如何在不影响质量的情况下提高3D打印机的速度的8种方法

Roy Hill 23-10-2023
Roy Hill

你已经开始了3D打印,但你发现打印的时间比你预期的要长得多。 这是许多人思考的问题,所以他们寻找方法来加快他们的3D打印机,而不牺牲打印质量。

我已经研究了各种方法来实现这一目标,我将在这篇文章中解释。

如何在不损失质量的情况下加快3D打印机的速度? 通过仔细和逐步调整切片机中的设置,可以在不损失质量的情况下加快3D打印时间。 为实现这一点,需要调整的最佳设置是填充模式、填充密度、壁厚、打印速度,以及尝试在一次打印中打印多个对象。

这相当简单,但许多人在3D打印领域获得更多经验之前,并不了解这些技术。

我将详细介绍3D打印社区的人们是如何在不牺牲质量的情况下实现最佳打印时间的,请继续阅读,了解一下。

专业提示:如果你想要一台优秀的高速3D打印机,我推荐Creality Ender 3 V2(亚马逊)。 这是一个不错的选择,它的最大打印速度为200毫米/秒,受到许多用户的喜爱。 你也可以从BangGood买到它,价格更便宜,但通常交货时间稍长!!

    如何在不影响质量的情况下提高打印速度的8种方法

    在大多数情况下,缩短印刷时间是为了提高你的进给率(材料挤出的速度),或者完全减少挤出量。

    其他因素确实在起作用,所以我将更详细地解释这些因素。

    1.在切片机设置中提高打印速度

    老实说,打印速度对打印时间的影响不是最明显的,但总体上会有帮助。 切片机中的速度设置会根据打印物的大小有更大的帮助,更大的物体在减少打印时间方面的好处相对较多。

    这样做的好处是能够平衡你的打印速度和质量。 你可以逐渐提高你的打印速度,看看它是否真的对你的打印质量有影响,很多时候你会有一些提高的空间。

    你将有多个速度设置,用于对象的特定部分,如周长、填充物和支撑材料,所以调整这些设置以最大限度地发挥打印机的能力是一个好主意。

    我写的《速度与质量》一文对这两个因素之间的权衡做了一些很好的详细介绍,所以请随时查看。

    通常,你会有一个高的填充速度,平均的周边和支持材料速度,然后是低的小/外部周边和桥梁/间隙速度。

    你的3D打印机通常会有关于它们能走多快的指南,但你可以采取额外的步骤来使它走得更快。

    下面这个由Maker's Muse制作的视频详细介绍了不同的设置,这些设置非常有用。 他有自己的设置模板,你可以按照这个模板来做,看看是否对自己有好处。

    为了能够提高打印机的速度,一个很好的步骤是通过使打印机更加坚固来减少它的晃动。 这可以是拧紧螺丝、杆子和皮带的形式,或者使用重量不大的部件,这样可以减少惯性力矩和振动引起的共振。

    这些振动是降低印刷品质量的原因。

    我的文章《3D打印& Ghosting/Rippling质量问题》对此进行了更详细的阐述。

    这都是关于你的打印机在不牺牲质量的情况下所能处理的运动效率,特别是在尖角和悬空的情况下。 根据你的产品设计,你会有更多的空间来提高你的3D打印速度,而不会出现问题。

    另一个非常有效的设置是提高内墙速度,使之与你的整体打印速度相匹配,而不是Cura默认值的一半。 这可以使你的打印时间大大减少,并且仍然可以获得惊人的质量。

    2.加速& jerk设置

    抖动设置基本上是你的打印头从静止位置移动的速度。 你希望你的打印头平稳地移动,而不是太快。 这也是你的打印机在考虑到加速之前会立即跳到的速度。

    加速设置是指你的打印头达到最高速度的速度,所以加速度低意味着你的打印机在打印小件时无法达到最高速度。

    我写了一篇关于如何获得完美的撸管& 加速设置的热门文章,其中深入探讨了如何帮助提高你的印刷质量和体验。

    一个较高的手摇值将减少你的打印时间,但它也有其他影响,如对你的打印机造成更多的机械压力,如果太高的话,可能会因为振动而降低打印质量。 你可以取得一个良好的平衡,不要让它影响质量。

