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層厚設定對3D打印成型效果的影響與應對

層厚設定對3D打印成型效果的影響與應對

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【摘要】:
目前很多3D打印的過程都是以逐層構建零件為標準的。由于3D打印的累加特性,每層的厚度以類似于像素數確定電視或計算機顯示器分辨率的方式確定打印分辨率。較低的層厚度通常會使零件的表面更光滑。不利之處在于,層厚越低,所需弘瑞3D打印的時間也越長。

目前很多3D打印的過程都是以逐層構建零件為標準的。由于3D打印的累加特性,每層的厚度以類似于像素數確定電視或計算機顯示器分辨率的方式確定打印分辨率。較低的層厚度通常會使零件的表面更光滑。不利之處在于,層厚越低,所需弘瑞3D打印的時間也越長。

對于設計師而言,確定美觀(更光滑的表面)或節省時間(和成本)是否顯得尤為重要。在本文中,我們討論了在3D打印中使用不同的層厚的好處和局限性。

三個利用FDM技術制作的零件(從左到右打印層厚:50、200、300μm)

FDM技術制作的零件放大視圖(從左到右分別為50、200和300微米)

層厚設置的重要性

對于某些3D打印技術,如SLS,材料噴射或SLM / DMLS,選擇層厚不是很重要,因為它們的默認分辨率在大多數應用場景下已經夠用,或者3D打印廠商已經預設了層厚。

但對于FDM和SLA 3D打印技術來說,層厚是一個重要的設計參數,它會影響打印時間,成本,外觀和最終零件的物理性能。通常,以100μm和200μm打印的零件之間的視覺差異很小。100μm的零件將花費兩倍的打印時間(3D打印機將不得不繪制兩倍的橫截面),這將對3D打印成本產生影響。

各種3D打印技術的典型層厚

下表總結了每種最常見的3D打印過程的典型(和“標準”)層厚度:

經典層厚

 

 

在選擇層厚之前,請考慮以下問題:

零件幾何圖形:您的3D模型是否具有曲面或孔?

應用模型:功能或視覺外觀是主要的設計考慮因素嗎?

后期處理:在3D打印后進行模型處理會影響零件特性嗎?

 

曲線和角度

由于3D打印逐層堆疊特性,層厚高低的影響在曲面和傾角上更為明顯,而在垂直表面上則不太明顯。

例如,為了沿水平軸打印孔,3D打印機切片軟件必須將圓形孔切成多層,然后將它們堆疊在一起,從而形成一個看起來像樓梯的非光滑邊緣。這被稱為步進效應,并且在曲率較大的表面上更加突出。如果設計中包含大量曲線,使用較低層厚度的角度或孔將導致零件更精確。

在較大曲率的區域中,步進效應變得更加普遍

注重外觀以及功能性

層厚將影響零件的垂直分辨率,并影響其平滑度。如果主要考慮視覺外觀,則選擇較低的層厚是理想的選擇,因為這將使表面更光滑。另一方面,當3D打印功能型零件時,首選使用較高的層厚,因為這將節省時間和成本,并改善機械性能。例如,以300μm的層厚設定使用PLA材料制作出的零件的強度比以100μm印刷的零件高約20%。

3D打印零件的逐層構造示意圖

后期處理

在確定層厚時,考慮是否對零件進行后處理也很重要。如果零件要打磨,丙酮平整或上漆,則較高的層厚可能是更好的選擇。如果零件將進行后處理,則層厚的設定并不那么重要。

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