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影响3D打印件精度的7大因素

政府采购信息网作者：发布于：2016-12-08 10:41:23 来源：中国教育装备网

　　上海航天技术研究院高级工程师王联凤曾说：今天的3D打印，就像上世纪90年代的互联网，前端技术、硬件已经积累到一定程度，一旦发展起来，后端的应用规模与产值将会爆发出难以想象的巨大能量。

　　现在，越来越多的人开始接触和使用3D打印技术，然而在使用普通桌面3D打印机时，打印精度却不尽人意，为人所诟病。

　　那么在3D打印成型过程中(FDM技术)，到底有哪些因素会影响成型的精度呢(包括尺寸误差、几何误差及表面粗糙度等)?给大家列举了7个方面。

　　1材料收缩

　　材料在3D打印过程中经过固体—液体—固体 2次相变。当材料凝固成形时，由材料收缩而产生的应力变形将影响成形件精度。

　　若成形过程中的材料确定，该种误差可通过在切片软件中，设定 x、y、z这 3个方向上的“ 收缩补偿因子 ” 进行尺寸补偿来消除。

　　2喷头温度和成形室温度

　　喷头温度决定了材料的粘结性能、堆积性能、丝材流量以及挤出丝宽度。

　　既不可太低，使材料粘度加大，挤丝速度变慢;也不可太高，使材料偏向于液态，粘性系数变小，流动性强，挤出过快，无法形成可精确控制的丝。

　　所以，喷头温度的设定应根据丝材的性质在一定范围内选择，以保证挤出的丝呈熔融流动状态。

　　成形室的温度会影响到成形件的热应力大小，温度过高，虽然有助于减少热应力，但零件表面易起皱;而温度太低，从喷嘴挤出的丝骤冷将使成形件热应力增加，易引起零件翘曲变形。

　　为了顺利成形，打印ABS时，一般成形室温度保持在 55 ℃为佳，但PLA的话，尽量保持通风散热为佳，不能保温。

　　3分层厚度

　　也就是切片时的层厚/层高，由于每层有一定厚度，会在成形后的实体表面产生明显的台阶纹(层厚越高越明显)，将直接影响成形后实体的尺寸误差和表面粗糙度。

　　对FDM工艺来说，这是一种原理性误差，要完全消除台阶是不可能的，只能通过设定较小的分层厚度来减少台阶效应。

　　4 补偿量

　　这是指零件实际加工轮廓线与理想轮廓线之间的距离值，对于精度要求高的模型，一般建模就要尽量给出补偿，尤其是内孔。

　　该值的设定与挤出丝的直径、机器性能等有关，需要自己摸索。

　　5挤出速度与填充速度

　　在填充速度合理匹配范围内，随着挤出速度增大，挤出丝的截面宽度逐渐增加，当挤出速度增大到一定值，挤出的丝可能会粘附于喷嘴外圆锥面，剐蹭到模型外表面，影响美观。

　　填充速度比挤出速度快，则材料填充不足，出现断丝现象，难以成形。相反，填充速度比挤出速度慢，熔丝堆积在喷头上，使成形面材料分布不均匀，表面会有疙瘩，影响造型质量。

　　因此，填充速度与挤出速度之间应在一个合理的范围内匹配，应满足vj / vt = a1~a2 (式中： a1 为出现断丝现象的临界值; a2 为出现粘附现象的临界值; vj为挤出速度; vt为填充速度)。

　　6成形时间

　　每层的成形时间与填充速度、该层的面积大小、形状的复杂度有关。若层面积小，形状简单，填充速度快，则该层成型的时间就短。相反，时间就长。

　　过快的成型会影响打印效果，在打印时，控制好每层的成形时间，才能获得精度较高的成形件。

　　7开启和关闭延时

　　即丝材堆积的起停效应，主要是以丝材堆积截面的变化体现出来，这种堆积截面的不一致，容易造成丝材堆积平面的不平整，出现空洞、拉丝等质量缺陷。

　　最常见的“拉丝” 现象，会严重影响到打印件的外表面，处理起来非常麻烦。填充层层内丝材堆积面的平整性，解决的话需要出丝速度能够实时地藕合跟踪扫描速度，针对扫描速度的变化作出相应的调整，以使丝材堆积平稳可靠，提高丝材的堆积质量。

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