介紹

對(duì)增材制造最常見(jiàn)的批評(píng)之一是其與減材制造（傳統(tǒng)CNC快速加工）相比加工時(shí)(shí)間較長(cháng)(zhǎng)。從長(cháng)(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，在需要專(zhuān)門(mén)的原型制造或耗費(fèi)大量加工時(shí)(shí)間的情況下，使用增材制造通?？梢怨?jié)省時(shí)(shí)間。在另一些情況下，比如在使用適當(dāng)資源時(shí)(shí)，減材制造客觀(guān)上會(huì )(huì)更快些。雖然這個(gè)(gè)問(wèn)題更能代表增材制造的本質(zhì)(zhì)，但用戶(hù)可以采用幾種策略來(lái)縮短塑料部件的打印時(shí)(shí)間。 在這篇文章中，我們將討論3D打印的原型設(shè)計(jì)策略以節(jié)省時(shí)(shí)間，以及如何通過(guò)Eiger軟件和3D打印機(jī)設(shè)備上操作并最終實(shí)(shí)現(xiàn)零部件的生產(chǎn)(chǎn)。

什么增加了打印時(shí)(shí)間（以及如何避免它）

為了設(shè)計(jì)能夠節(jié)省時(shí)(shí)間的零件，我們需要列舉實(shí)(shí)際增加3D打印時(shí)(shí)間的影響因素。下面，我們將介紹每個(gè)(gè)關(guān)(guān)鍵時(shí)(shí)間浪費(fèi)因素以及他們?yōu)楹螘?huì)耗費(fèi)打印時(shí)(shí)間。

大尺寸打印

這是增加打印時(shí)(shí)間的典型貢獻(xiàn)者。大尺寸意味著(zhù)更多的材料消耗和打印時(shí)(shí)間。由于打印頭在逐層打印的零件上的移動(dòng)(dòng)速度明顯慢于填充，因此增加更多表面積（從而延長(cháng)(zhǎng)打印路徑）會(huì )(huì)顯著(zhù)增加打印時(shí)(shí)間。 這意味著(zhù)具有更復(fù)雜表面細(xì)節(jié)的較小零件可能需要較長(cháng)(zhǎng)的時(shí)(shí)間來(lái)打印，而不是較大的簡(jiǎn)(jiǎn)單零件。以齒輪和圓柱體為例，如下圖。每個(gè)(gè)部件的外徑是完全相同的，這意味著(zhù)圓柱體實(shí)(shí)際上需要耗費(fèi)更多的材料。但是，由于表面積增大，齒輪相比較于圓柱體增加了近30％的打印時(shí)(shí)間。 有時(shí)(shí)候，具備高級(jí)特性是成功零件所必需的特征;然而，在其他場(chǎng)(chǎng)合下，簡(jiǎn)(jiǎn)單的零件總是能花費(fèi)更少的時(shí)(shí)間。

（盡管圓柱體包含的材料比齒輪更多，但打印時(shí)(shí)間減少了27％）

布局支撐材料

為您的零件添加支撐材料比其他任何因素更能影響其打印時(shí)(shí)間。由于我們的支撐材料由長(cháng)(zhǎng)而緩慢的打印線(xiàn)條軌跡組成，因此添加支撐材料無(wú)異于添加大量的打印面積。盡管支撐材料是必不可少的要素，但您也可以采取一些方式來(lái)減少由此導(dǎo)致的時(shí)(shí)間成本。

1. 嘗試調(diào)整零件方向：通常情況下，改變零件的方向可以徹底改變整個(gè)(gè)打印時(shí)(shí)間。一個(gè)(gè)很好的例子就是幾周前我們團(tuán)隊(duì)的一名成員打印的一個(gè)(gè)滑雪護(hù)膝器具。在一個(gè)(gè)方向上，殼體的巨大體積需要大量的支撐結(jié)構(gòu)，這將花費(fèi)13天的時(shí)(shí)間來(lái)打印。通過(guò)將零件反轉(zhuǎn)打印，這將使打印時(shí)(shí)間縮短11天。

（通過(guò)重新調(diào)整零件的擺放方向，我們能夠減少11天和近500立方厘米的材料）

2. 限制懸臂結(jié)構(gòu)：如果零件結(jié)構(gòu)允許，則可以不添加支撐材料直接更快捷的打印。打開(kāi)時(shí)(shí)，我們的算法支持Onyx材料垂直45度以上（尼龍材料30度）懸垂打印。 如果您有更多的懸垂區(qū)域無(wú)法更改（需要支撐材料），請(qǐng)確保您的非關(guān)(guān)鍵懸臂不超過(guò)這些值。這將有效減少支撐材料的用量，同時(shí)(shí)節(jié)省您在其他懸臂結(jié)構(gòu)上的打印時(shí)(shí)間。如果您沒(méi)有需要支撐材料的懸垂部分，請(qǐng)關(guān)(guān)閉支撐，并將Onyx的角度限制為55度（尼龍45度）。該零件將打印得很好，并為您節(jié)省大量時(shí)(shí)間。

