3D打印機常見問題解析

史昊天　劉一飛　豐志良

摘 要：隨著社會的發展，有著“第三次工業革命”重要標志的3D打印越來越被人們熟知，并應用于航空航天、醫療器械、高校教育等領域，本文通過對常見FDM 3D打印機的介紹及常見問題的分析，對了解3D打印技術、使用3D打印機具有一定的指導作用。

關鍵詞：3D打印;分層;FDM機;翹邊

中圖分類號：TH-9文獻標識碼：A

3D打印技術又稱為增材制造技術，起源于上世紀80年代，是通過材料自下而上的堆積而形成的各種復雜加工零件的加工工藝，相對于傳統加工的材料去除加工工藝，3D打印設備不需要刀具、模具等工具，克服了復雜零件難加工或不能加工的缺陷，降低了整個加工過程中原材料的使用。目前3D打印隨著現代的發展，廣泛的應用于航天航空領域、醫療器械領域、建筑領域等領域，被稱為“第三次工業革命的重要標志”。因此3D打印技術也是高校培養學生創新的一個重要掌握環節。

目前高校上常用的3D打印設備為FDM機即熔融沉積成型技術，就是通噴頭加熱將打印材料進行熔化通過擠壓，把材料按計算機給出的零件平面輪廓一層一層的堆碼快速固化從而加工成型。相對于其它3D打印技術，FDM機具有操作簡單、價格便宜、運行成本低、可用材料多樣等優點。

1 了解3D打印

3D打印是鍛煉學生軟件應用能力以及實踐動手能力的重要實習手段。如果想完成3D打印模型。首先需要學習一款三維建模軟件，把所需要的打印模型畫出來，可根據自己所學專業不同選擇不同的三位建模軟件，一般機械專業的學生學習solideworks、UG等軟件即可。模型建好后，需要保存時，切記保存格式為.stl格式，否則切片軟件無法識別后續工作無法開展。

當模型建好后，需要利用切片軟件，對模型進行切片處理，即將設計好的三維模型在Z軸方向進行切分，使其在X-Y軸平面上逐層進行平鋪堆積，從而組建模型，現在常用的切片軟件有Cura、MakeBot以及閃鑄等。通過在切片軟件上的參數設置，從而達到不同的加工精度和要求。常見的切片參數有層高、速率、回抽、加熱溫度、支撐等，因此需要熟悉各種參數，才能加工出滿意的模型。當切片軟件處理好三維模型時即可在3D打印機上進行打印。打印完成后，模型有時后會需要后處理即模型的后續加工，可通過手工銼、鋸等加工方式進行后處理從而即鍛煉的學生的創新也提高了動手實踐能力。

2 3D打印常見問題

在3D打印過程中，我們打印的模型常常有這樣或那樣的問題，以材質ABS和PLA為加工材料的3D打印機為例，我們會遇到的下列常見現象

2.1 平臺的調平

在使用3D打印機前我們應先對工作平臺進行調平即噴頭與加工平臺間的距離，從而使噴頭在移動時能保持與工作平臺保持在一個固定的距離，如果距離太低則出料困難，致使第一層很薄，從而影響打印效果。如果距離太遠則容易致使第一層無法粘結在工作平臺上，致使打印失敗。因此如何調平對于3D打印機的加工質量至關重要。調平，常見的可通過調整打印平臺上的螺母從而更改噴頭于平臺距離進行手動調平。具體步驟為將平臺上的螺母擰緊，在平臺上鋪一張A4紙，運行打印機上面的調平程序，待噴頭運動到具體位置時，調整螺母，使平臺與噴頭之間的距離恰為一張紙的厚度，輕拉紙張略有阻力即可，調整好后，在進行下一個位置，從而使每個位置的距離都一樣，從而使平臺平正。調平是一項耐心的工作，初次加工時需要多次調平，從而為后續工作打好基礎。

2.2 打印模型翹邊

在打印過程中，我們經常會出現在打印零件時隨著打印時間的推移，模型的邊緣往往會翹起來如圖1，為什么會出現這種現象呢？這是因為我們在打印過程中，由于材料的熱脹冷縮，致使材料從噴頭出來之后會收縮，從而引起翹邊現象。相對于小個模型，因為比較大的模型，距離更長，熱脹冷縮更加明顯，所以影響更大。在3D打印過程中我們可以從以下幾個方面進行改進，從而降低翹邊概率。利用平臺熱床，通過增加平臺溫度，降低熱脹冷縮的速率，從而降低其影響，改善翹邊程度。如果設備沒有熱床功能可以降低打印速度，改變第一層線寬從而使材質更多的粘貼在平臺上，降低熱脹冷縮影響。還可通過部分固體膠涂抹在平臺上，增加材料附著力，從而避免翹邊。

2.3打印模型分層

因為FDM 3D打印機是通過將材料融化，自下而上將材料一層一層的堆積從而形成各種復雜的模型，在加工過程中我們常常會發現在一些加工模型中在加工完成或未完成時有些地方層與層之間出現了縫隙，從而影響整個加工模型的質量如圖2模型胡巴在打印完成手臂處出現分層現象。出現分層的原因就是層與層之間不能很好的粘合，從而致使整個模型開裂，可先檢查層高設置是否合適，一般層高設置不應大于噴頭的直徑，如果層高過高則可影響層與層之間的粘合力，從而產生分層現象。如果改善不大則可考慮通過調整噴頭溫度來改善，因為噴頭溫度太低，材料不能完全融化，從而致使材料在冷卻過程中并不能很好的附著在一起?？梢悦看握{整5度，來看一下整體加工是否有改善。在模型精度要求不高、分層程度可以接受時，可通過膠水將其粘貼牢固進行補救。

3 結語

本文通過對3D打印技術相關知識點的介紹，使人們對3D打印有了一個比較直觀的認識和了解。在通過對打印過程中所遇到的問題分析，給出如何避免類似問題的發生，具有重要的意義。隨著3D打印技術的不斷發展和改善，他將填補傳統制造業的工藝短板，促進現代加工技術的革新。

參考文獻：

[1]錢毅杰，白昊天，劉宇恒.3D打印技術的現狀及發展趨勢①[J].科技資訊，2017，15（3）.