漢堡大學開發FDM 3D打印表面光滑處理技術
時間：2019-08-26 11:37 來源：中國3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次
中國3D打印網8月26日訊，德國漢堡大學的研究人員提出了一種切割3D打印物體的新方法，以創造更平滑的結果。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。除了美學上的好處之外，這種方式3D打印的物體已經證明比傳統的同類產品更強大。該團隊還使該方法成為開源，允許其他FDM用戶應用該技術。
FDM 3D打印表面凹凸不平的問題
由于離散化的層結構，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。這些偽影尤其發生在具有水平斜率的表面上。對于任何逐層3D打印過程，物體的表面質量可能會受到這種現象的影響。通過減小層厚度可以降低階梯踩踏偽影的強度。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地完成。由于FDM打印機具有相對較厚的層，因此該修復不能完全消除階梯踏步。另外，需要手動后處理來平滑層。常用技術涉及化學品或CNC銑削。例如，Zortrax的Apoller Smart Vapor Smoothing（SVS）設備使用丙酮和MEK溶劑來后處理FDM模型。
結合彎曲的非平面層可以擺脫對象表面的階梯踏步。不是將物體表面擴散到不同的層上而是產生階梯效應，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
研究人員的目標是開發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打印機進行進一步修改的情況下，該團隊通過修改開源切片軟件Slic3r實現了其目標。添加將非平面表面打印到開源切片機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，但研究中的算法特別針對Ultimaker 2開發。使用新的切片算法，可以自動檢測應使用非平面打印的區域。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構中。
非平面表面下方的區域印有規則的平面結構。刀具路徑首先生成為2D刀具路徑，然后沿原始曲面網格向下投影。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期的那樣，通過向上移動平面層以形成新的非平面層來執行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。圖片來自漢堡大學。
FDM 3D打印表面凹凸不平的問題
由于離散化的層結構，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。這些偽影尤其發生在具有水平斜率的表面上。對于任何逐層3D打印過程，物體的表面質量可能會受到這種現象的影響。通過減小層厚度可以降低階梯踩踏偽影的強度。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地完成。由于FDM打印機具有相對較厚的層，因此該修復不能完全消除階梯踏步。另外，需要手動后處理來平滑層。常用技術涉及化學品或CNC銑削。例如，Zortrax的Apoller Smart Vapor Smoothing（SVS）設備使用丙酮和MEK溶劑來后處理FDM模型。
結合彎曲的非平面層可以擺脫對象表面的階梯踏步。不是將物體表面擴散到不同的層上而是產生階梯效應，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
研究人員的目標是開發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打印機進行進一步修改的情況下，該團隊通過修改開源切片軟件Slic3r實現了其目標。添加將非平面表面打印到開源切片機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，但研究中的算法特別針對Ultimaker 2開發。使用新的切片算法，可以自動檢測應使用非平面打印的區域。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構中。
非平面表面下方的區域印有規則的平面結構。刀具路徑首先生成為2D刀具路徑，然后沿原始曲面網格向下投影。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期的那樣，通過向上移動平面層以形成新的非平面層來執行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。圖片來自漢堡大學。
具有非平面層的物體的表面質量明顯優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。“用于平滑表面生成的非平面層的3D打印”是漢堡大學訪問科學家Daniel Ahlers的碩士論文。 Ahler在這項工作中的實現是開源的，可以在GitHub上找到。
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