有想象不到的效果，FDM3D打印精度的提升法则

随着技术的不断提升，3D打印逐渐向各大行业持续渗透，近期美国GE公司在巴黎航展上宣布拟在今年运行3D打印的ATP飞机发动机；米其林展示了不用充气且寿命更长的3D打印轮胎等等，3D打印促进了很多行业的创新与发展，同时也逐渐被更多个人用户所关注与使用，今天我们大家一起探讨一下如何提高FDM3D打印精度。

我们先来了解一下FDM成型原理，FDM是“Fused Deposition Modeling”的简写形式，即为熔融沉积成型，这项3D打印技术由美国学者Scott Crump于1988年研制成功。FDM通俗来讲就是利用高温将材料融化成液态，通过打印头挤出后固化，最后形成立体实物。FDM机械系统主要包括喷头、送丝机构、运动机构、加热工作室、工作台五个部分。熔融沉积工艺使用的材料分为两部分：一类是成型材料，另一类是支撑材料。

哪些因素会影响FDM成型件的精度？
FDM工艺是一项涉及CAD/CAM、数据编程、材料编制、材料制备、工艺参数设置以及后期处理等环节的集成制造过程。每一个环节的差错，都可能影响FDM成型件的精度。下面讲述几大主要因素：

材料性能
FDM材料的性能将直接影响成型件的成型精度，材料在工艺过程中要经过固体→熔体→固体的两次相变，在凝固过程中，由材料的收缩而产生的应力变形会影响成型件精度。因此，如要提升精度，应通过改进材料的配方等方法来减小材料的收缩率。

分层厚度
分层厚度是指在成型过程中每层切片截面的厚度。由于每层有一定的厚度，会在成型后的实体表面产生台阶现象，直接影响成型件的尺寸误差与表面粗糙程度。通常情况下，分层厚度越大，模型表面产生的台阶高度也就越大，表面质量也会越差，但加工效率则会提高。所以分层厚度的设置要根据自身需求而合理设定。此外，为了提高成型精度，加工完成后，会进行相应的打磨抛光等后期处理，提高成品效果。

喷头温度
喷头温度影响材料的丝材流量、挤出丝宽度、粘结性能及堆积性能等。温度过低，丝材粘度就会加大，挤出丝速度变慢，会导致喷头堵塞，同时丝束的层与层之间粘结强度也会降低，可能导致层与层之间的剥离；温度过高，材料趋于液态，粘性系数变小，流动性变强，会导致挤出速度过快无法形成精度控制的丝束，在加工制作时可能会出现前一层的材料尚未冷却，后一层就铺覆在前一层的上面，使得前一层材料出现坍塌现象。因此，喷头温度的设定非常重要，要根据每种丝束的性质在一定的范围内进行恰当的选择，保证挤出的丝束成正常的熔融流动状态。

填充速度与挤出速度
挤出速度是指喷头内熔融状态的丝束从喷嘴挤出时的速度。若挤出速度增大，挤出丝的截面宽度就会增大，当挤出速度达到一定数值，挤出的丝束粘附在喷嘴外圆锥面，形成“挤出胀大”现象，出现这种情况就不能进行正常加工。

填充速度应与挤出速度匹配，填充速度比挤出速度快，则材料填充不足，会出现断丝现象，难以成型。相反，若填充速度比挤出速度慢，则熔丝会堆积在喷头上，使成型面材料分布不均，表面会有疙瘩，影响成型质量。因此，填充速度与挤出速度之间应进行合理匹配。

那么如何提高FDM成型件的精度呢？

1.通过软件对STL文件进行修复，提高面片质量，减少CAD模型离散化过程中的精度损失。
2.选择合适的工艺参数，包括层厚、补偿量、挤出速度、填充速度、开启/关闭延时，喷头温度、成型室温等。
3.增加基底厚度，增大填充间隔，可以减小物件弯曲变形的程度。
4.保持平台的清洁，校准Z轴打印的初始高度。

在FDM工艺成型的过程中，影响精度的因素以及改善精度的方法除了上面讲述的这些，还会有很多种其他情况。应根据自身需求及实际情况，灵活处理。唯有秉承不断钻研、精益求精的态度，才能成就精致的3D打印佳作。这也正是3D打印的乐趣所在。

来源：弘瑞