分
    8. 使用支持结构
    9. 将倒角整合到模型中
    10. 调整你的3D打印机

    1.增加零件的风扇冷却

    为了改善我的悬空,我首先要做的是提高我的层冷却效率。 这归根结底是更换更高质量的风扇,或者使用一个风扇管道,将冷空气正确地引导到你的3D打印作品。

    很多时候,你的3D打印作品会在一边被冷却,而另一边却因为没有足够的冷却而在悬空中挣扎。 如果你的情况是这样,你可以很容易地纠正这个问题。

    风扇和冷却的效果如此之好的原因是,一旦材料通过喷嘴被挤出,它就会被冷却到远低于熔化温度的温度,使其迅速硬化。

    当你的长丝被挤出时,它的硬化意味着它可以建立一个良好的基础,不管下面是否有什么支撑。 这类似于桥梁,是在两个凸起点之间挤出的材料线。

    如果你能得到好的桥梁,你就能得到很好的悬空,所以这些悬空改进技巧大多也能转化为桥梁。

    • 获得一个高质量的风扇 - Noctua风扇是一个伟大的升级,成千上万的用户喜欢它
    • 自己3D打印一个Petsfang管道(Thingiverse)或其他类型的管道(Ender 3),这被证明是非常有效的。

    2.降低图层高度

    接下来你可以做的是降低图层高度,这是因为它减少了你的挤压图层工作的角度。

    当你把你的挤压层想象成一个楼梯,楼梯越大,越多的材料离开前一层的边缘,换句话说,这就是悬空。

    在这种情况的另一面,较小的楼梯(层高)意味着每一层都有一个更紧密的基础和支撑面,可以为下一层打下基础。

    虽然这将增加印刷时间,但有时为了获得那些令人敬畏的悬垂和甜蜜的印刷质量,这是必要的。 结果通常比牺牲时间要好得多

    下面这个由3D打印教授制作的视频很好地说明了这一点。

    在Cura中,0.4mm喷嘴的默认层高为0.2mm,即50%。 相对于喷嘴直径,层高的一般规则是25%至75%。

    这意味着你可以使用0.01毫米的层高范围,直到0.03毫米。

    • 我会尝试为你的3D打印机使用0.16毫米或0.12毫米的层高。
    • 确保你对你的图层高度实施 "神奇的数字",这样你就不会出现微步。

    3.改变你的模型的方向

    模型的方向是另一个你可以用来减少悬空的技巧。 这意味着,你可以旋转和调整你的3D打印模型,减少模型打印的角度。

    这可能并不总是有效,但在某些情况下,它可以完美地发挥作用。

    你可能无法将角度降低到45°以下,但你可以相当接近。

    对于树脂3D打印,建议你将3D打印件的方向与构建板成45°,以获得更好的粘附性。

    • 旋转你的模型以减少悬空
    • 使用软件来自动确定你的3D打印模型的方向。
    Cura软件插件

    Makers Muse有一个很好的视频,从强度&分辨率的角度描述了印刷方向背后的细节,让你更好地了解印刷方向有多重要。

    他介绍说,当涉及到方向时,总是有一个权衡,在某些情况下,你可以得到两个世界的最好结果。 这需要一点思考和关于如何层层组成零件的知识,才能把事情做对。

    4.降低你的打印速度

    这个提示与冷却方面的事情有点关系,以及更好的层粘性。 当你减少你的打印速度,这意味着你的挤压层有更多的时间受益于冷却,所以它可以创建一个良好的基础。

    当你把降低的打印速度与改进的冷却、减少的层高和一些伟大的部件方向结合起来时,你可以大大减少3D打印中悬空的存在。

    5.降低你的印刷温度

    3D打印机的最佳温度是在尽可能低的温度下很好地挤出。 你不想使用比你实际需要的更高的喷嘴温度,除非你有其他目标。

    这背后的原因是,你的灯丝会有更多的液体和更高的温度,所以冷却不会像熔化的灯丝那样有效,从而导致悬空减少。

    较高的打印温度可以帮助提高零件强度或减少挤压不足的问题,但如果你对你的3D打印机进行微调,你通常可以解决许多问题,而无需使用温度作为解决方案。

