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在3D列印的過程中,怎麼樣才能告別支撐啊?

最近開始玩兒3D列印,本來很好的東西,就是被支撐搞的面目全非,有支撐的表面會變得很難看,請問現在有不要支撐的3D列印新技術嗎?


你的問題:不想要加支撐的3D列印。

我的答案:有的,其他人都說了,我就不想重複,但是一個結論,很貴,買不起。

其實你應該想如何處理好這個列印加支撐的問題。

在對3D列印模型進行列印時,我們經常會遇到如果有浮空的模型,該如何處理。而這時,加列印支撐是唯一的選擇,如果不掌握好這個方式,那麼其實可列印的模型則大大減少,也便少了3D列印真正的含義。

先讓我來看看加支撐列印的效果

這麼有魔性的模型,一般來說,需要想想才可能看出這是一個海賊王喬巴的模型,沒錯,就是這樣,一旦模型加了支撐,在沒有後期修改的時候,就是這個醜樣,但是不影響,因為必須加入支撐才能夠完整的列印出來。

看到這個背後圖,知道這個支撐的作用了吧,3D模型喬巴帽子的兩個角,就是必須依靠支撐為基礎,才能完整的列印出來。

那最後經過非暴力拆解,我們得到這樣的一個模型。

可以看到,具體的樣子已經出來,那麼最後就是需要打磨浸泡表面處理這些工序,我們就能得到一個漂亮的模型。

而這裡我們來談談如何設置好這個支持列印:

這個是支撐設置的界面,我們一一來說明一下:

支撐臨界角:也就是說一個懸空斜著飛出去的角度,如果大於設置的角度,則底部會出現支撐柱,那麼一般來說,這個設置值為 60,如果模型難度較大,則適當較少,如40.

支撐數量:這個是指支撐的密度,那麼默認的來說是15.但是我們一般建議增大到30內,越大,則消耗的耗材越多,這個看機器的性能和列印的難度,一般建議20.

x/y軸的距離:也就是直白的說,支撐離模型的距離,默認值為0.7,距離越大,越容易拆除,但是支撐效果越差,距離越近,怎效果越好,但是,但是,越難拆除,不建議小於0.4

Z軸距離:這個是支撐的與實際模型的高度,同樣於x/y軸距離一樣,如果距距離越大,越容易拆除。這個看個人的列印積累的手感和模型的難度,沒有具體之分,如果在沒有經驗的前提下,按著默認的就行了。

好了,說這麼多了,這些就是列印遇到的問題和經驗。

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在現有的技術條件下,我們可以做到一些避免支撐影響模型效果的工作,比如:

(1)在設計過程中,自己加入一些有支撐作用的應力結構;

(2)打列印過程當中,調整模型擺放,減少支撐使用;

(3)使用雙(多)噴頭的機器,以水溶性材料來列印支撐結構。

不過就題主的問題而言,支撐一直是困擾3D列印用戶的大難題,現在也確實出現了一些新技術,在向著無支撐列印目標邁進,根據我整理的資料,發現了大概三種,如果還有更多,希望大家來補充。

(1)Mataerial模式——FDM的驚天逆襲

來自西班牙加太羅尼亞國家建築學會(IAAC)的Petr Novikov 和Sa?aJoki? 和荷蘭的里斯·拉曼實驗室一起,為「反重力建模」做出了卓越的貢獻。這項技術可以通過調整3D列印過程中,機器處理模型傾斜度、平滑度和尖銳角度的方法,讓我們不會再看到列印中的模型在自己面前轟然崩塌的慘劇。

他們的目標是反重力建模技術可以擺脫傳統的製造空間和支撐材料的限制,製造出幾乎所有大小和形狀的物體。

乍一看,這個機械臂粗糙的不像是3D列印器械,倒像是建築工地里的打樁機……但是仔細看它所列印出來的軌跡,不是直立於某一水平面上的,而是浮在空中的!通過中和重力的影響,該團隊突破了現有的3D列印物理極限,實現了任何角度任何方向上的列印!雖然目前列印仍然需要一個支點,但是跟現有的技術相比,已經是巨大的突破。

這項技術可以向外擠壓熱熔型聚合物,這些聚合物材料可以在不同角度瞬間凝固成一個穩定的結構,它可以輕易附著在垂直立面上進行多方向列印,列印出的曲線幾乎可以在空間中自由伸展並且無需支撐。

(2)無錨選擇性激光燒結技術(ASLS)——低溫環境下的SLS,快速燒結金屬粉末提高模型承壓。

如果把列印平台比作一個池塘,那麼3D列印里的支撐就非常像一個「錨」。

謝菲爾德大學高級增材製造研究中心(ADAM)的Neil教授和他的團隊已經開發出一種新的激光燒結技術,通過把低溫熔體金屬粉末燒結成3D列印模型,來擺脫支撐對3D列印結構的束縛,這種技術被稱為「無錨的選擇性激光燒結技術」。

這個概念基於冶金學中的「低共熔合金」,這種合金會在一個較低的溫度(低共熔點)急劇凝固。舉例來說,鋁的熔點是攝氏660度,硅是1414度,但是硅鋁合金的低共熔點溫度只有577度。如果他們能夠進一步加快這一硬化過程,再複雜的幾何形態,在應力點上都可以無需使用額外的支撐。

「當3D列印在一層一層構建新模型的時候,很大的一個障礙是模型需要依靠支撐進行構建,支撐就像是一個「錨」,模型的列印需要圍繞這個錨點來進行構建,只有這樣機器才能列印出懸伸出去的部分,而我們就在改變這種傳統的做法。」Neil教授如是說。

上圖顯示了這種技術的簡略過程:先加熱粉床,混合兩種粉末;激光將兩種粉末燒結成新的共熔合金;最後把粉床溫度控制在低共熔點溫度上,保持模型溫度均勻冷卻。

該團隊目前還在探索在一個較高溫度上,實驗材料鋁粉的性狀變化問題,目前已經取得了實質性的進展。

在利用SLS技術進行列印的時候,為了轉移或減小某一結構上過大的壓力,通常的方法是在此處增加一個錨點(即設置一個支撐),但是ASLS的對策是在低溫狀態急速固化模型來應對壓力。

(3)分散式凝膠列印技術(GDP)——FDM和SLA的跨界組合

以色列公司MASSIVit 3D最近針對列印大型物件,研發了一種獨特的3D列印技術,尤其適合需要很多支撐的懸挑和多角的結構。

分散式凝膠列印技術所用的印表機需要一個可移動的起重機架來輔助紫外光源照射光敏材料。一旦紫外線照射到某個區域,該區域內的光敏性凝膠就會快速固化成堅硬的聚合物。結合該公司的專有軟體和特殊光敏性凝膠,分散式凝膠列印技術可以在沒有支撐的情況下輕易列印模型的直立牆壁和天花板。

這項技術結合了FDM和SLA的雙重優點,它使用類似FDM的工作方式,以SLA的工作原理進行列印。請把FDM機器的噴頭想像成一個UV燈,這個燈沿著列印路徑飛快移動,固化路徑上的凝膠。

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3d印表機列印時需要支撐的原因是:以使用PLA作為列印材料舉例,列印頭將PLA融化後擠出,在擠出時由於沒能在很短的時間裡硬化,因此需要有支撐為其提供平台。其中一個解決方法就是使用在擠出後很短時間內就完全硬化的材料進行列印,這樣就不需要其正下方有支撐。


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