如何在FDM 3D打印中獲得更好的美學(xué)效果？

魔猴君  知識堂   4小時前

在使用長絲沉積技術(shù)的 3D 打印部件上，我們經(jīng)常可以觀察到打印所需支撐的某些偽影、層線和痕跡。這些視覺缺陷有時會很煩人，我們很快就會想要改善 FDM 打印部件的美觀性。

如果您曾經(jīng)嘗試過自己改善 FDM 3D 打印結(jié)果，您可能知道這是一個涉及多個步驟的過程，每個步驟都具有挑戰(zhàn)性。然而，通過在打印前、打印中和打印后采取適當(dāng)?shù)淖龇ǎ梢垣@得更干凈、更專業(yè)的結(jié)果。

圖1、獲得美麗的效果取決于打印本身以及前后步驟。

打印前的準(zhǔn)備

甚至在 3D 打印之前，某些參數(shù)就會發(fā)揮作用，以確保最終零件的質(zhì)量。兩個主要因素是3D打印機和所用的材料。

對于長絲而言，其吸收的水分會導(dǎo)致打印缺陷，例如氣泡或裂紋，從而影響表面光潔度。為避免這種情況，建議在打印前使用專用機器、除濕機或?qū)⑵浞湃氲蜏乜鞠渲懈稍餆艚z。

在打印機方面，清潔打印床至關(guān)重要。清潔的表面可確保更好的附著力和均勻的首層涂層。定期使用異丙醇或脫脂皂清潔托盤以去除殘留物。

確保床身正確調(diào)平也很重要，可以手動調(diào)平，或者如果打印機有自動調(diào)平功能，則使用自動調(diào)平功能。還要調(diào)整噴嘴相對于板材的高度（小步移動或 Z 軸偏移），以確保最佳的第一層。

最后，定期維護打印機有助于最大限度地提高其獲得良好、可重復(fù)的結(jié)果的機會。此維護范圍從整體清潔（板、軸、擠出機、熱端等）到潤滑軸，包括機械調(diào)整，例如擠出機壓力、皮帶張力和調(diào)整帶有 V 型輪的打印機上的偏心螺母。

圖2、為了獲得沒有振鈴或重影偽影的美麗效果，必須正確維護您的 3D 打印機。

切片提示和打印設(shè)置

切片是 3D 打印的關(guān)鍵步驟，因為這是您準(zhǔn)備零件和調(diào)整所有打印參數(shù)的時刻。為了確保最佳效果，零件方向是一項關(guān)鍵的調(diào)整，它會影響表面光潔度和制造支撐的需求。定位部件以盡量減少懸垂，從而減少需要支撐的區(qū)域，這將改善最終的美觀度。

在某些情況下，幾何形狀復(fù)雜且難以打印的部件可以通過將其分成多個部分，然后在打印后將它們連接起來而更容易制造。大多數(shù)現(xiàn)代切片機允許您沿軸線分割碎片并創(chuàng)建接頭以便于粘合時對齊。將復(fù)雜零件分成多個部分可以減少對支撐的需求并提高表面質(zhì)量。

切片過程中需要調(diào)整的一些打印參數(shù)，例如打印速度、層高、填充（圖案、密度、與周邊重疊）以及內(nèi)壁和外壁的打印順序。

層高是一個可以提高打印速度或快速提高質(zhì)量的參數(shù)。層數(shù)越高，層數(shù)越少，打印完成的速度越快。相反，層數(shù)越多，通過減少曲面和斜面的階梯效應(yīng)，質(zhì)量得到改善的程度就越大。

圖3、采用線沉積技術(shù)的 3D 打印部件的各層通常肉眼可見。層高越大，這些層越容易區(qū)分。

降低速度，尤其是外層的速度，可以提高精度和表面質(zhì)量。根據(jù)零件的復(fù)雜程度和所用材料調(diào)整速度。

打印填充是關(guān)于打印美觀度的一個經(jīng)常被忽視的參數(shù)。盡管填充物是內(nèi)部的并且在打印完成后被隱藏，但它作為上面各層的穩(wěn)定基礎(chǔ)，有助于整體打印的成功。有各種適合特定需求的圖案，例如，陀螺儀可以提高 Z 方向強度，而閃電填充可作為內(nèi)部自動支撐，大大減少使用的填充量。調(diào)整填充物和墻壁之間的重疊百分比以確保最佳的強度和美觀度也可能很重要。

切片時還可以調(diào)整擠壓溫度和材料冷卻。成功找到擠出溫度和冷卻之間的平衡非常重要：溫度過高會導(dǎo)致表面粗糙，而溫度過低會影響層間粘附并對機械性能產(chǎn)生負(fù)面影響。根據(jù)所用材料和所需結(jié)果調(diào)整這些設(shè)置，以獲得堅固性和美觀性之間的最佳平衡。

圖4、對于某些部件，需要使用支撐才能確保打印成功。

增加墻壁數(shù)量可以改善外部裝修。同樣，優(yōu)化頂層和底層的數(shù)量可以確保表面光滑均勻。除了前面提到的所有元素之外，還有一些更高級的切片設(shè)置可供考慮，以提高打印件的美觀度：