3. 考慮打印面的設(shè)計(jì)：為了管理哪些懸臂結(jié)構(gòu)需要支撐（哪些不需要支撐），請(qǐng)?jiān)讜O(shè)計(jì)零件之前弄清楚該零件應(yīng)該打印的方向。這將使您設(shè)計(jì)的零件更好的通過(guò)3D打印技術(shù)(shù)最終成型,而不是更改零件樣式以適應(yīng)打印機(jī)。雖然它可能不會(huì )(huì)節(jié)省打印時(shí)(shí)間，但會(huì )(huì)節(jié)省零件的設(shè)計(jì)時(shí)(shí)間。

4. 拆分零件：有時(shí)(shí)候，零件對(duì)于消除支撐結(jié)構(gòu)改動(dòng)(dòng)太復(fù)雜了。在這種情況下，仍然有一個(gè)(gè)選擇。通過(guò)將零件拆分成兩個(gè)(gè)或更多個(gè)(gè)零件，您可以更容易地減少支撐結(jié)構(gòu)。零件打印完成后，可以使用樂(lè )泰401粘合劑再將它們粘在一起已獲得最終完整的零部件。

層厚

這是FFF技術(shù)(shù)打印的一個(gè)(gè)經(jīng)(jīng)典分析點(diǎn)(diǎn)：層分辨率與打印時(shí)(shí)間。 我們默認(rèn)的100微米層分辨率可以產(chǎn)(chǎn)生高質(zhì)(zhì)量的表面光潔度。將層高增加到200微米會(huì )(huì)犧牲一點(diǎn)(diǎn)表面質(zhì)(zhì)量，但同時(shí)(shí)可以減少一半的打印時(shí)(shí)間。這對(duì)于臨時(shí)(shí)應(yīng)急且僅用于塑料的3D打印項(xiàng)目（使用光纖進(jìn)(jìn)行打印需要100或125微米的固定層高）非常有用，因?yàn)檳牧慵梢栽讜械臅r(shí)(shí)間內(nèi)打印出兩個(gè)(gè)零件。請(qǐng)參閱下表，了解先前分析的齒輪在不同層高設(shè)定下的時(shí)(shí)間估算。

（時(shí)(shí)間和層高的反比關(guān)(guān)系）

3D打印設(shè)計(jì)

增材制造業(yè)(yè)存在一個(gè)(gè)不健康的趨勢(shì)：過(guò)度使用3D打印機(jī)去打印不必要的零件。將傳統(tǒng)加工和3D打印的零件合并成一個(gè)(gè)整體零件很容易，但它會(huì )(huì)增加打印時(shí)(shí)間。從節(jié)省時(shí)(shí)間的角度來(lái)看，解決方案非常簡(jiǎn)(jiǎn)單：只有打印幾何體才能從3D打印技術(shù)(shù)中受益。3D打印設(shè)計(jì)：不要打印軸或其他對(duì)于機(jī)器來(lái)說(shuō)微不足道的零件，因?yàn)樗粫?huì)增加無(wú)謂的工作流程。

打印失敗

這是增加打印時(shí)(shí)間的間接原因; 然而，這同樣重要。確保您的打印板每次打印前校準(zhǔn)調(diào)零，并且您有足夠的材料進(jìn)(jìn)行打印，這可以大幅縮短打印時(shí)(shí)間。失敗的打印浪費(fèi)打印時(shí)(shí)間以及材料，縮短打印時(shí)(shí)間將大大提高打印效率。以下是一些可以減少失敗打印的方法：

曲解

單元測(cè)試

什么沒(méi)有幫助：增加速度孔

為打印添加孔洞可能會(huì )(huì)節(jié)省材料，但很有可能他們并不會(huì )(huì)節(jié)省時(shí)(shí)間?？祝ㄍǔＮ覀円呀?jīng)提到過(guò)）會(huì )(huì)增加零件表面積，增加打印時(shí)(shí)間?？純聰旅嫻謀容^。由于是大洞，空心圓柱的用料較少，但打印時(shí)(shí)間延長(cháng)(zhǎng)了10％。

（通過(guò)從零件的中心部分去除材料，我們實(shí)(shí)際上在打印時(shí)(shí)間上增加了10分鐘）

結(jié)論

在打印零件上節(jié)省時(shí)(shí)間是一個(gè)(gè)變幻莫測(cè)的藝術(shù)(shù)：它在零件基礎(chǔ)上變化很大，并不總是像您期望的那樣工作。但是，如果遵循以上策略，您可以在大多數(shù)情況下縮短打印時(shí)(shí)間。