3D打印球體：如何制作？

魔猴君  知識堂   1天前

融沉積成型(FDM)3D打印機的工作原理是，噴嘴在X、Y和Z軸上移動，在特定位置擠出細絲，并逐漸分層創(chuàng)建部件。雖然FDM打印在某些方面非常有優(yōu)勢，但逐層打印過程有其局限性。

FDM 3D打印機的一個明顯缺點是它們會在與Z軸交叉的曲線上產(chǎn)生“階梯狀”現(xiàn)象。打印過程的其他方面也會限制打印質(zhì)量，例如Z縫、擠出不一致等。

尤其是球體，它是3D打印難度最大的幾何形狀之一，因為它們更容易出現(xiàn)階梯狀線條，如果打印整個球體則需要支撐，而且光滑的曲面意味著無處可藏其他打印缺陷。它們會導致比平常更粗糙的表面，如果是展示品，比如月球的球形模型，這不太可能是您想要的。

逐層打印球體永遠不會完美，但有一些方法可以最大限度地減少缺陷并獲得盡可能干凈的表面。在本文中，魔猴網(wǎng)將和大家一起學習一些3D打印球體的技巧。

一、設計

使用您選擇的CAD程序中的分割工具將模型分成兩半（來源：Jackson O'Connell via All3DP）

打印球體的第一步是正確設計它，實際上有兩種方法可以實現(xiàn)：將其分成兩個或?qū)⑵浔Ａ魹橐粋€整體。將球形分成半球?qū)⑹勾蛴∽兊酶菀?，并且無需支撐，但當您需要將其粘合在一起時會增加后處理時間。（如果您的模型非常小，可能不需要將其分開，只要它粘附在床上即可。）

如果您的球形是較大設計的一部分，請考慮設計單獨打印的部分，稍后再重新連接，這樣您就可以給予球體成功所需的關注。或者，您可以將球形保留在模型中，但在切片時仔細考慮方向。

將球形物體分成兩部分很簡單。首先，打開您最喜歡的3D設計程序并找到球形物體的中心點。然后，使用分割工具（平面或2D草圖）將模型分成兩部分。最后，單獨導出每個部分以單獨打印。最好一次打印一個半球，以避免噴嘴在每個部分之間移動時出現(xiàn)回縮問題。

如果您將球形保留為一個整體，則無需進行特殊的設計準備。只需像往常一樣導出模型，但請注意，您必須在切片機中處理球體底部的懸垂部分。在此基礎上，讓我們繼續(xù)進行切片機設置！

二、切片

較小的層高可以大大減少階梯狀線條的出現(xiàn)（來源：Adam Vicknair via All3DP）

切片模型是打印球體的下一個重要步驟，盡管調(diào)整切片機設置是成功打印的關鍵。打印床打印效果更好、更平滑，意味著后期打磨和后處理更少。

層高

要打印出更平滑的球體，一個非常通用但有用的設置是使用較小的層高。簡而言之，更高的分辨率意味著階梯狀曲線不那么明顯，因為需要使用更多層來構(gòu)建曲線。雖然這會增加打印時間，因為需要額外的層才能達到相同的高度，但通過這種簡單的設置調(diào)整獲得更平滑的表面是值得的！

更精細的細節(jié)和更快的打印速度也可以通過Cura的自適應層高等功能實現(xiàn)；此設置也可用于其他切片機，盡管名稱可能不同。簡而言之，此功能會在整個切片模型中可變地改變層高，以便細節(jié)較少的部件將使用更厚、更快的層打印，而細節(jié)精細的部件將使用更薄的層。這對于球體尤其有用，因為它將在層高之間平滑過渡，從而產(chǎn)生自然、更圓潤的外觀，減少階梯狀。

支撐

打印球體的一個關鍵部分是支撐。理論上，完美的球體只在一個點接觸構(gòu)建板，因此您的打印件可以滾動，而無需額外的結(jié)構(gòu)將其固定到位！3D打印機無法在半空中打印，因此球體的加寬底座需要支撐結(jié)構(gòu)才能將球體打印在上面。如果您將模型分成兩半，則可以避免這種需要，因為每個半球都可以在其平坦的底座上打印。

移除支撐材料后，支撐可能會留下痕跡或粗糙的表面。為了盡量減少對球體表面的影響，請嘗試增加支撐材料和懸垂部分之間的距離。（Cura中的相關設置是“支撐Z距離”和“支撐X/Y距離”。）一位用戶建議的另一個想法是在支撐材料和懸垂部分之間使用表層。

使用筏板或邊緣也可能是一個好主意，可以進一步為球形部件提供床面附著力。筏板和邊緣環(huán)繞支撐結(jié)構(gòu)和接觸構(gòu)建板的球體區(qū)域，以將它們固定在床上。這很重要，因為如果沒有邊緣或筏板，支撐結(jié)構(gòu)可能會在打印過程中掉落！

