支撑设置(第三期) | 一篇文章带你读懂3D打印中的支撑(下)

在上一期文章【支撑设置(第二期) | 一篇文章带你读懂3D打印中的支撑(上)里,我们向大家介绍关于支撑的前半段内容,今天我们继续承接上期内容。

易于拆除的支撑类型

易分离的支撑结构

当打印机只有一个喷头,会默认使用易分离的支撑结构

只有一个喷头,就必须使用相同的材料来打印模型和支撑结构。当然你可以调整支撑密度,使其比模型密度低得多。

由于模型和支撑结构是相同的材料,所以拆分它们要么是用手将支撑掰断,要么用刀小心地将其切断。

这些拆除方法有很大的风险会破坏模型,需要娴熟的技巧,并小心拆除。

可溶解的支撑结构

如果你的打印机有两个喷头,那就简单了。可以在一个喷头上装载PLA线材用来打印模型,另一喷头装上PVA等可溶于水的材料或HIPS等可溶于柠檬烯的材料,用来打印支撑。一旦打印完成,只需将模型浸入水中或柠檬烯中,就可以溶解掉支撑。

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这种拆除方法降低了模型损坏的风险,让后处理工作更简单。

如何拆除支撑结构

由于支撑结构很难拆除,并可能会损坏模型,所以我们提供了一些可行的技巧来拆除它们。

1. 首先,观察下支撑结构,哪里无遮挡容易下手,试着用手指掰断支撑。尽量要轻轻地。如果方法正确,大部分的支撑应该很容易脱落。

2. 接下来,使用工具剪断那些角落里的支撑。关于哪种工具最好用众说纷纭。可以使用尖嘴钳,刮刀或雕刻刀。当然也可以组合使用。

3. 当使用小刀或刮刀时,可以适当加热模型或刀片。这样支撑结构更容易被切掉。可以用到小型丁烷喷枪,但要确保别损坏模型。

4. 很多人不建议使用雕刻刀,因为它非常锋利和危险。

5. 砂纸也是不错的工具。用高目数的砂纸(220至1200)水磨可以拆掉支撑,同时还可以抛光模型。为了达到最好的效果,在模型上沾水缓慢打磨,直到打磨出理想的表面质量。


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图片来源:Formlabs

6. PLA材质的模型在拆掉支撑时可能产生应痕,导致刮花、痕迹和瑕疵。指甲油可以用来修补或遮盖这些瑕疵。

巧妙的设计使支撑结构最小化

把支撑融入模型中

避免使用支撑的一个技巧是向模型中添加可以起同作用的元素。这个技巧已经被雕刻家们使用了几个世纪。例如,安东尼奥•卡诺瓦的“维纳斯•维特里克斯”雕塑。


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在这里,右臂是一个悬空,但它是被枕头撑住了。左腿是另一个悬空,被束袍撑住了。

下一个例子是由设计师@fantasygraph设计的名为“The Guardian”的模型。他用一件飘逸的长袍巧妙地支撑着模型的双腿和臀部。而长矛固定在底部,作为左臂的支撑。


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将支撑结构整合到设计中,与其说是一门科学,不如说是一门艺术。把元素整合到整体设计中,同时还可以支撑悬空或跨桥。如果设计得当,不仅增强模型的美感,还省了支撑结构——省时省钱省力。

倒角

另一种消除支撑结构的方法是倒角。倒角是一种巧妙的方法,可以将原本令人讨厌的悬空变成角度小于45度的安全悬空。

如果有一个倾斜度不大或弯曲的边缘,你可以用一个不需要支撑的棱角来代替它。这种角度设计叫做倒角。


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图片来源:Rigid Ink

同样的,模型上如果有洞,可以把它变成一个泪滴形状的倒角洞。大多数情况下,不会影响模型的整体美观,但却能减少模型所需的支撑结构。


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图片来源:Markforged

优化摆放以精简支撑

有时,精简支撑就像在成型平台上重新摆放模型一样简单。例如,打印如下所示的盒子,最好把打开的那一面朝上。


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图片来源:Markforged

下面的例子更典型,同样来自设计师@fantasygraph。这是一个人体模型,他的手臂水平指向远方。


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如果按原样打印模型,就需要需要支撑左臂。这基本上是一个90度的悬空。


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当拆除支撑时,很可能会在手臂下方留下瑕疵。为了避免这种情况,可以将整个模型旋转45度,并对模型底座添加支撑。因为,模型底座的质量并不重要。这样,就可以用更少的支撑打印模型,并避免左臂受损。


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如何不加支撑打印悬空和跨桥

在前文中,我们强调应该尽可能减少使用支撑。这意味着你就会遇到一些比较棘手的问题,包括模型不稳定的风险。为了减少这些风险,这里有一些通用的技巧。

1.确保3D打印机处于最佳状态。

2.尽可能快地冷却打印材料。材料冷却的时间越长,跨桥或悬空变形或失效的可能性就越大。多用冷却风扇。此外,尽可能降低打印温度。

3.降低打印速度也有助于冷却,特别是在打印较长的跨桥和复杂的悬空时。

4.如果可能的话,尽量使用最薄的层厚。较薄的层厚意味着喷头每次运行时挤出的量较少。这也有助于更快地冷却材料。

支撑结构参数设置

很多时候,不可避免要用到支撑结构。但也要尽量保证支撑结构的稳定性,同时又不浪费过多材料,方便拆除且不损坏模型表面。

切片软件会提供很多方法来调整支撑结构。大多数切片软件可以自动生成支撑结构,同样也有手动模式,可以在任何地方添加或删除支撑。此外,切片软件提供了许多不同的设置,能更好的控制支撑的如下方面:

支撑结构布置

支撑结构强度

打印后拆除方便

防止表面损坏

如果你能合理设置这些参数,就能解决大多数3D打印支撑的基础问题,参数技巧设置包括:

1. 为不稳定模型开启自动支撑生成。

2. 选择树形支撑或线性支撑。

3. 支撑添加:+平台支撑(模型上不生成支撑)或+全部支撑(模型上也生成支撑)。


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4. 使用屋顶支撑柱(Support Roof)。这样可以增加悬空结构表面光洁度,但同样增加拆除难度。

5. 防止支撑结构破坏模型外壁,调整X/Y轴与支撑距离设置。

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6. 设置Z轴距离,可以使支撑更易拆除。


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7. 选择合适的支撑结构,既能保证强度又方便拆除。

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