3D打印机常见问题解析

史昊天　刘一飞　丰志良

摘 要：随着社会的发展，有着“第三次工业革命”重要标志的3D打印越来越被人们熟知，并应用于航空航天、医疗器械、高校教育等领域，本文通过对常见FDM 3D打印机的介绍及常见问题的分析，对了解3D打印技术、使用3D打印机具有一定的指导作用。

关键词：3D打印;分层;FDM机;翘边

中图分类号：TH-9文献标识码：A

3D打印技术又称为增材制造技术，起源于上世纪80年代，是通过材料自下而上的堆积而形成的各种复杂加工零件的加工工艺，相对于传统加工的材料去除加工工艺，3D打印设备不需要刀具、模具等工具，克服了复杂零件难加工或不能加工的缺陷，降低了整个加工过程中原材料的使用。目前3D打印随着现代的发展，广泛的应用于航天航空领域、医疗器械领域、建筑领域等领域，被称为“第三次工业革命的重要标志”。因此3D打印技术也是高校培养学生创新的一个重要掌握环节。

目前高校上常用的3D打印设备为FDM机即熔融沉积成型技术，就是通喷头加热将打印材料进行熔化通过挤压，把材料按计算机给出的零件平面轮廓一层一层的堆码快速固化从而加工成型。相对于其它3D打印技术，FDM机具有操作简单、价格便宜、运行成本低、可用材料多样等优点。

1 了解3D打印

3D打印是锻炼学生软件应用能力以及实践动手能力的重要实习手段。如果想完成3D打印模型。首先需要学习一款三维建模软件，把所需要的打印模型画出来，可根据自己所学专业不同选择不同的三位建模软件，一般机械专业的学生学习solideworks、UG等软件即可。模型建好后，需要保存时，切记保存格式为.stl格式，否则切片软件无法识别后续工作无法开展。

當模型建好后，需要利用切片软件，对模型进行切片处理，即将设计好的三维模型在Z轴方向进行切分，使其在X-Y轴平面上逐层进行平铺堆积，从而组建模型，现在常用的切片软件有Cura、MakeBot以及闪铸等。通过在切片软件上的参数设置，从而达到不同的加工精度和要求。常见的切片参数有层高、速率、回抽、加热温度、支撑等，因此需要熟悉各种参数，才能加工出满意的模型。当切片软件处理好三维模型时即可在3D打印机上进行打印。打印完成后，模型有时后会需要后处理即模型的后续加工，可通过手工锉、锯等加工方式进行后处理从而即锻炼的学生的创新也提高了动手实践能力。

2 3D打印常见问题

在3D打印过程中，我们打印的模型常常有这样或那样的问题，以材质ABS和PLA为加工材料的3D打印机为例，我们会遇到的下列常见现象

2.1 平台的调平

在使用3D打印机前我们应先对工作平台进行调平即喷头与加工平台间的距离，从而使喷头在移动时能保持与工作平台保持在一个固定的距离，如果距离太低则出料困难，致使第一层很薄，从而影响打印效果。如果距离太远则容易致使第一层无法粘结在工作平台上，致使打印失败。因此如何调平对于3D打印机的加工质量至关重要。调平，常见的可通过调整打印平台上的螺母从而更改喷头于平台距离进行手动调平。具体步骤为将平台上的螺母拧紧，在平台上铺一张A4纸，运行打印机上面的调平程序，待喷头运动到具体位置时，调整螺母，使平台与喷头之间的距离恰为一张纸的厚度，轻拉纸张略有阻力即可，调整好后，在进行下一个位置，从而使每个位置的距离都一样，从而使平台平正。调平是一项耐心的工作，初次加工时需要多次调平，从而为后续工作打好基础。

2.2 打印模型翘边

在打印过程中，我们经常会出现在打印零件时随着打印时间的推移，模型的边缘往往会翘起来如图1，为什么会出现这种现象呢？这是因为我们在打印过程中，由于材料的热胀冷缩，致使材料从喷头出来之后会收缩，从而引起翘边现象。相对于小个模型，因为比较大的模型，距离更长，热胀冷缩更加明显，所以影响更大。在3D打印过程中我们可以从以下几个方面进行改进，从而降低翘边概率。利用平台热床，通过增加平台温度，降低热胀冷缩的速率，从而降低其影响，改善翘边程度。如果设备没有热床功能可以降低打印速度，改变第一层线宽从而使材质更多的粘贴在平台上，降低热胀冷缩影响。还可通过部分固体胶涂抹在平台上，增加材料附着力，从而避免翘边。

2.3打印模型分层

因为FDM 3D打印机是通过将材料融化，自下而上将材料一层一层的堆积从而形成各种复杂的模型，在加工过程中我们常常会发现在一些加工模型中在加工完成或未完成时有些地方层与层之间出现了缝隙，从而影响整个加工模型的质量如图2模型胡巴在打印完成手臂处出现分层现象。出现分层的原因就是层与层之间不能很好的粘合，从而致使整个模型开裂，可先检查层高设置是否合适，一般层高设置不应大于喷头的直径，如果层高过高则可影响层与层之间的粘合力，从而产生分层现象。如果改善不大则可考虑通过调整喷头温度来改善，因为喷头温度太低，材料不能完全融化，从而致使材料在冷却过程中并不能很好的附着在一起。可以每次调整5度，来看一下整体加工是否有改善。在模型精度要求不高、分层程度可以接受时，可通过胶水将其粘贴牢固进行补救。

3 结语

本文通过对3D打印技术相关知识点的介绍，使人们对3D打印有了一个比较直观的认识和了解。在通过对打印过程中所遇到的问题分析，给出如何避免类似问题的发生，具有重要的意义。随着3D打印技术的不断发展和改善，他将填补传统制造业的工艺短板，促进现代加工技术的革新。

参考文献：

[1]钱毅杰，白昊天，刘宇恒.3D打印技术的现状及发展趋势①[J].科技资讯，2017，15（3）.