影響3D打印件精度的7個(gè)因素

現(xiàn)在，越來(lái)越多的人開(kāi)始接觸和使用3D打印技術(shù)，然而在使用普通桌面3D打印機(jī)時(shí)，打印精度卻不盡人意，為人所詬病。

那么在3D打印成型過(guò)程中(FDM技術(shù))，到底有哪些因素會(huì)影響成型的精度呢(包括尺寸誤差、幾何誤差及表面粗糙度等)?給大家列舉了7個(gè)方面。

1、材料收縮

材料在3D打印過(guò)程中經(jīng)過(guò)固體—液體—固體 2次相變。當(dāng)材料凝固成形時(shí)，由材料收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力變形將影響成形件精度。

若成形過(guò)程中的材料確定，該種誤差可通過(guò)在切片軟件中，設(shè)定 x、y、z這 3個(gè)方向上的“ 收縮補(bǔ)償因子 ” 進(jìn)行尺寸補(bǔ)償來(lái)消除。

2、噴頭溫度和成形室溫度

噴頭溫度決定了材料的粘結(jié)性能、 堆積性能、 絲材流量以及擠出絲寬度。

既不可太低，使材料粘度加大，擠絲速度變慢;也不可太高，使材料偏向于液態(tài)，粘性系數(shù)變小，流動(dòng)性強(qiáng)，擠出過(guò)快，無(wú)法形成可精確控制的絲。

所以，噴頭溫度的設(shè)定應(yīng)根據(jù)絲材的性質(zhì)在一定范圍內(nèi)選擇，以保證擠出的絲呈熔融流動(dòng)狀態(tài)。

成形室的溫度會(huì)影響到成形件的熱應(yīng)力大小，溫度過(guò)高，雖然有助于減少熱應(yīng)力，但零件表面易起皺;而溫度太低，從噴嘴擠出的絲驟冷將使成形件熱應(yīng)力增加，易引起零件翹曲變形。

為了順利成形，打印ABS時(shí)，一般成形室溫度保持在 55 ℃為佳，但PLA的話(huà)，盡量保持通風(fēng)散熱為佳，不能保溫。

3、分層厚度

也就是切片時(shí)的層厚/層高，由于每層有一定厚度，會(huì)在成形后的實(shí)體表面產(chǎn)生明顯的臺(tái)階紋(層厚越高越明顯)，將直接影響成形后實(shí)體的尺寸誤差和表面粗糙度。

對(duì)FDM工藝來(lái)說(shuō)，這是一種原理性誤差，要完全消除臺(tái)階是不可能的，只能通過(guò)設(shè)定較小的分層厚度來(lái)減少臺(tái)階效應(yīng)。

4、補(bǔ)償量

這是指零件實(shí)際加工輪廓線(xiàn)與理想輪廓線(xiàn)之間的距離值，對(duì)于精度要求高的模型，一般建模就要盡量給出補(bǔ)償，尤其是內(nèi)孔。

該值的設(shè)定與擠出絲的直徑、機(jī)器性能等有關(guān)，需要自己摸索。

5、擠出速度與填充速度

在填充速度合理匹配范圍內(nèi)，隨著擠出速度增大，擠出絲的截面寬度逐漸增加，當(dāng)擠出速度增大到一定值，擠出的絲可能會(huì)粘附于噴嘴外圓錐面，剮蹭到模型外表面，影響美觀(guān)。

填充速度比擠出速度快，則材料填充不足，出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，難以成形。相反，填充速度比擠出速度慢，熔絲堆積在噴頭上，使成形面材料分布不均勻，表面會(huì)有疙瘩，影響造型質(zhì)量。

因此，填充速度與擠出速度之間應(yīng)在一個(gè)合理的范圍內(nèi)匹配，應(yīng)滿(mǎn)足vj / vt = a1~a2 (式中： a1 為出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象的臨界值; a2 為出現(xiàn)粘附現(xiàn)象的臨界值; vj為擠出速度; vt為填充速度)。

6、成形時(shí)間

每層的成形時(shí)間與填充速度、該層的面積大小、形狀的復(fù)雜度有關(guān)。若層面積小，形狀簡(jiǎn)單，填充速度快，則該層成型的時(shí)間就短。相反，時(shí)間就長(zhǎng)。

過(guò)快的成型會(huì)影響打印效果，在打印時(shí)，控制好每層的成形時(shí)間，才能獲得精度較高的成形件。

7、開(kāi)啟和關(guān)閉延時(shí)

即絲材堆積的起停效應(yīng)，主要是以絲材堆積截面的變化體現(xiàn)出來(lái)，這種堆積截面的不一致，容易造成絲材堆積平面的不平整，出現(xiàn)空洞、拉絲等質(zhì)量缺陷。

最常見(jiàn)的“拉絲” 現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響到打印件的外表面，處理起來(lái)非常麻煩。填充層層內(nèi)絲材堆積面的平整性，解決的話(huà)需要出絲速度能夠?qū)崟r(shí)地藕合跟蹤掃描速度，針對(duì)掃描速度的變化作出相應(yīng)的調(diào)整，以使絲材堆積平穩(wěn)可靠，提高絲材的堆積質(zhì)量。