增材制造技术之九—支撑结构

发表于 2017-3-20 16:17:44 显示全部楼层 3 15002

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了解支撑结构,懂得何时需要加支撑以及支撑是怎样影响打印质量和成本的。

内容

  • 介绍
  • FDM支撑
  • SLA和DLP支撑
  • 材料喷射(Polyjet)支撑
  • SLS支撑
  • 粘结剂喷射支撑
  • 金属打印支撑
  • 经验总结

1. 介绍

3D打印采用逐层构建,根据具体的工艺类型以及模型的复杂性,有些打印过程可能需要添加支撑。
当选择采用什么工艺进行打印时,需要考虑支撑结构以及可能带来的影响,支撑结构会对表面质量造成影响,在后处理过程中可以去除,但是会留下瑕疵使表面粗糙度增加。

本文讨论如何给特定的打印工艺添加支撑结构,以及给设计工作所带来的启发。

2. FDM支撑结构

FDM技术沿着预定路径将熔化的线材挤出到构建平台上,材料挤出后冷却凝固,为构建下一层提供支撑,如此往复直到打印完成。

2.1 FDM工艺何时需要添加支撑

采用FDM打印工艺,每一层打印一组线材,其粘附在下层并且相邻线之间相互黏结,每一层的打印路径都与上一层轨迹有所交叉。当模型倾斜面低于45度时需要添加支撑。

2.2 桥接vs支撑

以上规律也有例外,当采用热材料进行打印时,桥接位置在两个点之间被短距离拉伸,可以不加支撑,下垂很小。如果桥接距离超过5mm,需要添加支撑以保证精度。

2.3 FDM支撑中的ABCs类型(YHTs类型)

想象一下字母Y、H、T,以及与之相近的模型。
1)        类字母Y的模型比较容易打印,即使悬臂角度伸展为45度或小一点,也不需要支撑。
2)        类字母H的模型稍微复杂,但如果桥接跨度小于5mm,也不需要添加支撑,跨度超过5mm就需要添加支撑。
3)        类字母T的模型必须添加支撑,由于完全悬空没有支撑会跌落。

1.jpg
FDM打印Y、H、T结构所需的支撑示意图

2.jpg
FDM打印的实体结构

下图为T型结构的打印效果,表面有明显的下垂,需要大量的后处理进行清洁。

3.jpg
不添加支撑结构时打印失败

2.4 FDM支撑的缺点

在FDM打印时添加支撑就得需要后处理,导致与支撑接触的表面留下痕迹甚至损坏。另一个问题是,打印在支撑上的层往往不太完美,因为支撑的强度比实体要低一些。而且支撑也很难从一些比较细小的结构中去除。

此外,支撑的打印也增加了材料的使用量从而产生了额外的成本,支撑的去除也增加了更多的工作,使总成本升高。
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 楼主| 发表于 2017-3-21 15:31:15 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2017-3-21 15:42:43 | 显示全部楼层

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