    你要做的是确定最佳设置,你可以通过建立一个你知道的过高(H)和过低(L)的加速/杰克值来实现,然后找出两者的中间值(M)。

    试着用这个中间值的速度打印,如果你发现M太高,那么就用M作为新的H值,如果太低,就用M作为新的L值,然后找到新的中间值。 冲洗和重复,为每个人找到一个最佳设置。

    加速值不会总是保持不变,因为有许多因素会随着时间的推移而影响它,所以它更像是一个范围而不是一个完美的数字。

    通过打印振动测试立方体来测试你的撸管设置,通过检查立方体上的角落、边缘和字母,看看每个轴上是否有明显的振动。

    如果Y轴上有振动,就会在立方体的X面上看到,X轴上的振动会在立方体的Y面上看到。

    你有这个最大速度加速计算器(滚动到底部),它可以告诉你,你的打印机什么时候会达到你想要的速度,以及在一个轴上停留多长时间。

    弯曲的黄线代表了惯性所允许的效应器末端的路径,而蓝线则是它试图抽动起来的速度。 如果你需要低于抽动速度的速度,你就失去了精确性。

    AK上的这个帖子Eric做了测试,发现在比较低的(10)抽动值和高的(40)抽动值时,60mm/sec的速度在打印时间上没有区别,但低的值有更好的质量。 但在120mm/sec的速度下,两个抽动值的区别有打印时间减少25%,但以质量为代价。

    3.填充图案

    说到填充物的设置,你有许多填充物的模式可以选择,它们有各自的优势和劣势。

    你肯定可以选择一个打印速度比别人快的填充图案,这可以节省很多时间来提高该打印速度。

    对速度而言,最好的填充图案必须是 "线条 "图案(也叫直线),因为与其他图案相比,它简单且运动次数少。 根据你的模型,这种图案可以为你节省多达25%的印刷时间。

    请看我的文章《3D打印的最佳填充图案》,了解关于你的3D打印作品的那些内部图案的一些有趣的细节。

    你通常要在强度和速度之间进行权衡,所以尽管有一些图案比较坚固,但它们的印刷时间会比衬里图案长。

    同样,最好尝试在你所希望的印刷品强度和你希望的印刷速度之间取得平衡。 一个平衡的填充图案是网格图案或三角形,它们都有一个很好的强度组合,并且不需要太长的印刷时间。

    以强度为主要优势的填充图案将是蜂窝图案,它相当细致,需要你的打印头比其他大多数图案做更多的运动和转向。

    增加零件强度的一个很好的组合是在切片机内增加挤压宽度,然后在模型上增加周长或壁。

    它已经在许多方面进行了测试,但增加墙的数量或墙的厚度比增加填充物的密度有更大的影响。

    另一个提示是使用Gyroid填充模式,这是一种3D填充物,旨在为所有方向提供巨大的强度,而不需要高填充密度。

    Gyroid图案的好处不仅在于它的强度,而且在于它相对较快的速度和顶层支持,以减少不良的顶层表面。

    4. 填充密度

    正如大多数人所知,填充密度为0%意味着你的印刷品内部是空的,而100%的密度意味着内部是实的。

    现在有了空心印刷品,肯定意味着花在印刷上的时间更少,因为你的打印机完成印刷所需的动作要少得多。

    在这里,你如何能够节省时间,就是根据你的印刷品的需要,在填充密度上取得一个良好的平衡。

    如果你有一个功能性的印刷品,比方说,要在墙上撑起一台电视,你可能不想为了节省印刷时间而牺牲填充密度和强度。

    但是,如果你有一个装饰性的印刷品,只是为了美观,有一个高的填充密度并不是那么必要。 这取决于你衡量在你的印刷品上使用多少填充密度,但这是一个设置,可以在一定程度上为你减少那个印刷时间。

