3D打印壁厚：如何設(shè)置使其完美？

魔猴君  知識(shí)堂   403天前

在傳統(tǒng)制造工藝中，零件是一個(gè)完整或中空的整體，模型的內(nèi)部和外部區(qū)域沒有區(qū)別。相比之下，3D 打印零件的內(nèi)部和外部在技術(shù)上是分開的，因?yàn)闄C(jī)器打印這兩個(gè)區(qū)域的方式完全不同。

3D 打印件的內(nèi)部為填充物，外部稱為外殼。填充物可以以介于 0% （空心）和實(shí)心（100%）之間的任何密度打印，也可以以各種特定結(jié)構(gòu)打印。而外殼則是完全實(shí)心的。

外殼不僅是 3D 打印中最引人注目的元素，而且對(duì)模型的機(jī)械性能（如強(qiáng)度）有很大影響。它由打印件的壁面、頂層和底層組成。前者構(gòu)成垂直外部區(qū)域，橫跨打印件的高度，而頂層和底層則覆蓋水平區(qū)域。

這兩個(gè)區(qū)域是不同的，因?yàn)閴Ρ诟采w印刷品的水平周邊，并沿 Z 軸向上延伸。頂層和底層覆蓋墻壁所建立的周邊范圍內(nèi)的整個(gè)水平區(qū)域。

外殼及其子組件是任何 3D 打印的重要組成部分，因?yàn)檎缥覀兯f，它們會(huì)影響部件的強(qiáng)度和耐用性。因此，確保外殼切片機(jī)的設(shè)置與 3D 打印部件的用途相一致至關(guān)重要。

在本指南中，魔猴網(wǎng)將和大家一起討論最重要的外殼設(shè)置，包括壁、頂層和底層的設(shè)置。

一、主要設(shè)置

墻線數(shù)是構(gòu)成模型外側(cè)的線數(shù)（來源：All3DP）

幾乎所有將3D模型轉(zhuǎn)化為3D可打印 G 代碼的三維切片程序都有外殼設(shè)置。不過在開始之前，我們必須注意本文中的大部分術(shù)語都是基于 Cura 的。不過，其他3D切片機(jī)中使用的術(shù)語應(yīng)該是顯而易見的。例如，在 Slic3r 和 PrusaSlicer 中，外殼被稱為 "周長"。

這些設(shè)置可以決定打印效果的好壞，因?yàn)槿绻O(shè)置不正確，您的物體肯定會(huì)有視覺瑕疵。許多不同的設(shè)置都會(huì)以這樣或那樣的方式影響貝殼的打印方式，但其中有幾個(gè)超級(jí)重要的設(shè)置。

1、厚度、線數(shù)和層數(shù)

對(duì)于壁厚、頂層和底層來說，最重要的設(shè)置可能就是外殼特征的厚度。遺憾的是，在大多數(shù)情況下，沒有一個(gè)切片機(jī)可以設(shè)置外殼厚度，因?yàn)樗ǔ７譃楸诤窈晚數(shù)讓雍穸取?/span>

此外，外殼厚度的設(shè)置通?？梢杂眯袛?shù)或?qū)挾?/span>/高度（以毫米為單位）來表示。這兩種殼厚度設(shè)置方法直接相關(guān)，調(diào)整其中一種就會(huì)自動(dòng)調(diào)整另一種。因此，您可以根據(jù)自己的喜好進(jìn)行調(diào)整。

以毫米為單位的壁寬在 Cura 中稱為 "壁厚"，它決定了打印壁的寬度。在另一種方法中，壁線數(shù)設(shè)置表示噴嘴在打印壁時(shí)所需通過的次數(shù)。

底層在填充結(jié)構(gòu)開始之前打?。▉碓矗?/span>All3DP） 

頂部和底部圖層的厚度設(shè)置非常相似。頂部和底部厚度指的是圖層的高度。您可以選擇在一個(gè)設(shè)置中或分別對(duì)它們進(jìn)行調(diào)整。

