國外大學(xué)開發(fā)FDM 3D打印表面光滑處理技術(shù)
魔猴君 行業(yè)資訊 2083天前
近日魔猴網(wǎng)了解到，德國漢堡大學(xué)的研究人員提出了一種切割3D打印物體的新方法，以創(chuàng)造更平滑的結(jié)果。通過3D打印可接近水平，這種切片方法消除了FDM 3D打印時表面典型的凹凸不平效應(yīng)。除了美學(xué)上的好處之外，這種方式3D打印的物體已經(jīng)證明比傳統(tǒng)的同類產(chǎn)品更強(qiáng)大。該團(tuán)隊(duì)還使該方法成為開源，允許其他FDM用戶應(yīng)用該技術(shù)。
FDM 3D打印表面有層紋的問題
由于離散化的層結(jié)構(gòu)，3D打印對象通常具有來自原始模型的近似誤差，如階梯式步進(jìn)。這些偽影尤其發(fā)生在具有水平斜率的表面上。對于任何逐層3D打印過程，物體的表面質(zhì)量可能會受到這種現(xiàn)象的影響。通過減小層厚度可以降低階梯踩踏偽影的強(qiáng)度。這可以在所有層上均勻地完成，也可以在必要的層上自適應(yīng)地完成。由于FDM打印機(jī)具有相對較厚的層，因此該修復(fù)不能完全消除階梯踏步。另外，需要手動后處理來平滑層。
結(jié)合彎曲的非平面層可以擺脫對象表面的階梯踏步。不是將物體表面擴(kuò)散到不同的層上而是產(chǎn)生階梯效應(yīng)，非平面層跟隨表面。因此，非平面和平面層的組合為FDM對象產(chǎn)生更平滑的表面。
一種用于非平面3D打印的新型切片算法
研究人員的目標(biāo)是開發(fā)一種在任何物體的平面層頂部3D打印非平面圖層的方法。在沒有對3D打印機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步修改的情況下，該團(tuán)隊(duì)通過修改開源切片軟件Slic3r實(shí)現(xiàn)了其目標(biāo)。添加將非平面表面打印到開源切片機(jī)的功能增加了可用性并提供了通用方法。盡管Slic3r可用于所有常見的三軸3D打印機(jī)，但研究中的算法特別針對Ultimaker 2開發(fā)。使用新的切片算法，可以自動檢測應(yīng)使用非平面打印的區(qū)域。該算法還會在打印時檢查可能的碰撞。防止碰撞確保打印非平面層時打印頭不會撞到先前打印的結(jié)構(gòu)中。
非平面表面下方的區(qū)域印有規(guī)則的平面結(jié)構(gòu)。刀具路徑首先生成為2D刀具路徑，然后沿原始曲面網(wǎng)格向下投影。這形成了一個非平面3D工具路徑，可以在Slic3r中顯示。使用Slic3r確保路徑看起來像預(yù)期的那樣，通過向上移動平面層以形成新的非平面層來執(zhí)行3D打印。
半徑為220毫米的球體頂部50×50毫米面積，用于測試印有（a）平面層和（b）非平面層的階梯式步進(jìn)。
具有非平面層的物體的表面質(zhì)量明顯優(yōu)于僅具有平面層的物體。此外，具有非平面層的對象的打印時間與具有平面層的對象的打印時間相當(dāng)。“用于平滑表面生成的非平面層的3D打印”是漢堡大學(xué)訪問科學(xué)家Daniel Ahlers的碩士論文。 Ahler在這項(xiàng)工作中的實(shí)現(xiàn)是開源的，可以在GitHub上找到。
