如何避免3D打印粗糙的頂層？

魔猴君  知識(shí)堂   179天前

大家是否注意到打印件的頂層不均勻、粗糙且有孔？這種引人注目的不良缺陷稱(chēng)為枕狀缺陷，它只出現(xiàn)在打印品的最后。

這主要是由于頂層冷卻不當(dāng)造成的。如果它們冷卻得不好，這些層就會(huì)圍繞下面的填充結(jié)構(gòu)扭曲，從而形成枕形圖案。

起皺是一種與熔融沉積成型(FDM)打印機(jī)打印相關(guān)的缺陷。由于FDM的工作原理（一層打印在另一層之上），出現(xiàn)枕狀現(xiàn)象的原因有很多。其中，主要原因可能包括頂層之前不同的填充密度和圖案，以及冷卻不當(dāng)和與燈絲凝固相關(guān)的問(wèn)題。

在這篇文章中，魔猴網(wǎng)將和大家一起更深入地了解導(dǎo)致枕頭效應(yīng)的原因，然后我們將討論避免它的方法，最后我們將用一些需要記住的提示和技巧來(lái)總結(jié)。

一、什么時(shí)候發(fā)生

了解如何預(yù)防和解決枕頭問(wèn)題需要了解其原因（來(lái)源：ctb5009，來(lái)自Reddit）

任何耗材和任何FDM打印機(jī)都可能出現(xiàn)枕頭現(xiàn)象，但某些材料或設(shè)置比其他材料或設(shè)置更容易受到影響。總體而言，枕頭效應(yīng)的根本原因是頂層每個(gè)柵格強(qiáng)度不足。光柵是指僅在一個(gè)打印方向上擠出的細(xì)絲。因此，排查故障的關(guān)鍵是找出光柵的弱點(diǎn)在哪里。需要檢查三大類(lèi)原因：材料、切片機(jī)設(shè)置和硬件問(wèn)題。

1、材料

就材料而言，較軟的燈絲由于其內(nèi)在的柔韌性而更容易受到影響。當(dāng)這種類(lèi)型的材料被擠出并沉積在另一層的頂部時(shí)，其下垂的特征往往會(huì)使每個(gè)光柵向下流動(dòng)，而沒(méi)有填充圖案來(lái)支撐它。在這些區(qū)域中，會(huì)發(fā)生一種橋式打印，如果光柵不快速凝固，其自身重量就會(huì)使其變形。

為了在這些情況下增強(qiáng)擠出的細(xì)絲，重要的是始終為柔性材料設(shè)置正確的溫度和適當(dāng)?shù)睦鋮s速率。盡管柔性材料更有可能出現(xiàn)枕頭效應(yīng)，但其他類(lèi)型的材料也不能幸免。如果沒(méi)有足夠的冷卻并且材料太熱，則更有可能下垂，無(wú)法正確流動(dòng)，并阻止材料達(dá)到適當(dāng)?shù)膭傂?。為每種材料建立適當(dāng)?shù)臄D出溫度及其冷卻速率對(duì)于防止這種情況至關(guān)重要，我們將在下面進(jìn)行更仔細(xì)的研究。

2、切片器設(shè)置

當(dāng)頂層經(jīng)歷枕頭時(shí)，可以看到填充圖案（來(lái)源：m-gregoire via Reddit）

考慮切片器設(shè)置，如前所述，頂層?xùn)鸥駥⒊练e在填充的頂部，并受到填充的支持。除非您選擇旨在顯示打印填充的美觀效果，否則頂層將以100%填充密度打印，只是為了包圍模型。下面的填充物密度越小，它就越像橋式打印，而這種類(lèi)型的開(kāi)放空間打印需要特定的條件才能成功。

然而，如果總重量和打印時(shí)間不是關(guān)鍵的項(xiàng)目參數(shù)，克服這個(gè)問(wèn)題的一種簡(jiǎn)單方法是增加填充密度并將填充圖案更改為更封閉的圖案。這可能并不總是可行，特別是當(dāng)您使用更大的模型、更昂貴的材料或在截止日期前時(shí)。我們將在下面研究更多解決方案。

