小记日常使用 3D 打印机的两三事儿

三维打印机(3D Printer)是一种通过分层堆积的方式,快速生产三维原型的设备。通常被划分为 熔融沉积FDM,Fused Deposition Modeling)和 立体光固化SLA,Stereo Lithigraphy Apparatus)两种成型方式,其中 FDM 熔融沉积成型是通过将 ABSPLA 等线材加热融化,然后通过挤出机喷头将其层层堆叠成型;而 SLA 立体光固化成型,则是采用紫外线光束,反复在液态光敏树脂当中曝光出模型每一层的形状来进行成型。

电子工程师在日常工作当中,不可避免的会遭遇到一些结构设计人机工程方面的问题,所以 3D 打印机成为了电子工程师进行方案验证时,必不可少的生产力工具。由于采用 FreeCADFusion 360 等参数化建模软件生成模型文件之后,还需要使用到 CuraPrusaSlicer 等切片工具软件进行处理,这些软件的配置参数较为繁杂,与打印机的性能以及工作环境温度息息相关,所以专门用这篇文章来备忘一些关键的配置参数与心得。

打印设备特性

众维立方Vyper 属于 FDM 熔融沉积造型 3D 打印机,其最大打印体积为 245mm × 245mm × 260mm,而定位精度达到 ±0.1mm,稳定进行打印的速度则高达 80mm/s,可以打印 ABSPLATPU 等常见 3D 打印材料。使用的切片软件为知名 3D 打印机供应商 Ultimaker 公司提供的 Cura 5.0 版本,该软件使用的输入文件格式为 .STL.OBJ.AMF,而输出文件则是包含有 G-Code 命令的 .GCode 文件。

除此之外,Vyper 还装备了兆易创新 ARM Cortex-M3 架构的 GD32F103RET6 主控芯片,同时集成德国 Trinamic 公司的 TMC2209 静音型步进电机驱动芯片,同时拥有 16 点自动调平功能,以及双 Z 轴丝杆光电限位器。虽然没有配备近程挤出装置,但是双金属齿轮的远程挤出机,依然能够稳定的打印 PLA 材料。

Cura 5 切片参数

笔者使用的知名 3D 打印机供应商 Ultimaker 公司提供的 Cura 5.0 版本作为切片工具软件。

  • 层高:每个打印层的高度,默认为 0.1 mm
  • 流量补偿:挤出的材料量乘以该值,默认为 105;如果打印时出现间隙,可以考虑将该选项调高至 106 或者更高;
  • 回抽距离:回抽的材料长度,默认为 6.5 mm,如果出现拉丝,则可以考虑该选项调高至 7 mm
  • 回抽速度:材料回抽的速度,默认为 25.0 mm/s,如果出现拉丝,可以考虑将该选项调高一些;
  • 打印温度:进行打印时候的喷嘴温度,适合打印温度介于 180°C ~ 230°C 之间;

打印材料

聚乳酸(PLA)也称为聚丙交酯,是以乳酸为主要原料聚合得到的聚酯类聚合物,加工温度介于 170°C ~ 230°C 之间。由聚乳酸制成的产品除了能够自然生物降解外,生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性方面都表现较好。

  • 兰博 PLA 材料:密度 1.25 g/c㎡,推荐打印速度 40 ~ 60mm/S,打印温度 195°C - 230°C,缺点是比较脆,而且打印过程容易拉丝。