介紹

對(duì)增材制造最常見的批評(píng)之一是其與減材制造（傳統(tǒng)CNC快速加工）相比加工時(shí)間較長。從長遠(yuǎn)的角度來看，在需要專門的原型制造或耗費(fèi)大量加工時(shí)間的情況下，使用增材制造通常可以節(jié)省時(shí)間。在另一些情況下，比如在使用適當(dāng)資源時(shí)，減材制造客觀上會(huì)更快些。雖然這個(gè)問題更能代表增材制造的本質(zhì)，但用戶可以采用幾種策略來縮短塑料部件的打印時(shí)間。 在這篇文章中，我們將討論3D打印的原型設(shè)計(jì)策略以節(jié)省時(shí)間，以及如何通過Eiger軟件和3D打印機(jī)設(shè)備上操作并最終實(shí)現(xiàn)零部件的生產(chǎn)。

什么增加了打印時(shí)間（以及如何避免它）

為了設(shè)計(jì)能夠節(jié)省時(shí)間的零件，我們需要列舉實(shí)際增加3D打印時(shí)間的影響因素。下面，我們將介紹每個(gè)關(guān)鍵時(shí)間浪費(fèi)因素以及他們?yōu)楹螘?huì)耗費(fèi)打印時(shí)間。

大尺寸打印

這是增加打印時(shí)間的典型貢獻(xiàn)者。大尺寸意味著更多的材料消耗和打印時(shí)間。由于打印頭在逐層打印的零件上的移動(dòng)速度明顯慢于填充，因此增加更多表面積（從而延長打印路徑）會(huì)顯著增加打印時(shí)間。 這意味著具有更復(fù)雜表面細(xì)節(jié)的較小零件可能需要較長的時(shí)間來打印，而不是較大的簡單零件。以齒輪和圓柱體為例，如下圖。每個(gè)部件的外徑是完全相同的，這意味著圓柱體實(shí)際上需要耗費(fèi)更多的材料。但是，由于表面積增大，齒輪相比較于圓柱體增加了近30％的打印時(shí)間。 有時(shí)候，具備高級(jí)特性是成功零件所必需的特征;然而，在其他場合下，簡單的零件總是能花費(fèi)更少的時(shí)間。

（盡管圓柱體包含的材料比齒輪更多，但打印時(shí)間減少了27％）

布局支撐材料

為您的零件添加支撐材料比其他任何因素更能影響其打印時(shí)間。由于我們的支撐材料由長而緩慢的打印線條軌跡組成，因此添加支撐材料無異于添加大量的打印面積。盡管支撐材料是必不可少的要素，但您也可以采取一些方式來減少由此導(dǎo)致的時(shí)間成本。

1. 嘗試調(diào)整零件方向：通常情況下，改變零件的方向可以徹底改變整個(gè)打印時(shí)間。一個(gè)很好的例子就是幾周前我們團(tuán)隊(duì)的一名成員打印的一個(gè)滑雪護(hù)膝器具。在一個(gè)方向上，殼體的巨大體積需要大量的支撐結(jié)構(gòu)，這將花費(fèi)13天的時(shí)間來打印。通過將零件反轉(zhuǎn)打印，這將使打印時(shí)間縮短11天。

（通過重新調(diào)整零件的擺放方向，我們能夠減少11天和近500立方厘米的材料）

2. 限制懸臂結(jié)構(gòu)：如果零件結(jié)構(gòu)允許，則可以不添加支撐材料直接更快捷的打印。打開時(shí)，我們的算法支持Onyx材料垂直45度以上（尼龍材料30度）懸垂打印。 如果您有更多的懸垂區(qū)域無法更改（需要支撐材料），請(qǐng)確保您的非關(guān)鍵懸臂不超過這些值。這將有效減少支撐材料的用量，同時(shí)節(jié)省您在其他懸臂結(jié)構(gòu)上的打印時(shí)間。如果您沒有需要支撐材料的懸垂部分，請(qǐng)關(guān)閉支撐，并將Onyx的角度限制為55度（尼龍45度）。該零件將打印得很好，并為您節(jié)省大量時(shí)間。

