薄壁缺口与底面转角孔洞:如何解决这两种缺陷

为什么固定喷嘴会在薄壁上留下空隙

你的喷嘴只有一个固定直径,因此铺出的线条宽度大致恒定。当模型中的某面墙只有几条线宽时,切片软件必须决定其中能容纳几道挤出。Simplify3D文档用了一个清晰的例子:用0.4 mm的挤出宽度切片1.0 mm的墙。两圈外壁占去0.8 mm,在中间留下一道窄得放不下第三条线的缝隙。如果没有专门的设置,切片软件就会把这道缝隙留空,墙体便会中空或布满孔洞。

底面转角缺口的成因相关但不同。Simplify3D指出,每一层都依赖下一层打下的基础。当零件尺寸发生变化时,例如一个20 mm的立方体打印在40 mm的立方体之上,较小立方体的侧壁需要有实心的东西来支撑。如果外壁圈数太少、顶面太薄或填充太稀,这个基础就缺少材料,孔洞便会正好出现在转角处。

两种缺陷归根结底是同一件事:某个特定位置没有落下足够的塑料来封闭表面。这就是本指南把它们放在一起讲的原因,其解决方法也部分重叠。

区分薄壁缺口与底面转角缺口

先看孔洞所在的位置。如果有一条贯穿薄壁全长的空隙,从上方或将零件举到光下可见,并且在每一层都重复出现,那就指向挤出宽度问题。外壁在中间始终没有相接。这在隔板、散热片、凸起文字和通风格栅上最常见。

只出现在转角处、正好位于平面与从其上方起始的竖直墙体交界处的孔洞,就是底面转角缺口。Simplify3D将其描述为顶层未能与下一层轮廓连接的位置。这种缺陷集中出现在零件截面变小的地方,几乎不会出现在笔直的侧壁上。

在更改任何设置之前,先打开逐层预览。如果切片软件在屏幕上已经显示出空的缝隙或未覆盖的转角,问题就出在切片上,而不是硬件。如果预览看起来正常,但打印出的零件有孔洞,那么更可能是挤出不足,下文会进一步说明。区分这一点,可以避免你为一个不需要的缺陷堆叠外壁圈数,或者在文件本身切片有误时去重新校准挤出机。

薄壁:调整挤出宽度或让切片软件填补间隙

你有两种途径。第一种是让切片软件替你填补间隙。根据Simplify3D,默认行为使用间隙填充,这是一种往复式图案,会适应外壁之间剩余的任何空间。该软件还提供单线挤出选项,用一条宽度可动态调整的线条取代两圈外壁及其间隙,恰好填满墙体。其他切片软件对这些选项的命名不同,请在你所用软件的高级选项卡中查找薄壁或间隙填充设置。

第二种途径是直接修改挤出宽度。Simplify3D给出的例子是:一面1.0 mm的墙,挤出宽度设为0.5 mm:这样两条线就能无空隙地填满墙体,更快也更牢固。这种方法最适合墙厚相当一致的零件,因为手动宽度作用于整个打印件,而不只是薄的部分。

如果你的模型经常包含非常薄的墙体,那么喷嘴的选择同样重要。直径越小,线条越窄,代价是打印时间更长。请保持在切片软件对你的喷嘴所允许的宽度范围内,否则你只是用一个缺陷换来了挤出问题。

底面转角:外壁、顶部实心层和填充

Simplify3D列出了需要依次检查的三项设置。第一项是外壁圈数。由于零件内部通常是部分中空的,墙厚对基础的强度有着极大的影响。例子很简单:如果你原来用两圈外壁打印,就用四圈再打印同一个零件,看看缺口是否消失。

第二项设置是顶部实心层数。过薄的顶面无法恰当地支撑其上打印的结构。文档建议把顶部实心层从两层增加到四层。同样的道理也适用于顶层缺口指南:一旦有墙体从顶面升起,始终未完全封闭的顶面就成了糟糕的基础。

第三个调节项是填充百分比。顶部实心层建立在填充之上,如果填充太稀,它们会在填充单元之间下陷,在转角处留下空隙。Simplify3D建议对比20%和40%,看看效果。在全面提高密度之前,请先了解填充:换一种图案有时和提高百分比一样有效,而且更省材料、更省机器时间。

先排除挤出不足

如果打印机挤出的塑料比切片软件预期的少,增加外壁圈数解决不了任何问题。Simplify3D自己就把挤出不足和挤出不稳定列为底面转角缺口的相关成因。如果你的外壁明显偏薄、彼此不相接,或者填充看起来像被拉长的细丝,请先处理这个问题,再做其他调整。

挤出不足指南介绍了常规检查项:喷嘴部分堵塞、耗材受潮、温度设置过低,或者送料齿轮在耗材上打滑。随后在一个简单的测试件上做流量校准,可以确认你设置的挤出宽度与喷嘴实际挤出的一致。如果两者不一致,本指南中的每条规则都会失效,因为切片软件依赖精确的线宽来封闭墙体。

打印一个最简测试件:一个薄壁小盒子,以及一个带一处干净台阶的阶梯立方体。如果这两种缺陷在这些简单形状上同时出现,首先怀疑挤出不足。如果只出现其中一种,你就知道该应用本指南的哪一部分。这种两步法只需几分钟,却能省去数小时的盲目调试。

何时需要修改的是模型而不是切片软件

切片软件可以补偿很多问题,但无法在模型没有留出空间的地方凭空生成材料。设计自己的零件时,请围绕喷嘴的线宽来确定墙厚:墙厚画成该线宽的整数倍,切片后就不会留下间隙。Simplify3D指出,挤出宽度调整在墙体厚度一致的零件上效果最好,因此一个干净的模型能让你省去大量调试。

对于下载的文件,你无法控制几何形状,但可以控制摆放方向。平放在打印平台上的薄壁会变成容易封闭的实心表面。如果把零件翻转过来,麻烦的台阶可以变成有支撑的表面,前提是你添加的支撑不会比原来的缺陷更让人头疼。

请记住,因线条不足而中空的墙体,其表现与实心墙体不同。它更容易开裂,还会透光。如果零件需要承受任何载荷,请从根源上解决缺陷,而不是用打磨或填补来掩盖。

资料来源与局限

• Simplify3D — 薄壁缺口
• Simplify3D — 底面转角缺口

我们整理的是厂商和社区的文档，并未亲自测量这些产品。针对你具体型号的手册优先于一般性的指导。