增加3D打印时间的因素分析,以及如何减少3D打印时间解决办法

增财制造与传统减材制造(CNC加工)相比,加工时间略长一直是其遭受争议的点。不过在魔猴网看来这并不是绝对的,从长远的角度来看,在需要专门的原型制造或耗费大量加工时间的情况下,使用增材制造通常可以节省时间。在另一些情况下,比如在使用适当资源时,减材制造客观上会更快些。

 

简单来说,根据实际操作场景选用最合适的生产技术,无论是增财还是减材制造,二者应相辅相成,当然3D打印也可以可以采用几种策略来缩短塑料部件的打印时间。 今天,我们将讨论3D打印的原型设计策略以节省时间,以及如何通过Eiger软件和3D打印机设备上操作并最终实现零部件的生产。


什么增加了打印时间(以及如何避免它)

为了设计能够节省时间的零件,我们需要列举实际增加3D打印时间的影响因素。下面,我们将介绍每个关键时间浪费因素以及他们为何会耗费打印时间。


大尺寸打印

这是增加打印时间的典型贡献者。大尺寸意味着更多的材料消耗和打印时间。由于打印头在逐层打印的零件上的移动速度明显慢于填充,因此增加更多表面积(从而延长打印路径)会显着增加打印时间。 这意味着具有更复杂表面细节的较小零件可能需要较长的时间来打印,而不是较大的简单零件。以齿轮和圆柱体为例,如下图。每个部件的外径是完全相同的,这意味着圆柱体实际上需要耗费更多的材料。但是,由于表面积增大,齿轮相比较于圆柱体增加了近30%的打印时间。 有时候,具备高级特性是成功零件所必需的特征;然而,在其他场合下,简单的零件总是能花费更少的时间。


(尽管圆柱体包含的材料比齿轮更多,但打印时间减少了27%)


布局支撑材料

为您的零件添加支撑材料比其他任何因素更能影响其打印时间。由于我们的支撑材料由长而缓慢的打印线条轨迹组成,因此添加支撑材料无异于添加大量的打印面积。尽管支撑材料是必不可少的要素,但您也可以采取一些方式来减少由此导致的时间成本。


1. 尝试调整零件方向:通常情况下,改变零件的方向可以彻底改变整个打印时间。一个很好的例子就是几周前我们团队的一名成员打印的一个滑雪护膝器具。在一个方向上,壳体的巨大体积需要大量的支撑结构,这将花费13天的时间来打印。通过将零件反转打印,这将使打印时间缩短11天。


 

(通过重新调整零件的摆放方向,我们能够减少11天和近500立方厘米的材料)


2. 限制悬臂结构:如果零件结构允许,则可以不添加支撑材料直接更快捷的打印。打开时,我们的算法支持Onyx材料垂直45度以上(尼龙材料30度)悬垂打印。 如果您有更多的悬垂区域无法更改(需要支撑材料),请确保您的非关键悬臂不超过这些值。这将有效减少支撑材料的用量,同时节省您在其他悬臂结构上的打印时间。如果您没有需要支撑材料的悬垂部分,请关闭支撑,并将Onyx的角度限制为55度(尼龙45度)。该零件将打印得很好,并为您节省大量时间。


3. 考虑打印面的设计:为了管理哪些悬臂结构需要支撑(哪些不需要支撑),请在设计零件之前弄清楚该零件应该打印的方向。这将使您设计的零件更好的通过3D打印技术最终成型,而不是更改零件样式以适应打印机。虽然它可能不会节省打印时间,但会节省零件的设计时间。


4. 拆分零件:有时候,零件对于消除支撑结构改动太复杂了。在这种情况下,仍然有一个选择。通过将零件拆分成两个或更多个零件,您可以更容易地减少支撑结构。零件打印完成后,可以使用乐泰401粘合剂再将它们粘在一起已获得最终完整的零部件。


层厚

这是FDM技术打印的一个经典分析点:层分辨率与打印时间。 我们默认的100微米层分辨率可以产生高质量的表面光洁度。将层高增加到200微米会牺牲一点表面质量,但同时可以减少一半的打印时间。这对于临时应急且仅用于塑料的3D打印项目(使用光纤进行打印需要100或125微米的固定层高)非常有用,因为您的零件可以在原有的时间内打印出两个零件。请参阅下表,了解先前分析的齿轮在不同层高设定下的时间估算。


(时间和层高的反比关系)


3D打印设计

增材制造业存在一个不健康的趋势:过度使用3D打印机去打印不必要的零件。将传统加工和3D打印的零件合并成一个整体零件很容易,但它会增加打印时间。从节省时间的角度来看,解决方案非常简单:只有打印几何体才能从3D打印技术中受益。3D打印设计:不要打印轴或其他对于机器来说微不足道的零件,因为它只会增加无谓的工作流程。


打印失败

这是增加打印时间的间接原因; 然而,这同样重要。确保您的打印板每次打印前校准调零,并且您有足够的材料进行打印,这可以大幅缩短打印时间。失败的打印浪费打印时间以及材料,缩短打印时间将大大提高打印效率。以下是一些可以减少失败打印的方法:


曲解

单元测试


什么没有帮助:增加速度孔

为打印添加孔洞可能会节省材料,但很有可能他们并不会节省时间。孔(通常我们已经提到过)会增加零件表面积,增加打印时间。看看下面的比较。由于是大洞,空心圆柱的用料较少,但打印时间延长了10%。


(通过从零件的中心部分去除材料,我们实际上在打印时间上增加了10分钟)


结论

在打印零件上节省时间是一个变幻莫测的艺术:它在零件基础上变化很大,并不总是像您期望的那样工作。但是,如果遵循以上策略,您可以在大多数情况下缩短打印时间。