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3D列印中如何隱藏表面產生的拉鍊(Seam)的問題?

 


  在使用3D印表機的過程中,接縫(Seam)這個東西是幾乎無法避免的事情。從Prusa官方文章中對於Seam position的解釋中有提到(Determines the start point of each perimeter loop, and thus the position of the potentially visible vertical seam on the side of the object.),這意味著除了花瓶模式之外,只要是一層一層疊上去的列印方式,勢必會有接縫的問題產生,這是由於在外圍繞圈(External perimeters)的過程中,一定要做一個收尾的動作,當移動到下一個位置時擠出機執行回抽,或多或少都還是會有一些殘存的壓力,導致噴頭的料或多或少的留在了該位置,從而形成了接縫。
  這意思有點像你拿一支鉛筆在紙上畫一個圈,在怎麼樣厲害你都很難避免會留下一個下筆/提筆的點,在擠出機上其實也是差不多的意思,而這個留下來的點,就會造成物件外觀有一連串的問題產生。


  從下圖我們可以看到,白色點點的部分就是所謂的接縫的位置,也就是在列印的過程中執行斷點的位置。以左邊的白色甜甜圈型的物件來說,內圈與外圈都有接縫的位置產生,那是因為他們是各自獨立的繞圈(Perimeters),而每一個獨立的繞圈,就勢必會有接縫的產生。

  但接縫就接縫,它會對我們的物件造成什麼樣的影響嗎?其實對於大多數的人來說,最在意的就是接縫位置對於工件的外觀會有很大的影響,有時候如果嚴重一點的接縫,會讓印出來的物件表面好像長了一點一點的青春痘一樣(接縫很明顯的話可能是料的溫度設定過高,或是擠出機回抽不足)。


  但其實接縫位置不只對於外觀有所影響,在公差設計上也會產生問題。為甚麼這麼說呢? 我舉在FDM印表機校準中常使用到的負公差測試為例,這是一個很經典的測試範例,利用圓柱與外圈之間的各種公差(大概都是0.1~0.5mm之間),去測試拔出圓柱的順暢度是過緊或過鬆,這有利於在後續繪圖時知道要塞入軸承、圓棒之類的配合件時,知道大概要預留多少的公差(因為3D印表機變因太多,機型也成千上萬種,所以每台機器可能都有自己的公差)。
  眼尖的您應該能發現,此時接縫的位置就會對於公差測試產生一個嚴重的影響,因為接縫是繞圈不可避免的問題,因此在每一個圓柱體上,分別在每一層都留下了接縫,這個接縫很有可能產生一連串的凸點,而這個凸點又對於公差測試產生了不良的影響


  那我們該怎麼辦? 難道我們就任由接縫這樣隨處生成嗎? 我由Prusa官方推出的Design Principles for 3D Printed Parts裡面教到的知識來跟大家分享。在講師在Printables有發布一個公差測試的模型Clearance Tolerance Test,這個模型可以讓我們進行公差測試,而透過一個簡單的設定我們可以迴避掉接縫對於公差測試造成的負面影響。(同理也可以用在您設計的配合件上)


  在PrusaSlicer中有一項很方便的功能叫Seam painting,這項功能能讓我們在切片軟體中,指定要生成接縫的位置,從下圖可以看到我把接縫的位置都盡可能地放在尖端外頭,也就是非公差測試的主要位置。透過這項設定我可以避免再內部的圓柱中有接縫的產生,而導致在公差測試上有所偏誤。


  而這項功能對於列印外觀件的人來說也相當好用,舉例上面的摩艾模型,我可以把接縫位置一律藏在它的背面,雖然印出來會在後面產生一條明顯的接縫,但是這種自定義的接縫在後處理時是相當的方便,雖然在切片軟體內本身就有Seam position的功能能設定接縫位置,但是透過筆刷自己設定接縫位置我覺得更加方便與靈活許多。


  接縫是在FDM這種積層製造方法中難以避免的一項問題,而透過切片軟體的巧妙設置,我們能把這項問題所造成的傷害盡可能的減小、隱藏,以達到隱惡揚善的效果。

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