3D打印球体：如何制作？

魔猴君  知识堂   183天前

融沉积成型(FDM)3D打印机的工作原理是，喷嘴在X、Y和Z轴上移动，在特定位置挤出细丝，并逐渐分层创建部件。虽然FDM打印在某些方面非常有优势，但逐层打印过程有其局限性。

FDM 3D打印机的一个明显缺点是它们会在与Z轴交叉的曲线上产生“阶梯状”现象。打印过程的其他方面也会限制打印质量，例如Z缝、挤出不一致等。

尤其是球体，它是3D打印难度最大的几何形状之一，因为它们更容易出现阶梯状线条，如果打印整个球体则需要支撑，而且光滑的曲面意味着无处可藏其他打印缺陷。它们会导致比平常更粗糙的表面，如果是展示品，比如月球的球形模型，这不太可能是您想要的。

逐层打印球体永远不会完美，但有一些方法可以最大限度地减少缺陷并获得尽可能干净的表面。在本文中，魔猴网将和大家一起学习一些3D打印球体的技巧。

一、设计

使用您选择的CAD程序中的分割工具将模型分成两半（来源：Jackson O'Connell via All3DP）

打印球体的第一步是正确设计它，实际上有两种方法可以实现：将其分成两个或将其保留为一个整体。将球形分成半球将使打印变得更容易，并且无需支撑，但当您需要将其粘合在一起时会增加后处理时间。（如果您的模型非常小，可能不需要将其分开，只要它粘附在床上即可。）

如果您的球形是较大设计的一部分，请考虑设计单独打印的部分，稍后再重新连接，这样您就可以给予球体成功所需的关注。或者，您可以将球形保留在模型中，但在切片时仔细考虑方向。

将球形物体分成两部分很简单。首先，打开您最喜欢的3D设计程序并找到球形物体的中心点。然后，使用分割工具（平面或2D草图）将模型分成两部分。最后，单独导出每个部分以单独打印。最好一次打印一个半球，以避免喷嘴在每个部分之间移动时出现回缩问题。

如果您将球形保留为一个整体，则无需进行特殊的设计准备。只需像往常一样导出模型，但请注意，您必须在切片机中处理球体底部的悬垂部分。在此基础上，让我们继续进行切片机设置！

二、切片

较小的层高可以大大减少阶梯状线条的出现（来源：Adam Vicknair via All3DP）

切片模型是打印球体的下一个重要步骤，尽管调整切片机设置是成功打印的关键。打印床打印效果更好、更平滑，意味着后期打磨和后处理更少。

层高

要打印出更平滑的球体，一个非常通用但有用的设置是使用较小的层高。简而言之，更高的分辨率意味着阶梯状曲线不那么明显，因为需要使用更多层来构建曲线。虽然这会增加打印时间，因为需要额外的层才能达到相同的高度，但通过这种简单的设置调整获得更平滑的表面是值得的！

更精细的细节和更快的打印速度也可以通过Cura的自适应层高等功能实现；此设置也可用于其他切片机，尽管名称可能不同。简而言之，此功能会在整个切片模型中可变地改变层高，以便细节较少的部件将使用更厚、更快的层打印，而细节精细的部件将使用更薄的层。这对于球体尤其有用，因为它将在层高之间平滑过渡，从而产生自然、更圆润的外观，减少阶梯状。

支撑

打印球体的一个关键部分是支撑。理论上，完美的球体只在一个点接触构建板，因此您的打印件可以滚动，而无需额外的结构将其固定到位！3D打印机无法在半空中打印，因此球体的加宽底座需要支撑结构才能将球体打印在上面。如果您将模型分成两半，则可以避免这种需要，因为每个半球都可以在其平坦的底座上打印。

移除支撑材料后，支撑可能会留下痕迹或粗糙的表面。为了尽量减少对球体表面的影响，请尝试增加支撑材料和悬垂部分之间的距离。（Cura中的相关设置是“支撑Z距离”和“支撑X/Y距离”。）一位用户建议的另一个想法是在支撑材料和悬垂部分之间使用表层。

使用筏板或边缘也可能是一个好主意，可以进一步为球形部件提供床面附着力。筏板和边缘环绕支撑结构和接触构建板的球体区域，以将它们固定在床上。这很重要，因为如果没有边缘或筏板，支撑结构可能会在打印过程中掉落！

填充和外壳

壳层越少，允许更多的光线通过（来源：Jackson O'Connell via All3DP）

填充物和外壳是打印件的主要部分，因为它们分别占内部填充和外部表面（顶层和底层以及壁）。填充物和外壳数量对于球体的表面外观不太重要，但应根据部件的用途进行设置。例如，这些设置会影响光线穿过物体的方式，如果您要打印月亮灯之类的东西，这将很有帮助。

