磚層堆疊切片方法可能成為3D打印Z軸增強(qiáng)新思路
時(shí)間：2024-02-23 09:18 來(lái)源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
國(guó)外大神CNC Kitchen認(rèn)為 一般情況下零件的z軸強(qiáng)度缺陷都是集中在一個(gè)平面上。而現(xiàn)實(shí)世界中
例如墻體等大部分被建造的物體根本不會(huì)像3D打印一樣對(duì)齊堆疊，而是采用交錯(cuò)互鎖的方式獲得穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性能。那么如果將打印走線改變成為磚層堆疊的方式是否可以帶來(lái)積極影響呢？
這個(gè)想法確實(shí)奇特，因?yàn)槔碚撋现v，如果以這種鋸齒形圖案互鎖。不僅消除了層平面而且還增加了兩層可以粘合在一起的表面積，具有增加層間粘合力的潛力。為了實(shí)現(xiàn)這種切片打印的方法，他充分利用了simplify3D軟件獨(dú)特的切片設(shè)置方式，把模型分成了四種單獨(dú)的切片流程。第一個(gè)用于每個(gè)外壁，第二個(gè)用于填充。以標(biāo)準(zhǔn)層高進(jìn)行打印，初始層高為100%即可。如果想要達(dá)到磚層堆疊的方式，剩下兩個(gè)切片流程僅需將初始層高設(shè)置為150%，第一層就與前兩個(gè)流程偏移出半個(gè)層高，并且往后層高均可保持錯(cuò)層堆疊。這種方法非常有效，而且不僅適用于通用立方體。對(duì)于更復(fù)雜的零件打印效果也同樣非常出色。
通過(guò)對(duì)比兩種切片模型的實(shí)際切面圖像看。磚層堆疊確實(shí)獲得了非常漂亮的聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)。最后就是使用P L A和PETG兩種材料對(duì)其斷裂性能進(jìn)行測(cè)試。采用0.25毫米的層高、4圈壁厚 無(wú)填充的參數(shù) 來(lái)觀察磚層堆疊結(jié)構(gòu)對(duì)外壁結(jié)構(gòu)斷裂性能的影響。
結(jié)果顯示普通切片的P L A樣品在平均944牛的拉力下失效。PETG樣品平均破壞載荷為950牛。它們的斷裂表面基本上完全平坦，顯示出常規(guī)3D打印零件的失效特點(diǎn)。而采用磚層堆疊切片的P L A樣品平均在1072牛的拉力下失效，比參考強(qiáng)度高了14%，PETG的強(qiáng)度也提高了10%。表明這種新穎的切片方法確實(shí)提高了層間粘合力。
有意思的是PETG材料在磚層堆疊切片下，很多零件出現(xiàn)了二次裂紋，甚至是直接炸裂的情況。這也意味著這種方法也可能引入了新的類微觀層面的應(yīng)力缺陷。后續(xù)還是很值得深入研究的。根據(jù)CNC Kitchen的介紹，這種方式的提升效果與單層層高成正比，如果單層層高很薄，堆疊效應(yīng)就不再明顯。他認(rèn)為雖然這種新穎的切片方法并不能讓其性能翻倍，但依然具備使功能性FDM 3D打印變得更強(qiáng)的巨大潛力。說(shuō)不定未來(lái)通用切片軟件中就會(huì)見(jiàn)到這個(gè)切片模式了呢？
這個(gè)想法確實(shí)奇特，因?yàn)槔碚撋现v，如果以這種鋸齒形圖案互鎖。不僅消除了層平面而且還增加了兩層可以粘合在一起的表面積，具有增加層間粘合力的潛力。為了實(shí)現(xiàn)這種切片打印的方法，他充分利用了simplify3D軟件獨(dú)特的切片設(shè)置方式，把模型分成了四種單獨(dú)的切片流程。第一個(gè)用于每個(gè)外壁，第二個(gè)用于填充。以標(biāo)準(zhǔn)層高進(jìn)行打印，初始層高為100%即可。如果想要達(dá)到磚層堆疊的方式，剩下兩個(gè)切片流程僅需將初始層高設(shè)置為150%，第一層就與前兩個(gè)流程偏移出半個(gè)層高，并且往后層高均可保持錯(cuò)層堆疊。這種方法非常有效，而且不僅適用于通用立方體。對(duì)于更復(fù)雜的零件打印效果也同樣非常出色。
通過(guò)對(duì)比兩種切片模型的實(shí)際切面圖像看。磚層堆疊確實(shí)獲得了非常漂亮的聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)。最后就是使用P L A和PETG兩種材料對(duì)其斷裂性能進(jìn)行測(cè)試。采用0.25毫米的層高、4圈壁厚 無(wú)填充的參數(shù) 來(lái)觀察磚層堆疊結(jié)構(gòu)對(duì)外壁結(jié)構(gòu)斷裂性能的影響。
結(jié)果顯示普通切片的P L A樣品在平均944牛的拉力下失效。PETG樣品平均破壞載荷為950牛。它們的斷裂表面基本上完全平坦，顯示出常規(guī)3D打印零件的失效特點(diǎn)。而采用磚層堆疊切片的P L A樣品平均在1072牛的拉力下失效，比參考強(qiáng)度高了14%，PETG的強(qiáng)度也提高了10%。表明這種新穎的切片方法確實(shí)提高了層間粘合力。
有意思的是PETG材料在磚層堆疊切片下，很多零件出現(xiàn)了二次裂紋，甚至是直接炸裂的情況。這也意味著這種方法也可能引入了新的類微觀層面的應(yīng)力缺陷。后續(xù)還是很值得深入研究的。根據(jù)CNC Kitchen的介紹，這種方式的提升效果與單層層高成正比，如果單層層高很薄，堆疊效應(yīng)就不再明顯。他認(rèn)為雖然這種新穎的切片方法并不能讓其性能翻倍，但依然具備使功能性FDM 3D打印變得更強(qiáng)的巨大潛力。說(shuō)不定未來(lái)通用切片軟件中就會(huì)見(jiàn)到這個(gè)切片模式了呢？
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