3d 打印中的支持：技术概述-凯发k8官网

了解什么是 3d 打印支撑结构、何时需要支撑以及支撑如何影响打印的质量和价格。

介绍

由于 3d 打印部件是逐层构建的，因此需要构建前一层。根据特定的3d打印技术和 3d 模型的复杂性，这可能意味着 3d 打印需要支撑结构。

在考虑使用什么技术打印 3d 模型时，重要的是要考虑支撑结构以及它们如何影响最终结果。支撑结构将对表面光洁度产生影响，因为它们需要后处理工作才能去除，从而导致瑕疵或表面粗糙。

本文讨论了支持、如何为每种 3d 打印技术实施支持，以及支持的使用如何影响设计决策过程。

fdm 中的支持

熔融沉积建模(fdm) 将熔化的灯丝沿预定路径挤出到构建表面上。当材料被挤出时，它会冷却，形成一个坚固的表面，为下一层要建造的材料奠定基础。逐层重复，直到对象完成。

fdm 何时需要支持？

使用 fdm 打印，每一层都打印为一组加热的细丝线，这些细丝线粘附在其下方和周围的螺纹上。每个线程的打印都与其前一层略有偏移。这允许将模型构建到 45° 的角度，允许打印扩展超出其前一层的宽度。

当打印出超过 45° 的悬垂特征时，它可能会下垂，并且需要在其下方提供支撑材料来支撑它。

根据悬垂程度，您的fdm打印可能需要支持

桥接与支持

这条规则有一个例外：

热材料可以在称为桥接的方法中在两点之间拉伸很短的距离。桥接允许在没有支撑和最小下垂的情况下打印材料。如果桥的长度超过 5 毫米，通常需要支撑以提供准确的表面光洁度。

fdm 支持的 abc（或 yht）

考虑字母 y、h 和 t，以及一组相关的 3d 模型。

• 字母y的型号的胳膊能简单地印刷。即使 y 的手臂伸出，因为它们以 45 度或更小的角度延伸，它们不需要支撑。

• 字母 h 稍微复杂一些，但如果中心桥在 5 毫米以下，则可以在没有支撑或任何下垂的情况下打印。超过 5 毫米并需要支撑。对于这个例子，中心桥超过 5 毫米，需要支撑。

• 字母 t 需要支持字母的手臂。外臂无需打印任何东西，材料会在没有支撑的情况下掉落。

下图说明了带有浅灰色支撑材料的 yht。

使用 fdm 打印 y、h 和 t 所需的支撑结构的视觉图示。

这是打印时 yht 的外观。下图现在显示了在没有支撑的情况下打印的 t 的结果。表面有明显的下垂，需要大量的后处理来清理。

y、h 和 t 印有 fdm 支持

y、h 和 t 印有 fdm 支持在没有任何支撑结构的情况下使用 fdm 打印字母 t 失败

fdm支撑材料的缺点

在 fdm 打印中使用支撑的限制之一是始终需要后处理，从而导致与支撑接触的表面出现痕迹或损坏。

另一个问题是，印刷在支撑上的层会不太完美，因为支撑会比固体层稍微不那么稳定。

在不破坏模型的情况下，也很难从小而复杂的特征中移除支撑。

此外，支持需要额外的打印材料，因此会产生额外的成本。支持也需要移除，为 3d 打印服务提供商创造更多工作，这也可能增加打印作业的总成本。

移除支撑的拼图块显示表面粗糙度。

我的 fdm 打印需要多少支持？

下面的拱形示例只需要将有限数量的支撑放置在正确的位置即可准确打印。

圣路易斯拱门展示了使用拱形物体支撑的完美示例。

下面显示的“立方体中的球”是一个需要大量支持的示例。

在此示例中，移除支撑件很复杂，包括用尖嘴钳移除每个支撑件，同时试图限制对支撑件周围表面的损坏。去除支撑后打磨或平滑表面也非常困难。

如果没有支撑材料，这个模型根本无法在 fdm 中打印而不影响质量和准确性。在这种情况下 - 尽管增加了成本和打印时间 - 使用的额外支持材料对于能够完成打印至关重要。

ball in a cube-print 的特写，显示所需的支撑结构。

两种类型的 fdm 支持

fdm 打印方法利用两种类型的支持：

• 第一种是扁平手风琴或格子，是最常见的，最适合大多数 fdm 打印。

• 另一种类型是“树状”支持，某些打印机更喜欢这种支持。这种支撑方法不太流行，但是它与打印表面的接触较少，这可以导致更好的表面光洁度后处理。

打印机操作员通常会指定最适合您的应用的支撑类型，从而最大限度地减少对您设计的审美影响。

两种不同类型的支撑结构：手风琴支撑（左）和树支撑（右）。

可溶解的支持

在带有两个打印头的微调打印机上，支撑材料可以用可溶解的材料打印，这种材料不会从零件上撕下，而是溶解在化学溶液中，不会影响打印模型的主要材料。

这将导致支撑与主要材料接触的更好的表面光洁度，但可能是一种昂贵且耗时的凯发k8官网的解决方案。

这方面的一个例子是 ultimaker 3 机器，它利用了用 pva 打印的支撑，这种支撑很容易在打印后溶解。所有工业fdm机器都使用可分解的支撑。

sla 和 dlp 支持结构

立体光刻 (sla) 和数字光处理 (dlp)通过使用光源固化液体材料，从液体（光敏聚合物）树脂创建 3d 打印物体。

根据确切的打印机类型，这意味着模型要么被从装有液体材料的大桶中拉出，因为它被光源通过底部的半透明窗口（自下而上）固化，要么被浸没在液体中因为顶层由顶部（自上而下）的光源处理。