对于填充，除非部件需要内部结构的强度，否则可以使用低于通常的填充密度。这将避免填充图案渗入墙壁的风险。较低的填充密度也意味着更少的打印时间。

如果您想要一定程度的透明度，请尝试使用较少数量的外壳（大约两个）。也就是说，考虑到太少的外壳以及非常低的填充物会导致填充物的空隙与外壳相接处下垂。为防止这种情况，当填充密度约为10%或更低时，请考虑使用三个或更多外壳。如果您想要一个看起来坚固的表面和更坚固的部件，请增加外壳的数量。

对于球体，无论其用途如何，始终保持壁层数与顶层和底层数相同。这是因为如果一个数字大于另一个数字，则球体的权重将不均匀。

其他切片器建议

激活花瓶模式将使球体保持空心状态（来源：Jackson O'Connell via All3DP）

如果您的球形部件不是普通球体，您还需要考虑部件方向。如果您无法将部件一分为二，则下半部分将需要大量支撑，因此请记住，拆除支撑可能会损坏任何细节。如果您的球体是较大模型的一部分，请尝试定位模型以尽量减少球体本身所需的支撑。

我们最后一个切片机设置建议是使用花瓶或螺旋模式，只要你的球形物体不需要很坚固。花瓶模式只打印螺旋形物体的周长，非常适合圆柱体和其他圆形的空心物体。这将减少材料消耗和打印时间，让光线穿过（因为没有填充）。只要确保不要忘记激活支撑，否则打印可能会失败。

三、3D打印

这样你的圈子才不会变成椭圆形（来源：Adam Vicknair via All3DP）

在实际打印球形物体时，没有太多要讨论的内容，但在开始打印之前，请检查打印机的定期维护。这意味着要查看皮带、喷嘴、床等是否都正常工作。

为了确保球形不会变成鸡蛋形状，请确保在X轴和Y轴上收紧皮带。皮带松动会使打印头或床体移动更松，因此完美的圆形会开始看起来有点椭圆。

不要忘记确保喷嘴干净整洁，因为部分（或完全）堵塞的喷嘴会导致挤出不一致，并使表面质量看起来更差。与任何打印一样，请记住在开始打印之前将床调平，这样第一层才能平整美观。

最后，考虑使用ABS等材料打印球形物体。虽然其他材料（如PLA）的打印成功率也差不多，但ABS有一个简单的层平滑选项，因此最终结果可能更令人印象深刻。如果您有双挤出打印机，请尝试使用可溶解材料（如PVA）打印任何支撑材料，因为这将避免因去除支撑而造成的表面损坏。

四、后期处理

打磨时，尽量专注于接缝，不要破坏部件上的任何细节（来源：RCLifeOn via YouTube）

最后，要对球体进行后处理，您应该尝试平滑可见的层线。幸运的是，有很多后处理技术，具体取决于您的打印、材料、设备和经验水平。球体的一些好选择包括打磨、使用溶剂、抛光和涂层。

您应该采取的第一步是从打印件上去除任何支撑材料。小心地使用美工刀去除粘在模型上的任何支撑物碎片。如果您将模型打印成两部分，则可能无需去除支撑物，但可以使用强力胶或3D笔等粘合剂将半球粘合在一起。对齐两半时，要尽可能完美，以实现均匀过渡。

接下来，用砂纸打磨模型，从低粒度（较粗糙）开始，到高粒度（较细）。如果您粘合了两个半球形部件，请确保平滑它们之间的过渡，并均匀打磨球体的所有区域，以获得最佳表面光洁度。

大理石纹或斑点状的线材有助于隐藏层线！（来源：Adam Vicknair via All3DP）

如果您使用ABS打印模型，则可以使用丙酮等溶剂为模型添加光滑而有光泽的表面。溶剂的作用是稍微熔化表面以混合各层并去除可见的线条。如果您使用PLA打印部件，则可以使用环氧树脂涂层（如XTC-3D）来平滑和完成物体。

最后，您可以对模型进行抛光、喷漆或涂层处理，以完成最后的修饰。喷漆球体可以掩盖物体上的任何瑕疵，添加或强调细节，或改变颜色。若要获得光泽，请尝试使用Dremel等旋转工具高速旋转抛光物质，或者也可以手工抛光。

这就是如何打印一个在任何地方都看起来很棒的球形物体！

编译整理：all3dp