FDM 3D打印：典型参数对功能部件的影响

2020年5月25日，南极熊从外媒获悉，Ahmed Elkaseer、Stella Schneider和Steffen G. Scholz进一步深入研究了3D打印参数和设置对零件质量的影响，并发表了论文‘Experiment-Based Process Modeling and Optimization for High-Quality and Resource-Efficient FFF 3D Printing’。

作者表示：3D打印最初是为快速成型而设计的，以工程师应用为主，而随着技术的进步，现在全球越来越多的用户开始运用这项技术去完成功能性部件的定制化批量生产。然而，在工艺层面，还有很多东西需要学习和改进，尤其是用户还在许多应用领域中不断进行创新，这些领域从汽车到航空航天到建筑等。

熔丝制造（FFF，FDM，材料挤出）工艺示意图

这项研究的重点是FDM（FFF，FDM，Material Extrusion）3D打印，作者研究了大量单独可调的打印参数，以及为什么缺陷和问题经常发生的原因。作者注意到PLA是3D打印中很受欢迎的材料，由于其更环保、更容易使用，作者对测试结构进行了以下分析。

●填充率
●层厚度
●打印速度
●打印温度
●表面倾角

测试样品的CAD模型（10 mm×46 mm×46 mm）

用Simplify3D作为切片软件，在Zmorph 2.0 SX上3D打印了测试样品。

Zmorph 2.0 SX

作者报告说，在本研究中，所有实验中的打印参数保持不变。

打印参数在试验期间保持不变

可控因素及其绝对值和正态化水平值

三个样品被3D打印出来，使研究人员能够对工艺反应进行平均，测量工艺反应的重要性，评估精度，并计算百分比误差。

作者表示："对于表面粗糙度Ra，使用了测针式测绘仪MarSurf GD 26，试样长度为4毫米。每次运行时，测量了三个样品在有关倾斜角处的粗糙度，并计算出平均值"。

测针式测绘仪MarSurf GD 26

(a) 能量测量装置Voltcraft Energy Check 3000和 (b) 分析天平Sartorius Extend ED224S

预测工艺参数变化对X方向10mm长度的尺寸精度误差%的影响

分析了所使用的参数的影响。

●表面粗糙度
●尺寸精度
●生产力
●能源消耗

工艺参数变化对Z方向10mm长度的尺寸精度误差%的预测影响

参数的相互作用对Z方向10mm长度的测量百分比误差的影响

考虑到所有参数，尺寸精度主要受层厚和打印速度的影响，而表面粗糙度主要受表面倾角和层厚的影响。能源消耗和生产率主要受打印速度和层厚的影响。研究人员总结道："虽然打印参数之间的相互作用会对结果有利，但也会阻碍打印过程。

"一般来说，很明显，层厚和打印速度在其他参数的重要性上占主导地位，通常决定了打印过程的结果。但是，另一方面，为了保证零件质量和资源利用，层厚和打印速度之间会有一个权衡，为了获得高质量和资源节约型的制造零件，必须解决这个问题。"

打印温度和打印速度对Z方向尺寸精度的影响

参数的相互作用对测量的源消耗的影响

编译自：3dprint