3D列印時影響列印精度的原因有哪些?

現在,越來越多的人開始接觸和使用3D列印技術,然而在使用普通桌面3D印表機時,列印精度卻不盡人意,為人所詬病。那麼在3D列印成型過程中(FDM技術),到底有哪些因素會影響成型的精度呢(包括尺寸誤差、幾何誤差及表面粗糙度等)?天易多維3D列印給大家列舉了7個方面。

工具/原料

3D印表機

3D列印材料

影響列印精度的原因有:

材料收縮

材料在3D列印過程中經過固體—液體—固體 2次相變。當材料凝固成形時,由材料收縮而產生的應力變形將影響成形件精度。

若成形過程中的材料確定,該種誤差可通過在切片軟體中,設定 x、y、z這 3個方向上的“ 收縮補償因子 ” 進行尺寸補償來消除。

3D列印時影響列印精度的原因有哪些

噴頭溫度和成形室溫度

噴頭溫度決定了材料的粘結效能、 堆積效能、 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,使材料偏向於液態,粘性係數變小,流動性強,擠出過快,無法形成可精確控制的絲。

所以,噴頭溫度的設定應根據絲材的性質在一定範圍內選擇,以保證擠出的絲呈熔融流動狀態。

成形室的溫度會影響到成形件的熱應力大小,溫度過高,雖然有助於減少熱應力,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力增加,易引起零件翹曲變形。

為了順利成形,列印ABS時,一般成形室溫度保持在 55 ℃為佳,但PLA的話,儘量保持通風散熱為佳,不能保溫。

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分層厚度

也就是切片時的層厚/層高,由於每層有一定厚度,會在成形後的實體表面產生明顯的臺階紋(層厚越高越明顯),將直接影響成形後實體的尺寸誤差和表面粗糙度。

對FDM工藝來說,這是一種原理性誤差,要完全消除臺階是不可能的,只能通過設定較小的分層厚度來減少臺階效應。

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補償量

這是指零件實際加工輪廓線與理想輪廓線之間的距離值,對於精度要求高的模型,一般建模就要儘量給出補償,尤其是內孔。

該值的設定與擠出絲的直徑、機器效能等有關,需要自己摸索。

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擠出速度與填充速度

在填充速度合理匹配範圍內,隨著擠出速度增大,擠出絲的截面寬度逐漸增加,當擠出速度增大到一定值,擠出的絲可能會粘附於噴嘴外圓錐面,剮蹭到模型外表面,影響美觀。

填充速度比擠出速度快,則材料填充不足,出現斷絲現象,難以成形。相反,填充速度比擠出速度慢,熔絲堆積在噴頭上,使成形面材料分佈不均勻,表面會有疙瘩,影響造型質量。

因此,填充速度與擠出速度之間應在一個合理的範圍內匹配,應滿足vj / vt = a1~a2 (式中: a1 為出現斷絲現象的臨界值; a2 為出現粘附現象的臨界值; vj為擠出速度; vt為填充速度)。

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成形時間

每層的成形時間與填充速度、該層的面積大小、形狀的複雜度有關。若層面積小,形狀簡單,填充速度快,則該層成型的時間就短。相反,時間就長。

過快的成型會影響列印效果,在列印時,控制好每層的成形時間,才能獲得精度較高的成形件。

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開啟和關閉延時

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

最常見的“拉絲” 現象,會嚴重影響到列印件的外表面,處理起來非常麻煩。

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