薄薄的頂層可能還不夠（來(lái)源：Protobott via Reddit）

枕頭效應(yīng)的另一個(gè)原因可能是頂部厚度太小。由于材料較少，您不僅會(huì)面臨前面提到的“橋接”的風(fēng)險(xiǎn)，而且還可能存在透明度問(wèn)題，從而破壞打印品的美觀效果。如果您的頂層只有一層（即單層或單片），則更有可能發(fā)生枕狀現(xiàn)象，如上圖所示。

3、硬件

最后，如果打印機(jī)遇到硬件問(wèn)題，則擠出不足可能是一個(gè)問(wèn)題。擠壓不足和枕墊是不同的現(xiàn)象，有不同的原因，但是，兩者都會(huì)產(chǎn)生有間隙和缺乏材料的表面。雖然第一種情況可能在整個(gè)打印過(guò)程中發(fā)生，但后者僅在打印頂層時(shí)發(fā)生。如果擠出頭出現(xiàn)擠出不足，則意味著沒(méi)有沉積足夠的細(xì)絲，從而削弱了每個(gè)光柵。如果您注意到擠壓不足的問(wèn)題，那么您還有可能面臨枕頭問(wèn)題。

二、修復(fù)方法

增加層數(shù)或?qū)痈呤墙鉀Q枕頭問(wèn)題的良好開(kāi)端（來(lái)源：chimchim11，來(lái)自Reddit）

了解枕頭的根本原因只是克服它的第一步。下一步是知道如何應(yīng)對(duì)它。與大多數(shù)打印問(wèn)題一樣，有多種方法可以解決它?？紤]到之前提到的材料特性、切片機(jī)參數(shù)和硬件問(wèn)題，結(jié)合以下方法是解決問(wèn)題的最佳方法。

1、增加層高和頂層

如前所述，當(dāng)頂面不夠厚時(shí)，它可能會(huì)成為一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗鼤?huì)削弱頂層。幸運(yùn)的是，這個(gè)問(wèn)題很容易解決，只需增加切片機(jī)的頂部厚度即可。

頂部厚度影響頂部的層數(shù)和每層的高度。考慮將頂層的數(shù)量增加到六層。在UltiMaker Cura中，您可以在“打印設(shè)置”菜單的“頂部/底部>頂層”下找到它。

盡管添加了更多材料，但提高層高將增加每個(gè)柵格的橫截面積，從而增強(qiáng)它們的強(qiáng)度。當(dāng)打印層高較小時(shí)，耗材更容易翹曲，值得注意的是，采用1.75毫米耗材的打印機(jī)比使用2.85毫米耗材的打印機(jī)更容易出現(xiàn)枕狀現(xiàn)象。該設(shè)置可以在“打印設(shè)置”菜單中的“質(zhì)量>圖層高度”下找到。

另一種可能性是將填充部分使用的層高增加六倍，例如從0.2毫米增加到1.8毫米；這應(yīng)該足以掩蓋發(fā)生的任何枕頭效應(yīng)?？傮w而言，建議頂層總厚度約為1.5毫米，您可以在“打印設(shè)置”中的“填充>填充層厚度”下更改它。

此外，噴嘴直徑也會(huì)影響光柵剛度。如果您使用小直徑噴嘴，打印的光柵將不如大直徑噴嘴堅(jiān)硬，從而擠出更厚的光柵。

2、調(diào)整冷卻

柔性長(zhǎng)絲，例如TPU，需要仔細(xì)的頂層打印（來(lái)源：Reddit的Orthodox-Waffle）

由于不適當(dāng)（例如不夠）的冷卻往往會(huì)削弱每個(gè)光柵，從而導(dǎo)致枕狀效應(yīng)，因此增加冷卻速率是有幫助的。如果打印時(shí)風(fēng)扇關(guān)閉，您應(yīng)該采取的第一步是打開(kāi)它們；確保切片機(jī)中的冷卻風(fēng)扇設(shè)置為打開(kāi)（在Cura中，在打印設(shè)置中，“冷卻>啟用打印冷卻”）。如果您的切片器沒(méi)有此選項(xiàng)，您將需要手動(dòng)編輯G代碼。使用命令M106，您應(yīng)該能夠打開(kāi)冷卻風(fēng)扇。

