3D打印变形的原因及解决方法

3D打印变形的原因及解决方法

3D打印技术在近年来得到了快速发展和普及，但随之而来的打印变形问题也困扰着许多爱好者和从业者。本文将从材料收缩、设计不合理、打印参数设置不当和环境因素四个方面，深入分析3D打印变形的原因，并提供切实可行的解决方案。

材料收缩

原因

不同材料的热收缩率不同。例如，ABS 和 PLA 都存在形变问题，当塑料从高温冷却到室温时，会发生体积收缩。对于长而薄的零件，这种纵向收缩更为明显，容易导致翘曲变形。

解决方法

• 选择合适的材料：优先选择热收缩稳定性较低的材料，如 PETG（聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物）等。
• 添加纤维：对于使用 Markforged 等具有复合材料功能的 3D 打印机，可以在零件底层添加纤维以增加刚度，减少变形。

设计不合理

原因

模型的设计本身可能导致变形。例如，平面形状过大且薄度不均匀、存在大面积悬空结构等，都会在打印过程中增加变形的风险。

解决方法

• 优化模型设计：避免过大的平面和不均匀的厚度，合理分割模型，减少悬空结构。例如，将大的平面分割成小块打印，或者为悬空部分添加支撑结构。
• 添加圆角：在零件边缘添加圆角，可以减少应力集中，从而降低翘曲的可能性。因为圆角能够将收缩力有效分散，使应力得到均匀分布。
• 增加边缘：使用“边缘”工具为零件添加额外的接触面积，这不仅可以增加与打印托盘的接触面，还可以为支撑结构提供更好的表面，减少翘曲或卷曲。

打印参数设置不当

原因

打印速度过快、打印温度过高或过低、层高等参数设置不合理，都可能导致模型变形。

解决方法

• 调整打印速度：慢速打印可以提高打印的精细度和首层的附着力，让冷却过程更均匀。
• 优化打印温度：根据所选材料的特性，调整合适的打印温度。一般来说，在允许挤出塑料的最低温度下进行打印，同时确保能够成功附着。
• 校准 Z 轴初始高度：第一层的建构质量对后续打印结果影响很大。如果 Z 轴起始高度过高，挤出的塑料丝无法有效附着在平台上，建议以 0.05mm 为单位进行测试调整。
• 使用加热床：加热打印床可以帮助最初打印的底部处于和上层一致的温度，确保整个物件的冷却是均匀的，这对于 ABS 和 PLA 材料的打印非常关键。

环境因素

原因

打印环境中的空气流动、温度变化等也可能影响模型的冷却和收缩，从而导致变形。例如，靠近窗户或有穿堂风的位置，可能会因受热不均而变形。

解决方法

• 减少空气流动：尽量减少打印环境的空气流动性，可以加挡风板或保温罩。
• 保持恒定温度：尽量在恒温的环境中进行打印，避免温度的大幅波动。

综上所述，3D打印变形是一个复杂的问题，需要从多个方面进行分析和解决。通过选择合适的材料、优化模型设计、调整打印参数以及改善打印环境等措施，可以有效地减少3D打印变形的发生。