先打印外圍再打印內(nèi)部：此技術(shù)通過先打印外壁，再打印內(nèi)壁來提高輪廓的準(zhǔn)確性。

可變層高：對于詳細(xì)區(qū)域使用較薄的層，對于不太明顯的部分使用較厚的層，可以優(yōu)化打印質(zhì)量和時間。

使用不同的材料作為支撐界面：通過使用與打印其余部分不同的材料作為支撐界面，可以減少界面與打印本身之間的距離，從而確保更好的效果。例如，PLA 和 PETG 是很好的材料，可以一起使用以獲得更好看的打印件。

后處理技術(shù)

打印完成后，有時需要進行后處理以改善 3D 打印部件的外觀和感覺。根據(jù)所使用的材料和所需的光潔度，可以采用不同的方法來平滑表面、隱藏層線甚至增強零件的堅固性。從打磨到噴漆、粘合以及樹脂涂抹或熱拋光等更先進的技術(shù)，每種解決方案都提供了美觀和功能的改進。

打磨和平滑

打印后，打磨是使表面光滑的常用方法。首先使用粗砂紙（約 100-200）去除最明顯的缺陷，然后使用更細(xì)的砂紙（400-600）進一步打磨表面。使用非常細(xì)的砂礫（1000 或更高）進行打磨，以獲得絲滑的效果。為了獲得超光滑的表面，您可以使用拋光劑。在打磨零件之前，您可以用填料填充組裝零件之間的孔洞和接縫，并用噴涂填料底漆填充層之間的微間隙，以使后期處理更容易。其他類似的后處理的有效方法還有噴砂或者噴砂。

圖5、打磨是改善表面光潔度的有效后處理方法。

涂裝和精加工

涂漆之前，先涂上底漆并輕輕打磨表面，以確保更好的附著力。選擇適合房間材質(zhì)的油漆，并均勻涂抹以獲得專業(yè)的效果。刷子或噴槍繪畫可以獲得細(xì)致的效果，而噴漆可以均勻、快速地覆蓋大面積。

組裝和粘合

當(dāng)連接分裂部件時，選擇合適的粘合劑至關(guān)重要。氰基丙烯酸酯膠水（也稱為強力膠或超級膠水）可快速凝固，非常適合小型 PLA 或 PETG 部件。為了獲得更強的粘合力，尤其是在較大面積上，使用雙組分環(huán)氧膠是一個不錯的選擇。對于 ABS 部件，采用丙酮化學(xué)焊接技術(shù)可以將各個元素融合在一起，形成一個看不見且耐用的組件。還有基于化學(xué)焊接原理的粘合劑，專門用于 3D 打印，可用于各種材料（例如 3D Gloop）。

另一個解決方案是從設(shè)計階段開始規(guī)劃聯(lián)鎖或螺絲系統(tǒng)。在零件上直接印制的榫頭和榫眼有助于它們的對齊，并加強了它們的支撐。還可以集成熱熔金屬螺紋嵌件，以實現(xiàn)可拆卸且堅固的組件。

其他精加工技術(shù)

除了打磨和噴漆之外，還有其他技術(shù)可以改善 3D 打印部件的美觀度。例如，熱拋光涉及將表面短暫地暴露在熱風(fēng)槍、噴燈或打火機的熱量中，以撫平天使頭發(fā)和其他微缺陷。此方法對 PETG、ASA 和 ABS 特別有效，但必須小心使用以避免零件扭曲。

圖6、在 FDM 3D 打印中，通常需要組裝零件以實現(xiàn)更大、更復(fù)雜的形狀。 （圖片來源：Prusa 3D）

另一種流行的方法是使用透明或有色環(huán)氧樹脂。這些樹脂通過刷子或浸漬的方式涂抹，填補了不規(guī)則的部分，使表面呈現(xiàn)出光澤和均勻的外觀。該技術(shù)通常用于暴露在潮濕環(huán)境中或需要高端美學(xué)效果的部件。3D樹脂打印所用的UV樹脂也可以以同樣的方式應(yīng)用到零件上，經(jīng)過光聚合后達(dá)到類似的效果。

還有其他后處理方法可以實現(xiàn)卓越的機械或美學(xué)性能，例如水印、電鍍或退火。

FDM 3D 打印由于其入門價格和易于使用而成為一種可獲得的技術(shù)，但要實現(xiàn)最佳的美學(xué)性能則需要在過程的每一步都小心謹(jǐn)慎、嚴(yán)謹(jǐn)。從打印機準(zhǔn)備到后期處理，每個參數(shù)都會影響最終的渲染。干燥燈絲、清潔床、調(diào)整切片參數(shù)以及采用正確的后處理技術(shù)都是生產(chǎn)更美觀、更專業(yè)的零件的必要步驟。

實驗仍然是完善您的打印品的關(guān)鍵。每臺打印機、每種燈絲和每個項目都有自己的特性，測試不同的方法可以幫助您找到最佳設(shè)置。

編譯整理：3dnatives