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3D印表機的線寬校準流程 讓印出來的東西更精準


  線寬校準,這個問題一直是3D印表機校正中相當多人困惑的一點,而這一點也是影響精準度與外觀至關重要的環節。理論上來說擠出機計算出來的擠出量,應該要等同於列印出來的線寬,但是實際上會因為擠出機齒輪的誤差、噴頭的磨損、線材的公差等等多種關係,導致實際印出來的線寬並不等於軟體設定。
  倘若以簡單的角度來解釋,校準的目的就是為了確保在擠出機擠出來的線條寬度,必須要盡量與切片軟體內設定的寬度一致,從而得到精準的幾何精度與表面的完整性,算是一種手動補償的動作。在進行任何方塊、圓塔的尺寸測試之前,我認為線寬校準這是優先要執行的步驟,從而確保擠出量的正確。


  而微調擠出線寬的參數,在PrusaSlicer這套切片軟體中主要是在Filament Settings→Filament→Extrusion multiplier這一項參數進行調整,透過這項參數可以微調擠出機的擠出流量倍率(記住是微調,差太多的話一定是哪裡出問題了!),基本上該數值的調整會介於0.9~1.1之間(也就是原擠出流量的±10%之間調整),這項參數在Cura這套切片軟體裡面,似乎是在耗材→流量(flow)這個項目。
  在Prusa mk3s這台印表機的操作螢幕上也有一個流量的調整,跟切片軟體內的作用相同,而這兩者的關係在官方的介紹是:(Total flow rate = Flow multiplier in firmware (M221) x Extrusion multiplier in PrusaSlicer.),而建議大家機器或切片內選擇一邊調整就好,兩邊都調很有可能會讓自己亂掉

  在PrusaSlicer內預設的線寬設定如下,先前有提過線寬校準就是要讓印出來的線寬與參數相同。一般來說正確的校準方法是列印一個單圈薄壁(無填充)的正方形進行量測。


  製作校準的方塊蠻容易的,並不需要使用到繪圖軟體,在PrusaSlicer可以直接插入一個方塊(Add shape→Box),然後將填充設定為0%;繞圈設定為1圈(Perimeters);封頂設定為0層(Solid layers→Top)。透過這樣簡單的設定,在切片後就會直接產生一個單層繞圈的校準方塊了。(其它線材溫度等參數建議使用你原本就在用的,以達到控制變因的目的。)
  在下圖中的白線是Seam的位置(在換層時回抽的位置),這個Seam回抽有時候會導致表面有凸出來的顆粒,這也是3D印表機一定會存在且難以避免的問題,而PrusaSlicer預設的Seam position是Nearest (edge),因此會自動在正方型的角落處換層,如此一來不會因為表面有凸出來的顆粒而影響實際量測出來的線寬。(我發現這點很多人沒有注意到)


  列印後我們可以用游標卡尺量測四邊的寬度(如本文的封面圖片),然後進行平均後在對Extrusion multiplier這一項參數進行補償。根據Prusa官方的定義公式如下:

Extrusion multiplier = (Extrusion width (0.45) / Average measured wall thickness).


  例如我量出來的四邊厚度分別為0.43、0.45、0.44、0.44mm,那麼可以得到我的平均線寬為0.44mm,因此我將切片軟體內的線寬0.45mm除以量測後平均的0.44mm,可以得到應設定的補償係數(Extrusion multiplier)為1.0227(軟體內可以輸入到小數點後4位)。如此一來在進行一次列印,應該就可以得到平均為0.45mm的寬度了(因為擠出量增加了),而以上就是線寬校準的流程。


  校準完之後可以再列印一個方塊,然後量量看尺寸是否精確(理論上應該會很準),這邊要注意的是在列印校準之類的方塊、物件時,請確保熱床已經冷卻到大概40度以下在取下工件,原因是在熱床還高溫的情況下,移除工件可能會導致些微變形,而對變形後的工件進行量測校準就沒有任何意義了,這是一個需要注意的小細節


  對印出來的方塊進行量測,約莫跟模型的20mm一致,基本上能達到0.1mm的精密度已經很好了,不要對這種家用型的3D印表機抱持著要達到"條"(0.01mm)這種精度的想法,因為印表機列印出來的物件受到太多的變因影響。


  而如果您列印的多半非配合件,只是"好看的"物件的話,可以用比較簡單的方法來校準,試試看官方提供的第二個方法,目視法(Visual Method),列印一個方塊並觀察封頂的狀況,如果線與線之間有間隙可以稍微調高補償參數1~2%之間,如果太滿則減少1~2%,如此慢慢調整,大概就能找到不錯的數值了。


  在寫這個文章的時候突然看到我在2015年也有寫過類似的文章(如何調整3D印表機擠出量),那時候忘記先做線寬校準就直接列印測試尺寸的方塊,是一個不太好的步驟,而且比起來現在的機器精度以及切片軟體實在都方便與人性化許多,之前還利用調整擠出機的E/step來調整流量(其實道理也差不多,但很容易造成誤會)。
  如果對於列印出來的尺寸、封頂的表面一直有很大的問題,不彷試試看先進行線寬校準,或許會得到不錯的解決成果。或者是檢查一下你是不是使用低價粗糙的線材進行列印,不精準的線材也會導致線寬不準,關於這個問題可以參考我的這篇文章(3D列印的尺寸一直不精準? 你該注意線材直徑公差的影響)。

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