3D 打印件的象脚:如何诊断并修复变宽的首层
如果打印件的底边一圈向外扩张,好像首层被压扁了一样,你看到的就是创客们所说的象脚。本指南帮你确认诊断,把它与单纯的喷嘴高度问题区分开来,并用 PrusaSlicer 中的补偿设置,或适用于你自己打印机的热床设置来修复它。
简短结论
象脚是 3D 打印件上变宽的首层。据 Prusa 知识库,首层被压在热床上,比应有的宽度略宽,这主要影响需要精确尺寸或紧密配合的零件。有两种修复办法可以配合使用:PrusaSlicer 中的象脚补偿设置,它在切片时缩小首层;以及正确的喷嘴高度,因为喷嘴设得太近会加重挤压。在 Prusa i3 打印机上,该高度通过各机型专属的首层校准来设置;在其他机器上,请改用厂商自己的热床调平流程。
为什么首层比其他层更宽
据 Prusa 知识库,首层在铺下时会被压在加热的打印平台上,所以通常比应有的宽度略宽。这种挤压是有意为之的。它让耗材抓住成型表面,而不是翘起脱落。缺点是在零件底部一圈留下一道小凸棱。你可以看到它,也可以用指甲摸到它,这道凸棱就是创客们所说的象脚。
热床的热量也起作用。在最底下几层仍然柔软的时候,上方零件的重量和喷嘴的压力会把它们稍稍向外推。这种效应只停留在底部,因为离热床更远的层冷却更快,保持住了预期的尺寸。
对大多数装饰性打印来说,这些都无关紧要。Prusa 的文档指出,当零件需要精确尺寸,或必须以非常紧的公差相互配合时,它才会成为问题。想想再也推不进去的盖子、两半合不上的外壳,或者在桌上摇晃的平底零件。这时才值得花力气去修复。
如何确认象脚,并排除相似现象
把零件翻过来,看底边。真正的象脚表现为沿整个外围一圈均匀的凸棱,各处厚度相同。把零件放在平面上,它可能会略微晃动。为紧配合设计的盖子或嵌件会在最底部卡住,往上则可以自由滑动。校准立方体或任何紧配合的测试件,都能让诊断一目了然。
有几种相似的情况会造成混淆。如果首层的边缘向上卷起而不是向外扩展,说明喷嘴离热床太近。Prusa 的文档把这种卷起描述为喷嘴设置过低的典型迹象。如果凸棱只出现在零件的一侧,说明热床不平,那属于热床调平指南的内容,而不是这里。如果边角从热床上翘起,你面对的是翘边,那是相反的问题。
这件事上不要相信切片预览。在 PrusaSlicer 中,预览从不显示真实的挤压,所以屏幕上看起来完美的首层,仍可能在热床上扩散。要评判打印出来的零件,而不是可视化画面。
PrusaSlicer中的象脚补偿:位置与用量
PrusaSlicer 有一项专门的设置,叫“象脚补偿”。据 Prusa 知识库,它位于“打印设置”的“高级”下,只有当切片软件处于高级或专家模式时才会出现。切片软件不是事后把凸棱打磨掉,而是在切片时自适应地缩小首层。真实的挤压填补了被去掉的空间,底部最终呈现为预期的尺寸。
Prusa 给出了一个实用的上限。使用 0.4 mm 喷嘴时,所需补偿不应超过首层挤出宽度的约一半。如果为了消除凸棱必须超过这个值,文档说应当到别处找问题,通常是喷嘴高度。理论上没有上限:知识库指出,设为 10 mm 补偿的立方体,首层每条边会缩进 10 mm,所以过大的值只会啃掉零件。
有两个副作用是正常的。在预览中,Brim 不再接触模型。这是有意的:被挤压的材料在打印时会填补这个间隙,只是粘结力稍弱。如果打印出来的零件上 Brim 也是分离的,说明补偿太高。预览还可能使细小特征与较大区域相接的位置变形。这只影响首层,如果你觉得碍眼,可以把值设回零。其余软件内容请参阅我们的 PrusaSlicer 指南。
喷嘴高度与热床调平:该症状背后的机械原因
补偿治的是症状。原因几乎总是在喷嘴和热床之间的距离。喷嘴越近,耗材被挤压得越狠,首层扩散得越宽。Prusa 的文档列出了喷嘴设置过低会带来的后果:挤出问题、堵塞、打印质量差,甚至因为打印件粘得太牢而损坏柔性钢板。太高的话,这一层就根本粘不住。
调整靠目测。在测试层上,线条应当被压扁但没有被压成平板,线条之间没有缝隙,交接处也没有凸棱。如果线宽沿长度变化,说明热床不平,需要先处理调平,再做其他事。我们的首层指南详细讲解了这些目测线索。
每台打印机都有自己的达成方式。Simplify3D 指出,有些厂商用弹簧和螺丝,另一些则用调平传感器把整个过程自动化,打印机手册才是参照。即使热床调得完全水平,仍可能离喷嘴太近或太远,所以 Z 轴偏移是与调平分开的另一项调整,通过打印机菜单或其设置向导来处理。
Prusa i3的情况:仅适用于这类机器的首层校准
Prusa i3 打印机有自己的流程,叫做首层校准,Prusa 针对这些机型有文档说明。它在打印机铺出之字形图案的同时,校准喷嘴尖端与打印表面之间的距离。你转动旋钮实时调整高度,数值从零变为负数。这个零点由 P.I.N.D.A. 或 SuperPINDA 传感器的位置定义,而这个位置对每台打印机都是独一无二的。
Prusa 强调,这个数字离开目测参照就毫无意义。常见范围是 -0.400 到 -1.500,但每台机器各不相同,并且会随时间和使用而漂移。纹理板比光面板薄,所以要得到相同的结果,喷嘴需要靠得稍近一些。用卡尺测量打印出的层,不是推荐的校准方法。
更换喷嘴、升级挤出机或把打印机搬到别处之后,请重新运行一次。出厂已组装的 Prusa 打印机到手时已调好;该校准主要针对在家自己组装的套件。最重要的是,不要把这些数字照搬到另一个品牌上。Prusa 的 Z 轴偏移在传感器不同、自动调平流程也不同的机器上毫无意义。
其他能控制首层压扁程度的热床与切片软件设置
喷嘴高度调对之后,几项切片设置会完成余下的工作。从热床温度开始。保持在耗材厂商推荐的范围内,因为热床温度高于所需,会让底层保持柔软的时间更长,使其向外塌陷。Simplify3D 建议以 5 度为步进调整热床温度,当底部扩散但附着力已经足够时,这一建议向下调整同样有效。
首层速度同样重要。Simplify3D 建议为了更好的附着力把它降低 30% 到 50%,而缓慢、干净的首层也更均匀,使挤压均匀、更容易补偿。还要用异丙醇保持成型表面干净。油腻的打印板会诱使你把喷嘴调得更近以便让打印件粘住,而这会让象脚更严重。
最后,对于必须相互配合的零件,最可靠的修复办法在模型文件里。在底边建模一个小倒角就能吸收这道凸棱,无需改动任何打印机设置,而且适用于每一款切片软件和每一台打印机。对于需要一遍又一遍打印的机械零件,这是最经得起考验的做法。
资料来源与局限
- Prusa知识库 — 象脚补偿
- Prusa知识库 — 首层校准(i3)
- Simplify3D — 打造完美首层的5个简单步骤
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