    我写了一篇文章,介绍了你需要多少填充密度,我建议你阅读这篇文章以获得更多信息。

    通过许多人所做的测试,最经济的填充密度范围,与良好的强度相平衡,必须在20%和35%之间。 某些图案即使在低填充密度下也能提供惊人的强度。

    即使是10%的立方体填充图案这样的东西也很好用。

    当你超过这些值时,所使用的材料、花费的时间和强度的提高之间的权衡就会更快地减少,所以根据你的目的,坚持使用这些填充物通常是一个更好的选择。

    另一件要知道的事情是,当你进入较高的填充密度范围,如80%-100%,你实际上没有得到多少回报,你使用了多少材料。

    因此,在大多数情况下,你要避免去做这么高的填充密度,除非你有一个有意义的物体的目的。

    渐进式填充步骤

    在填充下还有一个设置,你可以利用它来加快你的3D打印,在Cura中称为渐进式填充步骤。 这基本上改变了填充的水平,通过每次将你输入的值减半。

    它减少了3D打印件底部的填充量,因为它通常不是创建模型所必需的,然后在模型顶部最需要的地方增加填充量。

    填充物支持

    另一个可以加速你的3D打印并为你节省大量时间的伟大设置是启用填充物支持设置。 该设置将填充物视为支持物,这意味着它只在需要的地方打印填充物,类似于支持物的制作方式。

    See_also: 9种修复3D打印件翘曲/卷曲的方法 - PLA, ABS, PETG & Nylon

    取决于你有什么样的模型,它可以成功地工作并节省大量的时间,但对于具有大量几何形状的更复杂的模型,它可能会导致失败,所以要记住这一点。

    它成功地将11个小时的3D打印时间缩短到3小时30分钟左右,令人印象深刻!

    5.墙体厚度/外壳

    在改变这些设置之前,你需要了解壁厚和填充物密度之间的关系。

    当你在这两个设置之间有一个良好的比例,它将确保你的3D模型不会失去它的结构能力,并允许打印成功。

    这将是一个逐步的试错经验,你可以记下导致打印失败的比率,以及伟大的打印质量和减少打印时间的完美平衡。

    如果你的设置是低填充密度和低壁厚,你的印刷品将更有可能因强度低而失败,所以你只想在创造不需要强度的产品时调整这些设置,如原型和展示模型。

    在设置中减少你的印刷品的壳数/周数,肯定会加快印刷时间。 你要玩弄这些设置,找到什么数字能给你一个好的强度,同时尽可能地保持低。

    壁线数为3,壁厚为喷嘴直径的两倍(通常为0.8毫米),对于大多数3D打印来说应该是完全没问题的。

    有时你的墙壁和外壳会出现问题,所以我写了一篇关于如何修复墙壁& 填充物之间的缝隙的文章,以了解一些故障排除方法。

    6.动态图层高度/自适应图层设置

    图层高度实际上可以根据图层的角度自动调整。 这被称为自适应图层或动态图层高度,这是你可以在Cura中找到的一个伟大的功能。 它可以加速并为你节省相当多的打印时间,而不是使用传统的分层方法。

    它的工作原理是,它确定哪些区域有明显的曲线和变化,并根据该区域打印较薄或较厚的层。 弯曲的表面将用较薄的层打印,所以它们看起来仍然很光滑。

    在下面的视频中,Ultimaker在Cura上做了一个视频,展示了这个设置为你节省打印时间的出色能力。

    他们在有和没有自适应层设置的情况下打印了一个国际象棋,并记录了时间。 在正常设置下,打印花了2小时13分钟,在打开设置的情况下,打印只花了1小时33分钟,减少了30%!