頂部和底部圖層設(shè)置定義了行數(shù)。但請(qǐng)記住，如果您采用這種方法，這些圖層的實(shí)際高度將取決于您對(duì)整個(gè)打印圖層高度的設(shè)置。

外殼厚度或線數(shù)值應(yīng)根據(jù)模型的用途和打印材料而改變，沒有放之四海而皆準(zhǔn)的方法。壁越多，打印時(shí)間就越長，機(jī)器消耗的材料也就越多。同時(shí)，您的零件也可能更堅(jiān)固。

建議

現(xiàn)在您已經(jīng)了解了所有的殼厚度設(shè)置，是時(shí)候在切片機(jī)中設(shè)置壁厚（或線數(shù)）和上下厚度（或?qū)訑?shù)）了。打印常規(guī)、中等強(qiáng)度零件的常用值包括：壁厚 0.8-1.6 毫米（3-4 條壁線），頂部和底部厚度約 0.8-1.2 毫米（4-6 層，取決于所設(shè)置的層高）。在大多數(shù)情況下，切片機(jī)的默認(rèn)值是合適的。

不過，如果您想自定義數(shù)值，可能需要了解一些經(jīng)驗(yàn)法則：

1、我們建議使用噴嘴直徑的倍數(shù)來計(jì)算壁厚，因?yàn)樗谴蛴∪叽绫诘睦硐脒x擇。

2、同樣，我們建議頂層和底層厚度使用層高的倍數(shù)，因?yàn)槿叽鐚涌色@得最佳效果。

3、如果您想要更高強(qiáng)度的部件，請(qǐng)使用更大的數(shù)值，例如壁厚為 2-3 毫米，頂部和底部厚度為 1.6-2 毫米。

4、對(duì)于不需要太高強(qiáng)度的展示型模型，可以使用 0.8 毫米的壁厚和 0.8-1 毫米的上下厚度。

特殊應(yīng)用

沒有頂層和底層展示填充設(shè)計(jì)（來源：Penolopy Bulnick via Instructables）

還有一些特殊的方法可以使用外殼厚度，例如使用零頂層和零底層來顯示填充圖案。例如，這在珠寶或手機(jī)殼中很常見。

另一個(gè)例子是在涉及框架或桿狀結(jié)構(gòu)的功能部件中使用較厚的外殼而不使用填充物。例如，在這個(gè)手機(jī)支架模型中，所有的橫向尺寸都很小，因此可以用較厚的外殼代替填充物。

根據(jù)零件的設(shè)計(jì)，外殼可以提供比等量填充材料更大的零件強(qiáng)度。它還可能增加靈活性。

二、其他設(shè)置

調(diào)整切片機(jī)的填充重疊距離，以消除墻壁和填充結(jié)構(gòu)之間的間隙（來源：1100110001000，來自 Reddit）

現(xiàn)在您已經(jīng)知道了外殼厚度的來龍去脈，了解其他一些重要設(shè)置也很有幫助。通過這些設(shè)置，您可以對(duì)模型的外殼進(jìn)行微調(diào)，防止出現(xiàn)視覺和機(jī)械缺陷。

填充重疊百分比

該設(shè)置指的是填充線與墻體之間的重疊。輸入的值是填充線寬度的百分比。數(shù)值越大，墻壁和打印內(nèi)壁之間的結(jié)合就越緊密。

在 Cura 中，此設(shè)置的默認(rèn)值為 30%。您可以在此值的基礎(chǔ)上增加 10%，以增加模型的強(qiáng)度。反之，您也可以減去 10%，以節(jié)省材料并加快打印時(shí)間。

打印速度

另一個(gè)重要的考慮因素是打印速度，特別是內(nèi)壁、外壁、頂層和底層的速度。這些設(shè)置決定了打印中所述元素的打印速度，也會(huì)影響底層區(qū)域的打印質(zhì)量。需要指出的是，內(nèi)墻是指與填充物相鄰的墻（最內(nèi)層的墻），外墻是指可見的最外層的墻。

