3D打印喷嘴在FFF技术中的重要性

南极熊导读，用于熔丝制造的3D打印机喷嘴虽然很小，看起来很不起眼，但对于FFF打印结果的好坏起到决定性的作用。

任何使用FFF打印机的人都应该了解喷嘴的不同类型和直径，因为选择的喷嘴将对零件质量、生产率和运营成本产生巨大影响。通常，FFF打印机通过加热喷嘴将缠绕的热塑性长丝送入水平构建平台。打印机装有ABS、PLA 或其他聚合物细丝，从下往上逐层构建零件。

△喷嘴可以说是3D打印中长矛的尖端。图片来自Getty

FFF，又称为FDM（熔融沉积建模）——Stratasys公司于1989年获得专利的一项技术——它是一种成本相对较低、速度相当快的物体打印方式。这些特性使FFF成为最受欢迎的3D 打印方式之一，尤其对于3D打印爱好者和预算有限的初创公司来说。

首先要知道的是FFF线材有两种直径：1.75 毫米和 2.85 毫米。除ABS和PLA以外，其他常见材料还包括尼龙、聚碳酸酯和TPU。还有许多添加剂可以与这些材料混合，例如碳纤维、金属、木材、着色剂，甚至岩石等。

△标准FFF线材有两种直径：1.75毫米和2.85毫米。图片来自Getty

喷嘴的选择
至于喷嘴的选择，一位来自Micro Swiss LLC的技术支持专家Paul Brutskiy表示，第一步是找到可以与3D打印机正确兼容的喷嘴。“喷嘴有各种规格，例如螺纹尺寸、长度和螺距，以及喷嘴的长度和线材直径，”他说。“为了简化选择过程，制造商通常会在其用户使用手册或网站的配件部分列出每个喷嘴对应兼容的打印机。”

这里有一个关于喷嘴材料的使用须知。前面列出的基础线材不具磨蚀性，可与低成本的导热黄铜喷嘴配合使用。然而，有的线材使用了添加剂，往往会增加材料的磨蚀性，因此需要使用耐腐蚀金属制成的喷嘴。

同样，有多种喷嘴材料可供选择。例如，A2工具钢在耐磨性和导热性之间提供了很好的平衡，而由M2工具钢制成的喷嘴有导电性较差的缺点。

一些可以打印食品级或医疗部件时应使用不锈钢喷嘴。另外，碳化钨喷嘴的使用寿命最长，但价格更高。而红宝石、蓝宝石或钻石尖端有时会添加到黄铜喷嘴中，从而大大延长它们的使用寿命，就像镀镍或铬一样。

△这些3D打印的立方体展示了打印速度是如何影响零件质量的。从左到右，20毫米立方体分别用0.2毫米、0.4毫米和1.0毫米喷嘴打印；层高等于每个喷嘴孔直径的50%。构建时间分别为分别为13分钟、37分钟和8分钟。图片来自Micro Swiss

更多的细节
Bondtech AB公司的产品经理Nuno Santiago提供了几个喷嘴选择建议。“这需要根据你的项目细节来具体分析，”他说。“比如说，您的目标是制造非常细致的零件？还是非常大的零件？需要构建这些部件的时间，最小特征以及最小尺寸是多少？例如，一个0.4毫米的喷嘴无法构建比XY平面中的值更小的几何特征，因此喷嘴尺寸与细节水平息息相关。”

Santiago还建议必须合理的考虑零件的机械要求和重量。例如，可以使用一个小喷嘴来制造更厚、更坚固的墙壁，但需要更多的通道来填充给定的区域。这种方法允许材料在每次通过之间冷却，从而降低了粘结质量。

此外，随着喷嘴直径的缩小，3D打印机必须以更快地移动来保持等效的体积流量。如果打印机的“热端”——打印机中熔化材料的部分——必要要有足够的时间和热量来正确熔化材料，并且零件的几何形状和精度在较低的分辨率。这种情况下，用较大的喷嘴会更好。

“最后，为了最大限度地提高构建速度，需要进行计算以确定什么样的喷嘴尺寸，可以提供所需的输出，同时保持在机器的最高速度阈值以下，”Santiago说。“某些喷嘴尺寸可能超出了打印机以特定构建速度，反而无法交付优质部件，应当注意此问题。”