3. 考慮打印面的設(shè)計(jì)：為了管理哪些懸臂結(jié)構(gòu)需要支撐（哪些不需要支撐），請(qǐng)?jiān)谠O(shè)計(jì)零件之前弄清楚該零件應(yīng)該打印的方向。這將使您設(shè)計(jì)的零件更好的通過3D打印技術(shù)最終成型,而不是更改零件樣式以適應(yīng)打印機(jī)。雖然它可能不會(huì)節(jié)省打印時(shí)間，但會(huì)節(jié)省零件的設(shè)計(jì)時(shí)間。

4. 拆分零件：有時(shí)候，零件對(duì)于消除支撐結(jié)構(gòu)改動(dòng)太復(fù)雜了。在這種情況下，仍然有一個(gè)選擇。通過將零件拆分成兩個(gè)或更多個(gè)零件，您可以更容易地減少支撐結(jié)構(gòu)。零件打印完成后，可以使用樂泰401粘合劑再將它們粘在一起已獲得最終完整的零部件。

層厚

這是FFF技術(shù)打印的一個(gè)經(jīng)典分析點(diǎn)：層分辨率與打印時(shí)間。 我們默認(rèn)的100微米層分辨率可以產(chǎn)生高質(zhì)量的表面光潔度。將層高增加到200微米會(huì)犧牲一點(diǎn)表面質(zhì)量，但同時(shí)可以減少一半的打印時(shí)間。這對(duì)于臨時(shí)應(yīng)急且僅用于塑料的3D打印項(xiàng)目（使用光纖進(jìn)行打印需要100或125微米的固定層高）非常有用，因?yàn)槟牧慵梢栽谠械臅r(shí)間內(nèi)打印出兩個(gè)零件。請(qǐng)參閱下表，了解先前分析的齒輪在不同層高設(shè)定下的時(shí)間估算。

（時(shí)間和層高的反比關(guān)系）

3D打印設(shè)計(jì)

增材制造業(yè)存在一個(gè)不健康的趨勢：過度使用3D打印機(jī)去打印不必要的零件。將傳統(tǒng)加工和3D打印的零件合并成一個(gè)整體零件很容易，但它會(huì)增加打印時(shí)間。從節(jié)省時(shí)間的角度來看，解決方案非常簡單：只有打印幾何體才能從3D打印技術(shù)中受益。3D打印設(shè)計(jì)：不要打印軸或其他對(duì)于機(jī)器來說微不足道的零件，因?yàn)樗粫?huì)增加無謂的工作流程。

打印失敗

這是增加打印時(shí)間的間接原因; 然而，這同樣重要。確保您的打印板每次打印前校準(zhǔn)調(diào)零，并且您有足夠的材料進(jìn)行打印，這可以大幅縮短打印時(shí)間。失敗的打印浪費(fèi)打印時(shí)間以及材料，縮短打印時(shí)間將大大提高打印效率。以下是一些可以減少失敗打印的方法：

曲解

單元測試

什么沒有幫助：增加速度孔

為打印添加孔洞可能會(huì)節(jié)省材料，但很有可能他們并不會(huì)節(jié)省時(shí)間。孔（通常我們已經(jīng)提到過）會(huì)增加零件表面積，增加打印時(shí)間。看看下面的比較。由于是大洞，空心圓柱的用料較少，但打印時(shí)間延長了10％。

（通過從零件的中心部分去除材料，我們實(shí)際上在打印時(shí)間上增加了10分鐘）

結(jié)論

在打印零件上節(jié)省時(shí)間是一個(gè)變幻莫測的藝術(shù)：它在零件基礎(chǔ)上變化很大，并不總是像您期望的那樣工作。但是，如果遵循以上策略，您可以在大多數(shù)情況下縮短打印時(shí)間。