影響3D打印件精度的7大因素

    上海航天技術研究院高級工程師王聯鳳曾說：今天的3D打印，就像上世紀90年代的互聯網，前端技術、硬件已經積累到一定程度，一旦發展起來，后端的應用規模與產值將會爆發出難以想象的巨大能量。

     現在，越來越多的人開始接觸和使用3D打印技術，然而在使用普通桌面3D打印機時，打印精度卻不盡人意，為人所詬病。

那么在3D打印成型過程中(FDM技術)，到底有哪些因素會影響成型的精度呢(包括尺寸誤差、幾何誤差及表面粗糙度等)?給大家列舉了7個方面。

1材料收縮

材料在3D打印過程中經過固體—液體—固體 2次相變。當材料凝固成形時，由材料收縮而產生的應力變形將影響成形件精度。

    若成形過程中的材料確定，該種誤差可通過在切片軟件中，設定 x、y、z這 3個方向上的“ 收縮補償因子 ” 進行尺寸補償來消除。

2噴頭溫度和成形室溫度

噴頭溫度決定了材料的粘結性能、 堆積性能、 絲材流量以及擠出絲寬度。

既不可太低，使材料粘度加大，擠絲速度變慢;也不可太高，使材料偏向于液態，粘性系數變小，流動性強，擠出過快，無法形成可精確控制的絲。

所以，噴頭溫度的設定應根據絲材的性質在一定范圍內選擇，以保證擠出的絲呈熔融流動狀態。

    成形室的溫度會影響到成形件的熱應力大小，溫度過高，雖然有助于減少熱應力，但零件表面易起皺;而溫度太低，從噴嘴擠出的絲驟冷將使成形件熱應力增加，易引起零件翹曲變形。

    為了順利成形，打印ABS時，一般成形室溫度保持在 55 ℃為佳，但PLA的話，盡量保持通風散熱為佳，不能保溫。

3分層厚度

也就是切片時的層厚/層高，由于每層有一定厚度，會在成形后的實體表面產生明顯的臺階紋(層厚越高越明顯)，將直接影響成形后實體的尺寸誤差和表面粗糙度。

對FDM工藝來說，這是一種原理性誤差，要完全消除臺階是不可能的，只能通過設定較小的分層厚度來減少臺階效應。

4 補償量

這是指零件實際加工輪廓線與理想輪廓線之間的距離值，對于精度要求高的模型，一般建模就要盡量給出補償，尤其是內孔。

該值的設定與擠出絲的直徑、機器性能等有關，需要自己摸索。

5擠出速度與填充速度

在填充速度合理匹配范圍內，隨著擠出速度增大，擠出絲的截面寬度逐漸增加，當擠出速度增大到一定值，擠出的絲可能會粘附于噴嘴外圓錐面，剮蹭到模型外表面，影響美觀。

填充速度比擠出速度快，則材料填充不足，出現斷絲現象，難以成形。相反，填充速度比擠出速度慢，熔絲堆積在噴頭上，使成形面材料分布不均勻，表面會有疙瘩，影響造型質量。

   因此，填充速度與擠出速度之間應在一個合理的范圍內匹配，應滿足vj / vt = a1~a2 (式中： a1 為出現斷絲現象的臨界值; a2 為出現粘附現象的臨界值; vj為擠出速度; vt為填充速度)。

6成形時間

每層的成形時間與填充速度、該層的面積大小、形狀的復雜度有關。若層面積小，形狀簡單，填充速度快，則該層成型的時間就短。相反，時間就長。

過快的成型會影響打印效果，在打印時，控制好每層的成形時間，才能獲得精度較高的成形件。

7開啟和關閉延時

即絲材堆積的起停效應，主要是以絲材堆積截面的變化體現出來，這種堆積截面的不一致，容易造成絲材堆積平面的不平整，出現空洞、拉絲等質量缺陷。

    最常見的“拉絲” 現象，會嚴重影響到打印件的外表面，處理起來非常麻煩。填充層層內絲材堆積面的平整性，解決的話需要出絲速度能夠實時地藕合跟蹤掃描速度，針對掃描速度的變化作出相應的調整，以使絲材堆積平穩可靠，提高絲材的堆積質量。