FDM 3D打印：典型參數(shù)對功能部件的影響

2020年5月25日，南極熊從外媒獲悉，Ahmed Elkaseer、Stella Schneider和Steffen G. Scholz進一步深入研究了3D打印參數(shù)和設置對零件質(zhì)量的影響，并發(fā)表了論文‘Experiment-Based Process Modeling and Optimization for High-Quality and Resource-Efficient FFF 3D Printing’。

作者表示：3D打印最初是為快速成型而設計的，以工程師應用為主，而隨著技術(shù)的進步，現(xiàn)在全球越來越多的用戶開始運用這項技術(shù)去完成功能性部件的定制化批量生產(chǎn)。然而，在工藝層面，還有很多東西需要學習和改進，尤其是用戶還在許多應用領(lǐng)域中不斷進行創(chuàng)新，這些領(lǐng)域從汽車到航空航天到建筑等。

熔絲制造（FFF，F(xiàn)DM，材料擠出）工藝示意圖

這項研究的重點是FDM（FFF，F(xiàn)DM，Material Extrusion）3D打印，作者研究了大量單獨可調(diào)的打印參數(shù)，以及為什么缺陷和問題經(jīng)常發(fā)生的原因。作者注意到PLA是3D打印中很受歡迎的材料，由于其更環(huán)保、更容易使用，作者對測試結(jié)構(gòu)進行了以下分析。

●填充率
●層厚度
●打印速度
●打印溫度
●表面傾角

測試樣品的CAD模型（10 mm×46 mm×46 mm）

用Simplify3D作為切片軟件，在Zmorph 2.0 SX上3D打印了測試樣品。

Zmorph 2.0 SX

作者報告說，在本研究中，所有實驗中的打印參數(shù)保持不變。

打印參數(shù)在試驗期間保持不變

可控因素及其絕對值和正態(tài)化水平值

三個樣品被3D打印出來，使研究人員能夠?qū)に嚪磻M行平均，測量工藝反應的重要性，評估精度，并計算百分比誤差。

作者表示："對于表面粗糙度Ra，使用了測針式測繪儀MarSurf GD 26，試樣長度為4毫米。每次運行時，測量了三個樣品在有關(guān)傾斜角處的粗糙度，并計算出平均值"。

測針式測繪儀MarSurf GD 26

(a) 能量測量裝置Voltcraft Energy Check 3000和 (b) 分析天平Sartorius Extend ED224S

預測工藝參數(shù)變化對X方向10mm長度的尺寸精度誤差%的影響

分析了所使用的參數(shù)的影響。

●表面粗糙度
●尺寸精度
●生產(chǎn)力
●能源消耗

工藝參數(shù)變化對Z方向10mm長度的尺寸精度誤差%的預測影響

參數(shù)的相互作用對Z方向10mm長度的測量百分比誤差的影響

考慮到所有參數(shù)，尺寸精度主要受層厚和打印速度的影響，而表面粗糙度主要受表面傾角和層厚的影響。能源消耗和生產(chǎn)率主要受打印速度和層厚的影響。研究人員總結(jié)道："雖然打印參數(shù)之間的相互作用會對結(jié)果有利，但也會阻礙打印過程。

"一般來說，很明顯，層厚和打印速度在其他參數(shù)的重要性上占主導地位，通常決定了打印過程的結(jié)果。但是，另一方面，為了保證零件質(zhì)量和資源利用，層厚和打印速度之間會有一個權(quán)衡，為了獲得高質(zhì)量和資源節(jié)約型的制造零件，必須解決這個問題。"

打印溫度和打印速度對Z方向尺寸精度的影響

參數(shù)的相互作用對測量的源消耗的影響

編譯自：3dprint