為什麼中空的光固化件需要打氣孔及排液孔

 

　　在光固化列印的常見問題中，有一個很重要的點就是當物件以中空/薄殼列印時，需要打氣孔與洩液孔。做中空/薄殼顧名思義是為了節省材料、降低重量以及避免大體積收縮的變形，而打孔的目的我這邊就以生活中常見的衛生杯來解釋。

　　目前市售比較平價的光固化印表機大部分都是DLP的上拉式機台，而打中空的物件就會像上圖一樣，假設我的手是成型平台，而衛生杯就是我們打中空的物件，當上拉時如果頂部沒有排氣孔，而此時物件內部因為泡在樹脂中因此也無法從下方排氣，那在物件內部中空的部分就會與外界大氣壓力形成一個壓力差，這個壓力差會使得薄殼的物件有一股向內收縮的力道，以至於物件變形，變形未必是要整個內縮坍塌，些微的壓力也可能導致表面變得不光滑平整，導致非預期的現象產生。

　　一般而言光固化的曝光時間約2~5秒之間，這意味著在列印後的物件其實並非完全固化，而是要採取後處理二次固化後才會達到適當的強度，其目的是為了節省大量的列印時間，因此在列印中的物件是相對較軟的，很容易就會因為內外的壓差導致變形。

　　要避免這個問題，最好就是要將物件在最靠近載台的部分打排氣孔(如上圖所示)，如此一來當上拉的過程中才不會讓內部產生氣室導致變形，根據CHITUBOX實驗室(1) | 真空密封拉拔對3D列印的影響這篇文章中的解釋，我們也可以發現當較小以及壁厚較厚的零件時(如它文章中所列印的瓶蓋)，雖然不打氣孔不會導致明顯的變形，但是當上拉至真空與破真空的水面時，仍依舊會因為破真空的當下晃動讓物件會留下一條水平的痕跡，這很有可能是因為破真空的當下使物件晃動、受力導致的層差。

　　您也可以測試用第一章圖的那種衛生杯，感受一下破真空當下的力量，我甚至在網路群組中有看到有人因為未打孔導致破真空時，樹脂整個濺到料槽外的悲劇。就如同下圖所示，若沒有打氣孔的中空物件很容易在破真空的那層，在該層上留下一道明顯的接痕。

　　一般而言在我的經驗中，約莫4mm以上的大小就足以排氣，為甚麼不能打一個很小的孔洞就好呢? 主要是因為過小的孔洞會因為樹脂在孔洞上產生表面張力堵住孔洞，使得空氣無法順暢的流通，因此足夠大的孔洞也是必要的。

　　而除了打氣孔之外，大部分的物件在中空薄殼處理後是全封閉的狀態，很少會像上圖那樣的瓶蓋範例，是半開放式的物件。因此當今天是全封閉的物件時，除了上方需要打氣孔之外(這裡的上方是指在印表機上，靠近載台的部分)，在靠近底部快"封閉"的位置也需要打排液孔，避免當列印到封閉後內部有樹脂殘留被包在裡面。這些樹脂殘留雖然可以靠後續清洗洗掉，但一來浪費樹脂，二者也讓列印時內部重量增加(不要沒事讓列印中的物件承受額外力量)。

　　上圖就是我打排液孔的位置，在這艘小船左側兩個孔洞其實是非必要的，但主要是我希望讓後續的清潔可以更加方便，因為更大的孔洞可以讓清洗時，內部的殘留樹脂更充分地被帶出來，這些殘留、未固化的樹脂在後續二次固化中，若因壁厚過厚或是內部無充分照光，很有可能在後續讓列印件產生裂開等不良反應。也因此Phrozen會推出Cure Beam光固化UV燈筆這項產品，其目的也都是為了讓內部有更好的照光，使其內、外完整的固化。