简介

零件如何摆放对3D打印零件的质量是有显著影响的，这一点也与同传统减材工艺不太一样， 也往往被工程师和设计师忽略。魔猴网在这里跟大家主要讨论摆放方向对于零件的精度，打印时间，强度和表面成型质量的影响，树立摆放方向是影响打印质量的重要因素的理念。

摆放方向的重要性

1、零件精度

假设我们需要打印一个管状体（中间带孔的圆柱体），如果把圆柱面作为底面摆放，与圆柱面垂直的方向为Z方向，3D打印机只需要打印一层接一层的圆环，后一层几乎可以完美叠加到前一层，这样打印完毕后会得到一个有着比较精准圆环和几乎光滑的外表面。如果把这个管状体旋转90度，底面变为圆柱的弧形面再来3D打印，虽然打印还是同一个物品，但从这个方向打印，3D打印机需要打印一层层宽度不断变化的矩形，一层层叠加起来，层纹会比较严重，而且底面和中间圆孔都有可能产生支撑，造成圆孔和底面变形，影响最终产品的精度。

由此可见，不同的摆放方向对于打印零件的精度是有比较大的影响。

图1 同样的圆环体零件，不同的摆放方向打印（左：垂直；右：水平）

2、打印时间

零件的摆放方向对于打印时间的影响也是非常显著。

还以上面的管状物零件来举例，水平方向打印比垂直方向打印花费的时间要少很多，主要是因为打印层数大幅减少。假设打印层厚设置为0.1 mm, 圆柱体外径10mm，高30 mm，水平打印只需要打印100层，而垂直打印需要打印300层，打印时间会增加一倍多，摆放方向对于打印时间的影响非常大，很多时候直接决定了打印时长。

 3、零件强度

一些3D打印工艺会有各向异性的问题，特别是FDM工艺，XY平面方向的强度会和Z方向的强度不一样，

对于一些功能件或者承力件，承受力的方向和大小很重要，FDM打印的零件如果在Z方向受到了拉伸力会比较容易产生分层或者断裂的问题，同样的力应用到XY方向则可能没有问题。根据一些公开的测试报告， XY方向承受拉伸力的强度有可能是Z轴方向的5倍。 因此，摆放方向也可能对零件强度产生明显的影响，特别是对于需要承力的连接，在设计初和打印前需要考虑到。

图2 3D打印材料的各向异性

4、支撑材料

不同的摆放方向会需要不同的支撑，支撑越多，需要的打印时间越多，消耗的打印材料也越多，因而也很可能越贵。但是并不是说支撑越多就越不好，很多时候是打印精度、打印成功率和打印成本之间的博弈。举例来讲，比方说在SLA工艺里打印一个类似纸张的薄片形零件，如果水平摆放，理论不需要支撑，但有可能因为材料收缩率的问题，造成打印完成后翘曲；如果将此零件倾斜45度来打印，会产生比较多的支撑，但收缩的问题通过将应力分散将极大缓解，打印成功率将会显著提升。

5、表面质量

一般来说，直上直下或者平面的表面质量比较高，曲面的弧度越大，表面纹理越明显，摆放方向对于不同的3D打印工艺各不相同：

对于FDM， 上表面会通过打印喷头来平滑，下表面与平台接触，一般会呈现类似玻璃的高光表面，有支撑的地方会有支撑痕迹。

对于SLA， 下表面会有支撑痕迹，需要后续打磨出料掉，上表面会比较光滑，也没有支撑痕迹。

对于SLS,3DP, SLM等基于粉末床的工艺，成型表面是磨砂的，而且一般下表面的颗粒度要比上表面要明显。

对于Polyjet等喷射工艺，有支撑的面是亚光效果，没有支撑的面是高光的（打印软件里可通过全包支撑的方式来达到通体亚光的效果）。