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干货分享 | 一文看懂3D打印对象与3D打印支撑结构 

2019-11-07 16:25 发布

3D打印技术交流 /[经验分享]
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在某些3D打印工艺中支撑结构是必不可少的东西,一方面,他们对于具有悬垂或桥梁的模型是必要的。另一方面是他们增加了材料成本,增加了更多的后处理工作,并且损坏模型的表面。
因此,正确的获得3D打印支撑结构是3D打印复杂模型的一个非常重要的方向。
文章来源:美构网
一、什么样的模型需要添加支撑结构

模型添加支撑主要是为了防止在打印过程中材料下坠,影响模型打印的成功率。
在这里,需要首先说明一个概念——3D打印中的45度角原则。通俗来讲就是要不要添加支撑需要看模型有没有悬空部分,悬空部分是否大于45度。
如果悬垂物与垂直方向倾斜的角度小于45度,那么你可以不使用3D打印支撑结构打印该悬垂物,反之,如果与垂直方向成45度以上,则需要3D打印支撑结构。
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具体如下图所展示的字母Y和T,字母Y中的两个突出部分相对于垂直方向具有小于45度的角度,因此,如果你想打印字母Y,你可以无需添加支撑结构。
字母T中的悬垂与垂直方向成90度角,所以你必须使用3D打印支撑结构打印字母T。
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没有3D打印支撑结构,字母T将无法正确打印,将会是如下一团糟的情况。
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同时,也包括我们之前所说的模型摆放方向,不同的摆放方向会需要不同的支撑,添加支撑的要求也不一样。
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部分3D打印工艺中需要为打印零件添加支撑结构,以防止零件卷曲和翘曲,例如在使用激光熔化成型技术(SLM)加工金属零件时,通常需要为悬伸结构添加支撑;光固化成型技术(SLA)3D打印中,也存在着需要添加支撑结构的情况。
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二、3D打印支撑结构的缺点

1)3D打印支撑结构增加材料成本
支撑结构需要额外的材料,并且在打印后将它们移除并丢弃。因此,你使用的每一点3D打印支撑结构都会增加模型的成本。
2)3D打印支撑结构增加打印时间
3D打印支撑结构的添加,意味着打印的东西变多,相应的打印时间也随之增加。
3)3D打印支撑结构增加后处理工作
3D打印支撑结构不是模型的一部分,它们用于在打印期间支撑模型的各个部分。因此一旦打印结束,要在模型准备就绪之前将支撑结构移除。
4)3D打印支撑结构损坏模型的风险
3D打印支撑结构经常粘在模型的壁上,这是为悬垂和桥梁提供支撑的唯一方法。如果在移除3D打印支撑结构时不小心,它们可能会在模型表面留下瑕疵。最坏的情况,部分模型可能会与3D打印支撑结构一起中断。
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左:打印支撑。中:支撑移除造成损害。右:支撑移除没有太大损害。

三、如何巧妙去除支撑结构

拆支撑主要是要有耐心,可先尝试用手指打破那些3D打印支撑结构,要温柔、很温柔,如果你这样做,大多数支撑结构应该很容易脱落。
遇到结构复杂的,则可以采用偏口钳或者刀进行拆除。砂纸也是一种很好的去除工具。使用高砂砾砂纸(220至1200)进行湿磨砂将去除3D打印支撑结构,还可以抛光模型。
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选对支撑材料也很关键,支撑材料可以选择水溶性材料。这一点主要针对双喷头独立加热的3D打印机,一个用来喷出模型材料,另一个用来喷出支撑材料。两种材料特性不同,打印完之后,只需将模型浸入水中或柠檬烯中即可冲洗掉支撑结构。
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这种移除降低了模型损坏的风险,在使用之后容易处理,非常适合复杂模型的打印。
总而言之,使用3D打印支撑结构存在重大缺陷。因此,这是另一条经验法则:尽量减少3D打印支撑结构的使用,在必要时添加它,并在添加支撑时注意方式方法。或者也可选择其他打印工艺,例如选择性激光烧结工艺(SLS),尼龙材料打印,则无需添加支撑结构。
3d打印技术本身就是一项非常节省成本的工艺技术,如果能实现所有3D打印工艺的无支撑化,制造业将实现真正的“零损耗”。
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