sla 和 dlp 何时需要支持？

为了确保打印件附着在打印平台上并且不会在大桶中漂浮，sla 和 dlp 打印机几乎在所有情况下都需要使用支撑。

这些打印机的支撑结构看起来像细肋，只有小尖端实际接触模型以节省材料和打印时间。支撑的数量、它们的位置、它们接触模型和结构的位置是由软件计算的，并且取决于被打印部件的形状、方向和重量。

sla 和 dlp 是一些最精确的技术，即使是最小和最复杂的物体也能打印出精确的细节。通过适当的后处理，支撑的使用不会影响打印质量。

具有支撑结构的 sla 打印

从 sla 和 dlp 打印件中去除支撑材料

首先，异丙醇 (ipa) 用于清洗完成部件上的液态树脂。支撑结构可以从模型表面折断或使用钳子移除。然后打磨支撑与物体接触的点以去除任何残留的痕迹。

从 sla 打印中移除支撑结构

sla 和 dlp 中的支持设计注意事项

部件方向对于 sla 和 dlp 打印的支持位置起着至关重要的作用。通过重新定向零件，可以大大减少支持量（以及打印成本）。

定位在支持的位置方面也起着重要作用。如果组件表面的美学外观是最重要的，那么调整零件的方向以使与该区域接触的支撑很少或没有支撑也是一种选择。

对于具有大量细节和许多薄或复杂特征的复杂打印，将打印分成单独的部分，然后将它们组装在一起（通过卡扣连接、互锁部件或粘合剂）也可以提高打印质量和外观。

sla 打印部分显示支撑所在的一些标记

材料喷射支撑结构

材料喷射（stratasys polyjet 和 3d systems multijet 建模）技术类似于喷墨打印，但这些 3d 打印机不是将墨滴喷射到纸上，而是将液态光敏聚合物层喷射到构建托盘上，并使用紫外线立即固化它们。

材料喷射何时需要支持？

这些打印机在所有有悬垂部件的情况下都需要使用支撑材料，无论角度如何。支撑物要么是水溶性的，要么在使用 plyers、水喷射、超声波浴和喷砂的后处理过程中被去除。

与 fdm 不同，对这些技术的支持绝不会损害打印件的外观、表面质量或技术特性。经过适当的后期处理后，几乎不可能将被支撑覆盖的部分与打印的其余部分区分开来。

从 polyjet 打印件中去除水溶性支撑材料

材料喷射中支撑的设计注意事项

由于在后期处理过程中使用了电动工具（水刀、喷砂机），模型的复杂部分可能会损坏或弯曲。确保遵循材料喷射规则以避免任何问题。如果您的模型具有复杂的零件和细线，则建议使用sls打印。

sls 支撑结构

选择性激光烧结 (sls)使用激光在腔室中熔化粉末材料。

对于 sls，不需要支撑结构，因为当物体逐层堆积时，粉末会起到支撑作用。这提供了很大的设计自由度，但通常也会增加打印零件的成本和时间。sls 需要时间让构建室冷却下来，清洁打印件需要多步骤的精加工过程，包括去除未熔合的粉末，通常使用气枪。

使用 sls 打印时，打印件周围未熔化的粉末起到天然支撑的作用，易于去除。sls 3d 打印 - 如何制作功能强大的零件？

粘合剂喷射支撑结构

粘合剂喷射类似于 sls，打印机使用薄薄的粉末材料层来构建物体，但这些打印机不是使用激光将层烧结在一起，而是使用从喷嘴挤出的粘合剂来粘合粉末一起。

与 sls 一样，不需要支撑结构，因为在构建物体时粉末会起到支撑作用，但是清洁和后处理打印件需要多步骤的精加工过程，包括去除未熔化的粉末，通常使用气枪。

从粘合剂喷射印刷品中去除未熔合的粉末。3d 打印技术：粘合剂喷射

金属印刷支撑结构

金属打印技术在所有情况下都使用支撑结构在构建过程中将模型固定在底板上，但是可以在没有支撑的情况下构建角度大于 35 度的悬垂。当需要支撑时，重要的是要确保它们易于访问，否则在后处理过程中它们不能被移除。

支撑的使用不会以任何方式影响打印质量，并且通过适当的后处理，可以从打印模型中去除所有标记。

金属印刷品 - 仍附着在印刷床上 - 显示支撑结构。

源文摘自：hubs  由佩里凯恩撰写