    7.在一次打印中打印多个对象

    另一个加快打印时间的方法是利用打印床上的所有空间,而不是一次做一个打印。

    实现这一目标的一个好方法是使用切片机中的居中排列功能。 它可以使打印速度有很大的不同,并避免你不得不重置然后重新加热你的打印机,从而占用宝贵的时间。

    现在,对于使用一半以上打印空间的印刷品,你将无法做到这一点,但如果你打印的是小型印刷品,你应该能够在打印床上多次复制和粘贴设计。

    根据你的印刷品的设计,你可以玩玩方向,这样你可以以最佳方式利用你的印刷空间。 利用你的印刷床的高度等等。

    当涉及到较小的打印机时,你将无法像大型打印机那样做好这种方法,但总体上仍应更有效率。

    8.取消或减少支持

    你的打印机挤出的支撑材料越多,打印的时间就越长,所以打印完全不需要支撑的物体是个好办法。

    你可以采取各种技术来设计不需要支持的对象,或者说把大部分的支持都拿走。

    人们创造的许多设计都是专门制作的,因此不需要支撑物。 这是一种非常有效的3D打印方式,通常不会牺牲质量或强度。

    为你的模型使用最佳方向可以帮助大大减少支撑物,特别是当你考虑到那些45°的悬角时。一个伟大的方法是调整方向,然后使用定制的支撑物来支撑你的模型,在它需要的地方。

    你可以看看我的文章,关于3D打印的零件的最佳方向。

    有了一些很好的校准,你实际上可以3D打印出远远超过45°的悬垂,有些甚至可以达到70°以上,所以尽量把你的温度和速度设置调到最好。

    与在一个零件中打印多个对象有关,一些人在分割模型并在同一打印件上打印时,看到他们的3D打印速度有所提高。

    如果你在正确的地方分割模型并确定它们的方向,这在许多情况下可以消除对支撑物的需求。 你必须在事后将这些碎片粘在一起,这确实会增加你的后期处理时间。

    另一个被曝光的设置是Cura中的填充层厚度设置。 当你想到你的3D打印作品时,你实际上并没有看到填充物吧? 这意味着它对质量设置并不重要,所以如果我们使用更厚的层,我们可以更快地打印。

    它的工作原理是为某些层打印你正常的填充层,然后不为其他层打印填充层。

    你应该把你的填充层厚度设置为你的层高的倍数,所以如果你的层高是0.12毫米,就选择0.24毫米或0.36毫米,不过如果你不这样做,它将被四舍五入为最接近的倍数。

    请看下面的视频,了解完整的解释。

    通过降低质量来提高打印速度

    1.使用较大的喷头

    这是一个提高打印速度和进给率的简单方法。 使用更大的喷嘴是一个更快地打印物体的简单方法,但你会看到质量的下降,表现为明显的线条和更粗糙的表面。

    当你用0.2毫米的喷嘴打印时,你每次都要在打印表面上放置细小的层,所以要达到1毫米的高度,需要在该区域进行5次挤压。

    如果你不确定多久更换一次喷嘴,请查看我的文章When & How Often Should You Change Your Nozzle On Your 3D Printer? 许多人发现它对解决这个问题很有帮助。

    与0.5毫米的喷嘴相比,它只需要2个,所以你可以看到喷嘴的大小在很大程度上影响了印刷时间。

    喷嘴的大小和层高有一定的关系,一般准则是层高最多为喷嘴直径的75%。

    因此,用0.4毫米的喷嘴,你会有一个0.3毫米的层高。

    提高你的打印速度和降低你的质量并不一定是一个缺点。

    根据你的模型和你的设计要求,你可以选择不同的喷嘴尺寸,对你有利。

    薄层的印刷品更有可能对最终物体的牢固性产生负面影响,所以当你想要强度时,你可以挑选一个更大的喷嘴,增加层高,以获得更坚硬的基础。

    如果你的3D打印之旅需要一套喷嘴,我会推荐TUPARKA 3D打印机喷嘴套件(70Pcs)。 它配备了高达60个MK8喷嘴,适合你的标准Ender 3、CR-10、MakerBot、Tevo Tornado、Prusa i3等,同时还有10个喷嘴清洁针。

