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3D 列印:熱塑性材料熔融沉積成型(FDM)的設計技巧

熱塑性材料熔融沉積成型(FDM)是一種擠出式 3D 列印工藝。在這種技術中,材料的線材會不斷地通過加熱噴嘴進行供給,噴嘴將材料加熱融化。噴嘴以逐層堆疊的方式移動,逐層沉積材料,形成預期物體的形狀,直至物體完成。

以下是針對 FDM 3D 列印的主要設計小貼士:

尺寸限制

熱塑性材料熔融沉積成型(FDM)能夠列印體積高達 914 x 610 x 914 毫米的部件。另一方面,最小可列印特徵尺寸為 0.2 毫米。可達到的公差為 ±0.3%(最小 0.3 毫米)。

支撐結構

熱塑性材料熔融沉積成型(FDM)透過逐層堆疊構建部件。如果頂層缺乏足夠的支撐層支撐,很可能會發生塌陷現象,特別是在橋梁和懸挑等特徵中。

在熱塑性材料熔融沉積成型(FDM)中,橋梁指的是在兩個錨點之間建立水平層。這些層在列印過程中容易下垂,因為它們下方沒有支撐層。解決這個問題的方法之一是減少錨點之間的距離;另一種方法是設計支撐結構,在列印過程中提供支撐,並在最終產品中移除這些結構。

橋梁的支撐結構

懸挑

懸挑指的是列印的層僅在一側部分由下方層支撐的情況。如果支撐不足,可能導致彎曲、捲曲、膨脹以及層間附著不良等問題。當懸挑與垂直線的夾角為 45° 或以下時,這些問題通常不會出現,因為在此角度下,下方層仍能提供約 50% 的支撐。對於更陡的懸挑,則必須包括支撐結構,以確保列印穩定性和部件品質。

無支撐的懸挑必須小於 45°

支撐結構對於特定特徵至關重要,但它們會導致材料浪費和較長的列印時間。在移除時,支撐結構還可能在最終產品上留下痕跡。為了避免使用支撐結構,您可以將模型分割成單獨的設計,分別列印各個部件,然後在列印完成後進行組裝。

在擠出過程中列印孔可能比較棘手。熱塑性材料熔融沉積成型(FDM)通常會列印出尺寸偏小的孔,因為每層列印的周長會壓縮前一層的周長。尺寸縮小的程度取決於列印噴嘴的尺寸以及要列印的孔直徑,因為尺寸縮小與孔徑與噴嘴直徑的比例成正比。

通常情況下,切片軟件會事先考慮到尺寸偏小的問題。然而,精確度可能會有所不同。如果孔的精度非常重要,可以在列印完成後進行鑽孔。

象腳

在熱塑性材料熔融沉積成型(FDM)列印過程中,噴嘴在列印時會壓縮材料層,使得與前一層接觸的零件底部產生一個擴口,通常稱為「象腳」。這會影響部件的整體尺寸精度。可以透過在與建構平台接觸的部件底部添加圓角來避免象腳現象。

在設計底部時加上圓角,以防止象腳現象。

轉角

熱塑性材料熔融沉積成型(FDM)列印機的噴嘴是圓形的,因此所有銳邊和轉角在列印時都會被稍微圓角化,圓角的半徑大小與列印噴嘴的尺寸相等。對於非配合部件來說,這通常不是問題。然而,在設計配合部件時,考慮到圓角邊緣是非常重要的,以確保部件能夠正確配合。


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