    我将通过使用温度塔做一些试验和错误,校准后在你的长丝范围内测试几个温度。

    例如,一个10部分的温度塔和195-225°C的长丝温度范围,可以有一个195°C的起始温度,然后以3°C的增量增加,直到225°C。

    你真的可以用这种方法拨出一个完美的温度,然后看到最低的温度,你的打印质量看起来很好。

    GaaZolee在Thingiverse上创建了一个很棒的智能紧凑型温度校准塔。

    • 找到你的最佳印刷温度
    • 确保你没有使用比你需要的更高的温度,因为它可能会导致材料的高流量。

    6.减少图层宽度

    这种方法在某种程度上是有效的,因为它减少了每一层挤压材料的重量。 你的这一层的重量越小,它背后悬挂在前一层的质量或力量就越小。

    当你考虑到悬空的物理学时,它又涉及到层高的降低,并能够在悬空的角度更好地支持其自身的重量。

    减少层宽的另一个好处是有更少的材料需要冷却,从而使挤出的材料冷却得更快。

    减少层宽可能会不幸地增加你的整体印刷时间,因为你要挤出的材料更少。

    7.将你的模型分成多个部分

    这是一种比其他方法更具有侵入性的方法,但它对有问题的印刷品可以产生奇迹。

    这里的技术是将你的模型分割成减少45°的部分。请看下面Josef Prusa的视频,在Meshmixer软件中的简单教程。

    当3D打印机用户有一个大的项目,而相对较小的3D打印机无法装下整件作品时,他们也会这样做。 有些打印件被分成几个部分来制作一个物体,比如一个风暴兵头盔需要20多件。

    8.使用支持结构

    使用支撑结构是一种改善悬空的简单方法,因为它是在创造这种支撑基础,而不是让悬空发挥其魔力。

    在许多情况下,你会发现很难完全避免支撑材料,无论你的方向、层高、冷却程度等等。

    有时你只需通过切片机添加你的支撑结构。 有一些切片机允许你密切定制你的支撑结构

    CHEP下面的视频向你展示了如何使用一个特殊的插件添加自定义支撑,所以请随时查看,以减少你的支撑。

    9.将倒角纳入你的模型中

    将倒角整合到你的模型中是一个相当好的减少悬空的方法,因为你正在减少你的模型的实际角度。 它被描述为一个物体的两个面之间的过渡边缘。

    换句话说,与其在一个物体的两个侧面之间有一个尖锐的90°转弯,你可以添加一个曲率,在一个直角边缘或角落切去,以创造一个对称的倾斜边缘。

    它通常用于木工,但它在3D打印中绝对有很大的用途,特别是在涉及到悬空的时候。

    在某些情况下,倒角并不实用,但在其他情况下,倒角的效果很好。

    倒角确实大大改变了模型的外观,所以要记住这一点。

    10.调整你的3D打印机

    最后一件要做的事情不是专门与悬空有关,而是与整个3D打印机的质量和性能有关,就是简单地调整你的3D打印机。

    大多数人长期忽视他们的3D打印机,没有意识到定期维护对你的打印质量是个好主意。 3D打印机非常耐用,但它们确实由一些需要额外照顾的部件组成,如皮带、滚筒、打印喷嘴和杆。

    • 检查你的零件&;确保你更换明显磨损的零件。
    • 拧紧你的3D打印机周围的螺丝以及你的皮带
    • 定期在鱼竿上涂抹一些淡淡的机油或缝纫油,以帮助它们更顺畅地移动。
    • 清理你的挤出机和风扇,因为它们很容易积聚灰尘和残留物。
    • 确保你的建筑表面是干净和耐用的
    • 每隔一段时间进行一次冷拉 - 将喷嘴加热到200°C,插入长丝,将温度降低到100°C,然后用力拉一下长丝。

    有许多方法可以改善你的悬空,效果相当好。 希望这篇文章能引导你走向正确的方向,最终获得一些可以引以为豪的悬空。

    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.