    在这个价格具有竞争力的喷嘴套件中,你将得到:

    • 4x 0.2毫米喷嘴
    • 4x 0.3毫米喷嘴
    • 36x 0.4mm喷嘴
    • 4x 0.5毫米喷嘴
    • 4x 0.6毫米喷嘴
    • 4x 0.8毫米喷嘴
    • 4x 1毫米的喷嘴
    • 10根清洁针

    See_also: PLA真的安全吗? 动物、食物、植物及更多

    2.增加层高

    在3D打印中,打印物体的分辨率或质量通常由你设置的层高决定。 层高越低,打印出来的清晰度或质量就越高,但会导致打印时间更长。

    例如,如果你以0.2毫米的层高打印一个物体,然后以0.1毫米的层高打印同一个物体,你实际上是将打印时间翻倍。

    原型和不常出现的功能性印刷品通常不需要很高的质量,所以使用较高的层高是有意义的。

    如果你想打印一个将被展示的物体,你希望它是美观的、光滑的、质量好的,所以这些东西最好用更细的层高来打印。

    你可以安全地移动到喷嘴直径的75%-80%左右,仍然可以成功地打印出你的模型,而不会损失太多的质量。

    3.增加挤压宽度

    BV3D:Bryan Vines最近通过利用更宽的挤出宽度,成功地在19小时的3D打印中节省了5个小时。 请看下面的视频,看看它是如何工作的。

    你可以节省大量的时间,但打印质量会有所下降,尽管在某些情况下不会太明显。 他把他的挤出宽度设置从0.4毫米改为0.65毫米,喷嘴为0.4毫米。 这可以在Cura的 "线宽 "下或在PrusaSlicer的 "挤出宽度 "设置中完成。

    当它们并排在一起时,我实际上无法分辨出它们的区别,所以看一看,看看你自己是否能做到。

    为什么我的3D打印需要这么长的时间&很慢?

    虽然3D打印被称为快速成型,但在许多情况下,它们确实很慢,需要很长的时间来打印。 3D打印之所以需要很长时间,是因为在稳定性、速度和材料的挤压方面存在限制。

    你可以得到某些型号的3D打印机,称为Delta 3D打印机,众所周知,它的速度非常快,达到200毫米/秒以上的速度,仍然有可敬的质量。

    下面的视频显示了一个3D Benchy,它的打印时间不到6分钟,这比普通3D打印机通常需要的1小时左右的时间要快得多。

    这段视频中的用户真正升级了他原来的Anycubic Kossel Mini Linear 3D打印机,延长了E3D火山,重新制作了惰轮,有一个BMG克隆挤出机,TMC2130步进器,以及其他许多小的调整。

    并非所有的3D打印机都必须是传统意义上的慢速。 你可以使用为速度而生的3D打印机,这样你的3D打印就不会花那么长的时间,也不会像平时那样慢。

    总结

    随着实践和经验的积累,你会找到一个很好的层高,既能提供很好的质量,又能提供合理的印刷时间,但这真的取决于你的偏好和印刷品的用途。

    仅仅使用这些方法中的一种或混合使用,你就可以在你的3D打印旅程中节省大量的时间。 在几年的时间里,这些技术可以轻松地为你节省数以百计的打印时间,所以要好好学习,并在你可以的地方实施。

    当你花时间学习这些东西时,它确实能提高你打印作品的整体性能,因为它有助于你了解3D打印的基础。

    我希望你觉得这篇文章有用,如果你想阅读更多有用的信息,请查看我关于25个最佳3D打印机升级的帖子或如何通过3D打印赚钱的帖子。

    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.