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[转贴]一名高二学生关于FDM 3D打印机降低打印纹路以及精度和速度的个人思路拓展

来源:e键打印   发布时间:2016-12-12 10:39:34   浏览次数:

[转贴]一名高二学生关于FDM 3D打印机降低打印纹路以及精度和速度的个人思路拓展


相信大家用的最多的3D打印技术就是熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)技术了吧!这种技术拥有着耗材价格便宜且便于更换,工艺简单,操作环境整洁等优点,所以无论是三角洲,还是RepRap,都应用的这种技术。


但是,这种技术还有着一些缺点,其中一项,就是打印的东西会有一层一层的纹路,从而影响精度和视觉效果。


就我所获得的信息来看,由于FDM打印机的结构特性决定了这种纹路不可能被避免,只能被缩小直到无法察觉。而目前处理的方式无非两种:减小层高和溶剂后期处理。但是前者的代价是每提高一倍精度(这里指纹路的不可见度),就要多付出一倍的时间,这对本来速度就不高的3D打印来说,无疑是雪上加霜;后者的确可以很有效的去除纹路,但是用溶剂溶解掉多余的部分这个过程不仅增加了工作量,还十分复杂,一旦操作不当就会毁掉整个模型,最后,这样做还会使模型丧失一部分细节。


那么,有没有什么特殊的方法既能提高模型表面光滑程度,又能尽量减少制作模型所需的时间呢?嗯,这就是我接下来要说的。


不知大家有没有发现,我们需要的模型一般只是要求外壳光滑,而内部支撑结构并不需要多精细,只要有足够的强度足矣。而目前来看,现有切片软件都只能针对整个模型进行整体切片,想要让外壳变得精细只能减小整体层高,但由于外壳只占整体的一小部分,所以大多数时候打印机都把时间浪费在了高精度且大面积的内部支撑上。


为了更加生动形象,我举个例子。如下图,假设这是某个要打印的模型的一层,红色的部分代表这个模型的外壳,蓝色的部分代表内部支撑结构。不难看出,外壳只占一小部分,如果能减少蓝色部分的打印时间,那么整个打印过程将大大缩短。

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那么,如何缩短呢?我设想的方法很简单,甚至有点简单粗暴,这个方法就是对外壳切片时使用的层高和对内部支撑切片时所用的层高分别设置。

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如图所示,还是红色代表外壳蓝色代表内部结构,在此处外壳使用原来一半的层高后,内部并未改变而继续使用原来的层高,打印时,由于外壳层高的降低,模型将具有更细致的外观和质感,而由于内部并未改变,打印时所需的时间将远远小于原来的两倍时间,从而达到速度精度兼备的目的。


同样,在这个设计中,外壳层高可以被设计的更小(对于现有打印机来说,有些可以达到0.05mm),而内部支撑层高可以被设计的更大(层高设置为打印机喷头直径也是可以的,原来本人所在的工作室为了生产效率就采用了这个层高(0.4mm),反正是原型不给外人看就不管了,并且结构强度并未受到影响,反而可能因为分层更少更不容易从横向断裂)

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而具体的打印步骤如上所示,先打印外壳后打印内部以防撞车。不过这样也有可能导致外壳分的过细时内部结构使外壳变形。不过没关系,换个顺序不就好啦~

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但这里还会有一个问题,如果外壳最后和内部对不上,也会导致“撞车”,打印内部或者外壳时,剐蹭到外壳或者内部,从而影响打印效果,如下图:

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额,至于这个,强制设定内部层高必须是外壳层高的倍数不就好啦~


嗯,初步想法就是这样,可是我还是欲求不满(划掉),想要得到更好的效果,怎么办呢?于是除了精度以外,我找到了另一个可以调节的东西——速度。


一般来说,打印不怎么需要细节的模型时,可以加速打印节省时间,而打印精细的模型时,为了防止打印机机件惯性和抖动,就需要适当降低速度来取得更好的效果。那么,按照刚才的思想,打印外壳时降低速度,打印内部时提高速度,不是也是可行的吗!


也许你会觉得加速这东西不太靠谱,不过事实上,就我们工作室自己造的打印机都能以300%的速度打印并且质量不错来说,只要机器好,根本不是事~


最后,还有为工业设计准备的想法。一般来说,3D打印出来的部件如果想要应用于机械结构,就得有一定的细致程度来减小各部件的摩擦,但这部分一般来说并不大,而且,对于咱们来说,3D打印机有很多时候都是直接造零件用的,那么速度也是很关键的一点。所以,如下图,我又想出了新的点子

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假设上图是一个齿轮的纵剖面,外壳中红色部分是齿轮的受力部分,绿色为不受力部分,蓝色为齿轮的内部支撑。在这个例子中,可以将红色部分层高设置成最低,以减小摩擦,绿色部分因为不受力层高其次,蓝色部分则以强度最高的层高打印,这样就能让这个齿轮无论是可靠性,还是制造效率都成倍提高。


综上所述,这项技术可以应用于制造高精度模型手办啦,拿来就能用且方便生产的非标件啦,还有最最重要的节约时间上啦什么的,嗯,应该是可以造福广大3D打印机爱好者们啦~


嗯,这基本就是我的所有想法了,下面该给这个想法,啊不,这个技术起一个高大上的名字啦~我的命名是


Multi-Precision&Speed-Level Anti-Aliasing,MPSLAA 多级精度速度抗锯齿技术


好啦,万事俱备,只欠东风~接下来就是实现这个东西了。


我的想法是从切片软件入手,创造一种新的切片方式。然而都到了这一步就不简单了(我的东风呢呜呜呜~)。本人暂时不具备编写这个程序的条件或者时间,这也是我写这篇文章的目的。如果这个想法真的有用,我希望大家能多多为我指点迷津,更重要的,有能力的话


请尝试着把我的想法变成现实,我不图什么回报也不认为能靠这个得到什么物质回报,所以只要大家因此获益,我就很开心了~嗯,如果这个想法实现了我希望最好能无私的贡献出来造福大家,真是这样的话,就真的太好了~

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文章中所有贴图均使用Adobe Illustrator CC 2015制作

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来源:果壳  原文作者:SteveHawking  本文部分内容源于网络,如有不妥之处,请联系我们处理.

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