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层厚设定对3D打印成型效果的影响与应对

层厚设定对3D打印成型效果的影响与应对

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【摘要】:
目前很多3D打印的过程都是以逐层构建零件为标准的。由于3D打印的累加特性,每层的厚度以类似于像素数确定电视或计算机显示器分辨率的方式确定打印分辨率。较低的层厚度通常会使零件的表面更光滑。不利之处在于,层厚越低,所需弘瑞3D打印的时间也越长。

目前很多3D打印的过程都是以逐层构建零件为标准的。由于3D打印的累加特性,每层的厚度以类似于像素数确定电视或计算机显示器分辨率的方式确定打印分辨率。较低的层厚度通常会使零件的表面更光滑。不利之处在于,层厚越低,所需弘瑞3D打印的时间也越长。

对于设计师而言,确定美观(更光滑的表面)或节省时间(和成本)是否显得尤为重要。在本文中,我们讨论了在3D打印中使用不同的层厚的好处和局限性。

三个利用FDM技术制作的零件(从左到右打印层厚:50、200、300μm)

FDM技术制作的零件放大视图(从左到右分别为50、200和300微米)

层厚设置的重要性

对于某些3D打印技术,如SLS,材料喷射或SLM / DMLS,选择层厚不是很重要,因为它们的默认分辨率在大多数应用场景下已经够用,或者3D打印厂商已经预设了层厚。

但对于FDM和SLA 3D打印技术来说,层厚是一个重要的设计参数,它会影响打印时间,成本,外观和最终零件的物理性能。通常,以100μm和200μm打印的零件之间的视觉差异很小。100μm的零件将花费两倍的打印时间(3D打印机将不得不绘制两倍的横截面),这将对3D打印成本产生影响。

各种3D打印技术的典型层厚

下表总结了每种最常见的3D打印过程的典型(和“标准”)层厚度:

经典层厚

 

 

在选择层厚之前,请考虑以下问题:

零件几何图形:您的3D模型是否具有曲面或孔?

应用模型:功能或视觉外观是主要的设计考虑因素吗?

后期处理:在3D打印后进行模型处理会影响零件特性吗?

 

曲线和角度

由于3D打印逐层堆叠特性,层厚高低的影响在曲面和倾角上更为明显,而在垂直表面上则不太明显。

例如,为了沿水平轴打印孔,3D打印机切片软件必须将圆形孔切成多层,然后将它们堆叠在一起,从而形成一个看起来像楼梯的非光滑边缘。这被称为步进效应,并且在曲率较大的表面上更加突出。如果设计中包含大量曲线,使用较低层厚度的角度或孔将导致零件更精确。

在较大曲率的区域中,步进效应变得更加普遍

注重外观以及功能性

层厚将影响零件的垂直分辨率,并影响其平滑度。如果主要考虑视觉外观,则选择较低的层厚是理想的选择,因为这将使表面更光滑。另一方面,当3D打印功能型零件时,首选使用较高的层厚,因为这将节省时间和成本,并改善机械性能。例如,以300μm的层厚设定使用PLA材料制作出的零件的强度比以100μm印刷的零件高约20%。

3D打印零件的逐层构造示意图

后期处理

在确定层厚时,考虑是否对零件进行后处理也很重要。如果零件要打磨,丙酮平整或上漆,则较高的层厚可能是更好的选择。如果零件将进行后处理,则层厚的设定并不那么重要。