Cura 的默認(rèn)值為 30 毫米/秒，包括墻壁速度以及頂部和底部速度。我們建議將內(nèi)墻速度提高到 30 至 60 mm/s，因?yàn)闆]有人會(huì)看到內(nèi)墻，并將外墻速度設(shè)置為 20 至 45 mm/s。對(duì)于頂層和底層的速度，我們建議保持不變或降低到 20-25 毫米/秒左右，這樣底層和頂層表面看起來會(huì)比較美觀。

我們采用如此大的速度范圍是為了考慮材料標(biāo)準(zhǔn)速度的差異（例如，ABS 的打印速度應(yīng)比 PLA 稍慢）。不過，您也可以根據(jù)模型的用途，隨意將速度調(diào)整為 30 mm/s。

層高

圖層高度設(shè)置也會(huì)影響頂層和底層（來源：fntsmn via Reddit）

圖層高度設(shè)置也有助于調(diào)整外殼，主要是頂部和底部圖層組件。圖層高度控制著每個(gè)連續(xù)圖層比前一個(gè)圖層高多少，而頂部和底部圖層仍然是真實(shí)的圖層，因此它們依賴于這個(gè)設(shè)置。

從本質(zhì)上講，圖層高度值越大，部件就越強(qiáng)，但包含的細(xì)節(jié)就越少。大多數(shù)切片機(jī)的默認(rèn)圖層高度為 0.2 毫米，我們建議將圖層高度保持在這個(gè)值。但是，如果您的模型細(xì)節(jié)較多，您可能需要降低層高；如果您需要更強(qiáng)的零件，您可能需要提高層高。

三、更多設(shè)置

花瓶模式是一種僅生成一面墻的切片模式（來源：NikolaosBabetas via Printables）

除了我們上面討論的切片器設(shè)置外，還有一些其他工具會(huì)影響打印的墻面效果。下面，我們列出了一些方便的切片器設(shè)置和切片模式，讓您可以在基本設(shè)置之外進(jìn)一步調(diào)整墻壁的打印方式：

1、打印薄壁：有時(shí)，模型會(huì)包含小于墻線寬度的特征，因此切片機(jī)會(huì)忽略它們。這是因?yàn)?，從技術(shù)上講，這些薄壁是無法打印的，因?yàn)樗鼈兊某叽绮蛔阋源蛴∫粋€(gè)壁--除非你使用直徑較小的噴嘴和較低的壁線寬值。此功能可讓您的切片機(jī)識(shí)別薄壁，并分配一條壁線來產(chǎn)生一個(gè)略微過度擠出的壁。

2、壁流：壁流類似于打印的整體擠出流量，有時(shí)也稱為擠出乘數(shù)，但只針對(duì)模型上的壁。您可以使用此設(shè)置來防止擠出過度或擠出不足，還可以控制壁之間的粘合。這是因?yàn)檩^高的流量值會(huì)使更多材料在同一空間內(nèi)擠壓在一起。

3、花瓶模式：花瓶模式，有時(shí)也稱為螺旋模式，是一種特殊的打印模式，可將模型變成花瓶，整個(gè)外部只使用一面墻?；ㄆ磕Ｊ竭€能讓切片機(jī)以更平滑、更自然的 Z 軸移動(dòng)方式打印模型，從而消除常見的明顯 Z 縫。

4、模糊蒙皮最后，模糊蒙皮是一種罕見但有趣的 3D 切片機(jī)設(shè)置，與壁厚有一定關(guān)系。打開 "模糊紋理 "后，打印機(jī)在打印外壁時(shí)會(huì)輕微晃動(dòng)噴嘴。這會(huì)在外側(cè)產(chǎn)生模糊紋理，如果您的切片機(jī)有此設(shè)置（Cura 有），這是一種很酷的獨(dú)特使用方式。

編譯整理：ALL3DP