如何在FDM 3D打印中獲得更好的美學(xué)效果？
魔猴君 知識(shí)堂 7小時(shí)前
在使用長(zhǎng)絲沉積技術(shù)的 3D 打印部件上，我們經(jīng)?？梢杂^察到打印所需支撐的某些偽影、層線和痕跡。這些視覺(jué)缺陷有時(shí)會(huì)很煩人，我們很快就會(huì)想要改善 FDM 打印部件的美觀性。
如果您曾經(jīng)嘗試過(guò)自己改善 FDM 3D 打印結(jié)果，您可能知道這是一個(gè)涉及多個(gè)步驟的過(guò)程，每個(gè)步驟都具有挑戰(zhàn)性。然而，通過(guò)在打印前、打印中和打印后采取適當(dāng)?shù)淖龇?，可以獲得更干凈、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(huì)發(fā)揮作用，以確保最終零件的質(zhì)量。兩個(gè)主要因素是3D打印機(jī)和所用的材料。
對(duì)于長(zhǎng)絲而言，其吸收的水分會(huì)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(jī)器、除濕機(jī)或?qū)⑵浞湃氲蜏乜鞠渲懈稍餆艚z。
在打印機(jī)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(dòng)調(diào)平，或者如果打印機(jī)有自動(dòng)調(diào)平功能，則使用自動(dòng)調(diào)平功能。還要調(diào)整噴嘴相對(duì)于板材的高度（小步移動(dòng)或 Z 軸偏移），以確保最佳的第一層。
最后，定期維護(hù)打印機(jī)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(jī)會(huì)。此維護(hù)范圍從整體清潔（板、軸、擠出機(jī)、熱端等）到潤(rùn)滑軸，包括機(jī)械調(diào)整，例如擠出機(jī)壓力、皮帶張力和調(diào)整帶有 V 型輪的打印機(jī)上的偏心螺母。
圖2、為了獲得沒(méi)有振鈴或重影偽影的美麗效果，必須正確維護(hù)您的 3D 打印機(jī)。
切片提示和打印設(shè)置
切片是 3D 打印的關(guān)鍵步驟，因?yàn)檫@是您準(zhǔn)備零件和調(diào)整所有打印參數(shù)的時(shí)刻。為了確保最佳效果，零件方向是一項(xiàng)關(guān)鍵的調(diào)整，它會(huì)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(guò)將其分成多個(gè)部分，然后在打印后將它們連接起來(lái)而更容易制造。大多數(shù)現(xiàn)代切片機(jī)允許您沿軸線分割碎片并創(chuàng)建接頭以便于粘合時(shí)對(duì)齊。將復(fù)雜零件分成多個(gè)部分可以減少對(duì)支撐的需求并提高表面質(zhì)量。
切片過(guò)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(gè)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(guò)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(jiàn)。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(gè)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(qiáng)度，而閃電填充可作為內(nèi)部自動(dòng)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(qiáng)度和美觀度也可能很重要。
切片時(shí)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(guò)高會(huì)導(dǎo)致表面粗糙，而溫度過(guò)低會(huì)影響層間粘附并對(duì)機(jī)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(jiān)固性和美觀性之間的最佳平衡。
圖4、對(duì)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(jí)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(guò)先打印外壁，再打印內(nèi)壁來(lái)提高輪廓的準(zhǔn)確性。
可變層高：對(duì)于詳細(xì)區(qū)域使用較薄的層，對(duì)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(shí)間。
使用不同的材料作為支撐界面：通過(guò)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(shí)需要進(jìn)行后處理以改善 3D 打印部件的外觀和感覺(jué)。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(lái)平滑表面、隱藏層線甚至增強(qiáng)零件的堅(jiān)固性。從打磨到噴漆、粘合以及樹(shù)脂涂抹或熱拋光等更先進(jìn)的技術(shù)，每種解決方案都提供了美觀和功能的改進(jìn)。
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(jìn)一步打磨表面。使用非常細(xì)的砂礫（1000 或更高）進(jìn)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(huà)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(shí)，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(qiáng)力膠或超級(jí)膠水）可快速凝固，非常適合小型 PLA 或 PETG 部件。為了獲得更強(qiáng)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(gè)不錯(cuò)的選擇。對(duì)于 ABS 部件，采用丙酮化學(xué)焊接技術(shù)可以將各個(gè)元素融合在一起，形成一個(gè)看不見(jiàn)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(gè)解決方案是從設(shè)計(jì)階段開(kāi)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(duì)齊，并加強(qiáng)了它們的支撐。還可以集成熱熔金屬螺紋嵌件，以實(shí)現(xiàn)可拆卸且堅(jiān)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(jī)的熱量中，以撫平天使頭發(fā)和其他微缺陷。此方法對(duì) 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(shí)現(xiàn)更大、更復(fù)雜的形狀。 （圖片來(lái)源：Prusa 3D）
另一種流行的方法是使用透明或有色環(huán)氧樹(shù)脂。這些樹(shù)脂通過(guò)刷子或浸漬的方式涂抹，填補(bǔ)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(shù)脂打印所用的UV樹(shù)脂也可以以同樣的方式應(yīng)用到零件上，經(jīng)過(guò)光聚合后達(dá)到類似的效果。
還有其他后處理方法可以實(shí)現(xiàn)卓越的機(jī)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(jià)格和易于使用而成為一種可獲得的技術(shù)，但要實(shí)現(xiàn)最佳的美學(xué)性能則需要在過(guò)程的每一步都小心謹(jǐn)慎、嚴(yán)謹(jǐn)。從打印機(jī)準(zhǔn)備到后期處理，每個(gè)參數(shù)都會(huì)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(shí)驗(yàn)仍然是完善您的打印品的關(guān)鍵。每臺(tái)打印機(jī)、每種燈絲和每個(gè)項(xiàng)目都有自己的特性，測(cè)試不同的方法可以幫助您找到最佳設(shè)置。
編譯整理：3dnatives