如果仍然出現(xiàn)枕狀現(xiàn)象，則需要改進(jìn)冷卻。確保冷卻風(fēng)扇打開(kāi)后，檢查頂層打印時(shí)它們是否以100%的速度旋轉(zhuǎn)。如果已經(jīng)是這樣，風(fēng)扇可能無(wú)法優(yōu)化以冷卻您的打印件。然而，網(wǎng)上有很多模組可以解決這個(gè)問(wèn)題，并且僅在打印頂層時(shí)使用臺(tái)扇或類(lèi)似的東西來(lái)增強(qiáng)冷卻也可能有所幫助。

除了優(yōu)化風(fēng)扇之外，通過(guò)使光柵更快凝固來(lái)強(qiáng)化光柵的另一種方法是降低擠出溫度。這是擠出柔性材料時(shí)的一個(gè)重要步驟。盡管如此，重要的是要意識(shí)到這樣做可能會(huì)損害層的附著力?？紤]溫度塔分析并相應(yīng)調(diào)整擠出速度。

另一種解決方案是在打印頂層時(shí)增加Z偏移。增加熱端與打印表面之間的距離也會(huì)增加擠出材料與環(huán)境之間的熱傳遞，使其快速固化并產(chǎn)生更堅(jiān)韌的光柵。

放慢速度并嘗試不同的填充設(shè)置

還可以通過(guò)減慢打印速度和增加填充百分比來(lái)減少起球。降低打印速度將為最近擠出的光柵提供足夠的時(shí)間來(lái)固化，獲得所需的剛性來(lái)支撐其自身重量以及將沉積在其上方而不彎曲的光柵的重量。

如果這還不夠，可以更改與填充相關(guān)的另外兩個(gè)方面，以避免（或減少）橋接打?。涸黾用芏龋?/span>“填充>填充密度”）和更改圖案（“填充>填充圖案”）。第一個(gè)需要擠出更多材料，并且會(huì)增加總體打印時(shí)間；典型的百分比是10-20%，因此您增加多少還取決于您愿意犧牲多少時(shí)間和材料。考慮到相同的密度，填充圖案的變化可以為頂層提供具有更少孔的支撐。在這些情況下，陀螺儀圖案可能是最合適的。

三、進(jìn)一步建議

當(dāng)您處理解決方案時(shí)，頂層應(yīng)該類(lèi)似于頂部部分（來(lái)源：ZoofusCos via Reddit）

枕頭是一種令人不愉快的缺陷，但這些簡(jiǎn)單的解決方案可以輕松消除該問(wèn)題。此外，以下建議可以幫助改善頂層結(jié)果。

檢查硬件：在搜索中更改材料或切片機(jī)參數(shù)以消除枕頭之前，請(qǐng)確認(rèn)問(wèn)題不是在擠壓下。通過(guò)尋找堵塞跡象來(lái)驗(yàn)證噴嘴并進(jìn)行清潔。此外，定期校準(zhǔn)打印機(jī)和擠出機(jī)始終是一個(gè)很好的做法。

增量更改：為了尋找最佳切片機(jī)參數(shù)來(lái)減少或消除枕狀效應(yīng)，請(qǐng)少量更改它們，進(jìn)行測(cè)試，直到達(dá)到最佳值。另外，請(qǐng)確保一次更改一個(gè)參數(shù)。如果您一次嘗試所有更改，您將無(wú)法確定哪一個(gè)有效，而且太多更改還可能導(dǎo)致其他問(wèn)題。

頂層厚度：在打印之前在切片機(jī)軟件中規(guī)劃和模擬打印始終是一個(gè)好主意。執(zhí)行此操作時(shí)，請(qǐng)嘗試規(guī)劃頂層厚度，使其為層高的倍數(shù)。

改善頂部表面光潔度：在解決了大多數(shù)枕頭缺陷之后，始終可以平滑打印的外表面。對(duì)于頂面，按單調(diào)順序熨燙和打印可能是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，但是，可以應(yīng)用其他后處理技術(shù)來(lái)平滑打?。ㄖ灰紤]到您的模型、材料和時(shí)間）。

編譯整理：ALL3DP