3D打印加工零件打印成功率與支撐有什么關系

我們發現，對于大多數“上拉式” LCD（立體光固化成型）型3D打印機初學者來說，有一個通病。就是在3D打印時，在成型平臺上只打印出支撐，而沒有模型。今天，我們將探討在使用LCD 3D打印機時，這一非常常見的問題。這個問題對于初學者來說比較常見，但是對于一些有經驗的3D打印用戶來說，也并不少見。

通過了解這種現象的潛在原因，我們可以很容易地采用簡單的技巧來解決這個問題。現在，讓我們更詳細地討論一下。

為什么需要支撐？

在深入研究這個主題之前，我們首先要討論一下為什么要在使用光固化3D打印機時添加支撐。有一些細節，值得了解一下。這些并非全部，但根據我們的研究，我們列出了最重要的一些。

懸空情況。很明顯，需要支撐。這在大多數3D打印中都很常見，不僅是光固化。

一些底部是特有的幾何體。模型底層過度固化是很常見的，這樣是為了更好地粘附在成型平臺上。然而，由于增加曝光時間，成型質量會有差異。為了避免這些問題，一般會抬升模型并添加支撐，也防止取模型時破壞模型底部。

打印方向變換時保持截面面積均勻。保持層面橫截面積的均勻過渡是十分重要的。這將有助于避免明顯的層紋。支撐橫截面的增加有助于減緩面積突變所帶來的不利影響，同時也有利于成型時更穩固。

合適的擺放角度。熱門的“上拉式” 式打印機，如Form 2，Anycubic Photon，Wanhao，Peopoly Moai，都有FEP（全氟乙烯丙烯共聚物）或PDMS（聚二甲基硅氧烷）樹脂托盤。每層固化后，FEP或PDMS產生的分離力會對模型施加較高的拉力。這可能導致各種變形，尺寸錯誤，故障等。通過選擇合適的擺放角度和添加更精細的支撐點，就可以減少失敗的可能。

所以，當你把所有的因素都考慮進去的時候，你就可能會在模型周圍生成一系列支撐。

潛在風險及問題

在前面提到的技巧中，即使將整個模型都放置在支撐上也會存在潛在的失敗風險。除了與單個支撐相關的許多參數外，關鍵參數通常是支撐頭的直徑和嵌入深度。

支撐頭直徑(通常小于0.3毫米)較小，更容易地拆除支撐，并在表面留下更少的痕跡，但也更脆弱。相反，較粗的支撐頭(通常大于0.4 – 0.5毫米)強度更大，但拆除后會留下更多明顯的痕跡。支撐頭的大小設置通常取決于模型本身，即從FEP膜上對新生成打印層面的剝離操作。剝離過程中出現的力非常大。它們在很大程度上取決于層面的橫截面積：面積越大，剝離的力越大，支撐頭一般直徑也越大。

如果從FEP膜上剝離打印模型時，剝離的力比將模型固定在支撐上的力要大得多，那么這樣就失敗了。要記住，3D打印過程中，模型是通過逐層疊加成型的，有的時候可能會有及千層，每一層都會對之前打印的所有層面施加一定的壓力。見下圖。

這就是我們要避免的。再看一些可能的解決方案。

打印成功率與支撐的一些關系

基于前面提到的這些問題成因，很自然地就能想到可能的方法來解決這個問題。可以認為，增加支撐的密度或支撐頭直徑有助于避免打印失敗。這在一定程度上是正確的，但答案沒有那么簡單。

值得一提的是，大多數人基于過去的經驗和個人喜好，選擇自己的方式。這里沒有通用或真理似的方法。每一個3D打印模型都有些許差異，需要細心的分析才能獲得高成功率。因此，我們也將分享我們的經驗和可行的建議。但是，這些也需要自我甄別，以適用于不同的情況。讓我們從不同的角度來看解決方案。

1. 較粗的支撐頭

我們通常推薦較粗的支撐頭，即平均0.4-0.5毫米左右，而不是較細的(通常為0.2-0.3毫米)。根據我們的經驗，如果想要用較高的抬升速度快速打印，用更粗的支撐頭更穩妥。

然而，某些情況仍然需要較細的支撐頭，比如模型有很多細小的懸空點，較粗的支撐頭反而會影響接觸點的成型質量。

2. 高/中度密度支撐

如果使用支撐，表面就一定會有可見的痕跡。那為什么不用更多的支撐？如果你想讓表面光滑，可以打磨處理。因此，有的時候添加更多支撐，并沒有給自己增加太多的打磨工作，但成功率卻可以顯著提高。同時，你還可以在對光滑度要求不高的表面添加更多支撐。這樣一來，成功率會大大提高。不過隨著密度的增加，也會增加材料的消耗，并且拆除支撐會更麻煩。

3. 合適的支撐及切片軟件

支撐的質量在很大程度上取決于你所選擇的軟件。像ChiTuBox這樣的軟件幾乎允許你修改所有的支撐參數。通過設置一系列參數，你可以輕松找到最適合的支撐。目前ChiTuBox已經兼容了市面上絕大數光固化機器的切片格式。當然，你可以將加好支撐的STL導入其他軟件切片。

如果自動支撐加的不夠完善，也可以手動添加支撐以保證打印成功率。

4. 相互連接的支撐

這一點經常被忽視。如果使用第三方軟件，請選擇那些允許你將支撐連接在一起，而不是生成單根支撐的軟件，因為支撐之間的這種連接大大降低了支撐變形的幾率。

5. 考慮樹脂特性

樹脂的選擇也是一個重要的環節。例如，選用較硬的樹脂可以展現更好的模型細節，這類樹脂常用于打印帶有復雜細節的模型，這類模型所需的支撐，較精細和支撐頭也較小。較硬的3D打印樹脂在FEP膜層分離過程中不會發生嚴重的變形。這種剛性保證了即使模型特征再小也能被保留下來。同理，彈性材料對支撐及曝光的要求，在很多時候也區別于普通樹脂。

另一方面，具有柔韌性的樹脂也有不同的需求。這種樹脂在3D打印過程中，對于保留支撐和厚支撐頭的彈性，將會發揮功效。此外，如果將其與相互連接的支撐結合，則可以獲得可觀的成功率和出色的打印質量。