填充和外殼

殼層越少，允許更多的光線通過（來源：Jackson O'Connell via All3DP）

填充物和外殼是打印件的主要部分，因為它們分別占內(nèi)部填充和外部表面（頂層和底層以及壁）。填充物和外殼數(shù)量對于球體的表面外觀不太重要，但應根據(jù)部件的用途進行設置。例如，這些設置會影響光線穿過物體的方式，如果您要打印月亮燈之類的東西，這將很有幫助。

對于填充，除非部件需要內(nèi)部結(jié)構(gòu)的強度，否則可以使用低于通常的填充密度。這將避免填充圖案滲入墻壁的風險。較低的填充密度也意味著更少的打印時間。

如果您想要一定程度的透明度，請嘗試使用較少數(shù)量的外殼（大約兩個）。也就是說，考慮到太少的外殼以及非常低的填充物會導致填充物的空隙與外殼相接處下垂。為防止這種情況，當填充密度約為10%或更低時，請考慮使用三個或更多外殼。如果您想要一個看起來堅固的表面和更堅固的部件，請增加外殼的數(shù)量。

對于球體，無論其用途如何，始終保持壁層數(shù)與頂層和底層數(shù)相同。這是因為如果一個數(shù)字大于另一個數(shù)字，則球體的權(quán)重將不均勻。

其他切片器建議

激活花瓶模式將使球體保持空心狀態(tài)（來源：Jackson O'Connell via All3DP）

如果您的球形部件不是普通球體，您還需要考慮部件方向。如果您無法將部件一分為二，則下半部分將需要大量支撐，因此請記住，拆除支撐可能會損壞任何細節(jié)。如果您的球體是較大模型的一部分，請嘗試定位模型以盡量減少球體本身所需的支撐。

我們最后一個切片機設置建議是使用花瓶或螺旋模式，只要你的球形物體不需要很堅固?；ㄆ磕Ｊ街淮蛴÷菪挝矬w的周長，非常適合圓柱體和其他圓形的空心物體。這將減少材料消耗和打印時間，讓光線穿過（因為沒有填充）。只要確保不要忘記激活支撐，否則打印可能會失敗。

三、3D打印

這樣你的圈子才不會變成橢圓形（來源：Adam Vicknair via All3DP）

在實際打印球形物體時，沒有太多要討論的內(nèi)容，但在開始打印之前，請檢查打印機的定期維護。這意味著要查看皮帶、噴嘴、床等是否都正常工作。

為了確保球形不會變成雞蛋形狀，請確保在X軸和Y軸上收緊皮帶。皮帶松動會使打印頭或床體移動更松，因此完美的圓形會開始看起來有點橢圓。

不要忘記確保噴嘴干凈整潔，因為部分（或完全）堵塞的噴嘴會導致擠出不一致，并使表面質(zhì)量看起來更差。與任何打印一樣，請記住在開始打印之前將床調(diào)平，這樣第一層才能平整美觀。

最后，考慮使用ABS等材料打印球形物體。雖然其他材料（如PLA）的打印成功率也差不多，但ABS有一個簡單的層平滑選項，因此最終結(jié)果可能更令人印象深刻。如果您有雙擠出打印機，請嘗試使用可溶解材料（如PVA）打印任何支撐材料，因為這將避免因去除支撐而造成的表面損壞。

四、后期處理

打磨時，盡量專注于接縫，不要破壞部件上的任何細節(jié)（來源：RCLifeOn via YouTube）

最后，要對球體進行后處理，您應該嘗試平滑可見的層線。幸運的是，有很多后處理技術(shù)，具體取決于您的打印、材料、設備和經(jīng)驗水平。球體的一些好選擇包括打磨、使用溶劑、拋光和涂層。

您應該采取的第一步是從打印件上去除任何支撐材料。小心地使用美工刀去除粘在模型上的任何支撐物碎片。如果您將模型打印成兩部分，則可能無需去除支撐物，但可以使用強力膠或3D筆等粘合劑將半球粘合在一起。對齊兩半時，要盡可能完美，以實現(xiàn)均勻過渡。

接下來，用砂紙打磨模型，從低粒度（較粗糙）開始，到高粒度（較細）。如果您粘合了兩個半球形部件，請確保平滑它們之間的過渡，并均勻打磨球體的所有區(qū)域，以獲得最佳表面光潔度。

大理石紋或斑點狀的線材有助于隱藏層線?。▉碓矗?/span>Adam Vicknair via All3DP）

如果您使用ABS打印模型，則可以使用丙酮等溶劑為模型添加光滑而有光澤的表面。溶劑的作用是稍微熔化表面以混合各層并去除可見的線條。如果您使用PLA打印部件，則可以使用環(huán)氧樹脂涂層（如XTC-3D）來平滑和完成物體。

最后，您可以對模型進行拋光、噴漆或涂層處理，以完成最后的修飾。噴漆球體可以掩蓋物體上的任何瑕疵，添加或強調(diào)細節(jié)，或改變顏色。若要獲得光澤，請嘗試使用Dremel等旋轉(zhuǎn)工具高速旋轉(zhuǎn)拋光物質(zhì)，或者也可以手工拋光。

這就是如何打印一個在任何地方都看起來很棒的球形物體！

編譯整理：all3dp