干貨！填充是如何影響3D打印模型的?

魔猴君  知識堂   1975天前

大部分經(jīng)常使用3D打印機(jī)器的朋友們都知道填充會對3D打印模型產(chǎn)生影響，但有多人知道這些填充是如何影響模型的呢？最近就有一項研究專門是針對這個的，該研究表明，當(dāng)涉及到拉伸強(qiáng)度時，填充對模型產(chǎn)生的影響并沒有我們想象的那么大。

該研究的前提是，很多開源3D打印件都有一個填充設(shè)計，這樣的填充設(shè)計會優(yōu)先考慮節(jié)省資金和材料。填充通常是一種骨骼或細(xì)胞結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)能為產(chǎn)品提供必要的支撐，同時也允許您為一件3D產(chǎn)品制造更薄的外壁。

當(dāng)然，填充本身是一個復(fù)雜的方程。為了得到更堅固的產(chǎn)品，您可以選擇更結(jié)實的填充，盡管這樣會對每個產(chǎn)品的打印時間、重量和成本產(chǎn)生影響。

因此，很多人選擇了盡可能最輕的填充物，其本質(zhì)上是一系列輕量級支架。新研究提出了兩個關(guān)鍵的問題：填充上優(yōu)先考慮節(jié)省時間和材料是正確的嗎？填充模式的改變能產(chǎn)生很不一樣的效果嗎？

在這項研究中，研究團(tuán)隊采用了可靠的裝有Slic3r軟件的i3 RepRap Prusa ，使用的線材是標(biāo)準(zhǔn)的3毫米的ABS。該研究發(fā)現(xiàn)，改變填充模式確實對3D打印件的拉伸強(qiáng)度有影響，但他們成功地產(chǎn)生了一個小于5%的變化。傳統(tǒng)的蜂窩模式是最堅固的，但研究團(tuán)隊不能排除是塑料的沉積導(dǎo)致了這樣的堅固。

盡管如此，這樣的發(fā)現(xiàn)仍然是有重要意義的。那些需要最大限度地提高每一個打印件的強(qiáng)度的公司或個人因此可以好好地閱讀這項研究，并采用蜂窩結(jié)構(gòu)。但這并不是研究人員所期望的那種深遠(yuǎn)影響。研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，一種類似墻上的磚一樣直線模式能產(chǎn)生最好的好效果，其產(chǎn)生拉伸強(qiáng)度為36.4兆帕。這樣的拉伸強(qiáng)度只比的拉伸強(qiáng)度小不到1%。最能影響拉伸強(qiáng)度和打印件的機(jī)械性能的似乎是空氣填充、光柵角度或者填充的結(jié)合角度。

機(jī)械強(qiáng)度比我們想象的可要復(fù)雜的多，研究團(tuán)隊以多種方式測試了ABS線材，先分析了ABS的介孔結(jié)構(gòu)，然后再分析了一根未使用的ABS線材的拉伸強(qiáng)度。聚合物鏈的排列方向也是機(jī)械強(qiáng)度一個不可或缺的組成部分，而這是與一個基于層壓理論的數(shù)學(xué)模型連在一起的。

研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品填充的空隙確實會對機(jī)械性能產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，填充結(jié)構(gòu)的角度甚至可以改變產(chǎn)品的韌脆。

固體填充更加牢固，其成本與雙密度填充是一樣的。如果我們真正能掌握填充的話，我們可以讓一個軟件程序為每個打印件生成自定義填充模式，以此來優(yōu)化產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度、重量和打印時間。有一天，填充可能會變得和3D打印件中您能看得見的那部分一樣重要。隨著商業(yè)組織對3D打印的采用，這將是一門越來越重要的科學(xué)。但是現(xiàn)在，如果您想快速地利用這項研究從而選擇采用直線或蜂窩填充結(jié)構(gòu)，請確保不要吝嗇填充材料，如果您想得到一個足夠牢固的產(chǎn)品的話。