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3D 打印中的支持：技术概述

3D 打印中的支持：技术概述

2022-04-02

了解什么是 3D 打印支撑结构、何时需要支撑以及支撑如何影响打印的质量和价格。 介绍 由于 3D 打印部件是逐层构建的，因此需要构建前一层。根据特定的3D打印技术和 3D 模型的复杂性，这可能意味着 3D 打印需要支撑结构。 在考虑使用什么技术打印 3D 模型时，重要的是要考虑支撑结构以及它们如何影响最终结果。支撑结构将对表面光洁度产生影响，因为它们需要后处理工作才能去除，从而导致瑕疵或表面粗糙。 本文讨论了支持、如何为每种 3D 打印技术实施支持，以及支持的使用如何影响设计决策过程。 FDM 中的支持 熔融沉积建模(FDM) 将熔化的灯丝沿预定路径挤出到构建表面上。当材料被挤出时，它会冷却，形成一个坚固的表面，为下一层要建造的材料奠定基础。逐层重复，直到对象完成。 FDM 何时需要支持？ 使用 FDM 打印，每一层都打印为一组加热的细丝线，这些细丝线粘附在其下方和周围的螺纹上。每个线程的打印都与其前一层略有偏移。这允许将模型构建到 45° 的角度，允许打印扩展超出其前一层的宽度。 当打印出超过 45° 的悬垂特征时，它可能会下垂，并且需要在其下方提供支撑材料来支撑它。 根据悬垂程度，您的FDM打印可能需要支持 桥接与支持 这条规则有一个例外： 热材料可以在称为桥接的方法中在两点之间拉伸很短的距离。桥接允许在没有支撑和最小下垂的情况下打印材料。如果桥的长度超过 5 毫米，通常需要支撑以提供准确的表面光洁度。 FDM 支持的 ABC（或 YHT） 考虑字母 Y、H 和 T，以及一组相关的 3D 模型。 字母Y的型号的胳膊能简单地印刷。即使 Y 的手臂伸出，因为它们以 45 度或更小的角度延伸，它们不需要支撑。 字母 H 稍微复杂一些，但如果中心桥在 5 毫米以下，则可以在没有支撑或任何下垂的情况下打印。超过 5 毫米并需要支撑。对于这个例子，中心桥超过 5 毫米，需要支撑。 字母 T 需要支持字母的手臂。外臂无需打印任何东西，材料会在没有支撑的情况下掉落。 下图说明了带有浅灰色支撑材料的 YHT。 使用 FDM 打印 Y、H 和 T 所需的支撑结构的视觉图示。 这是打印时 YHT 的外观。下图现在显示了在没有支撑的情况下打印的 T 的结果。表面有明显的下垂，需要大量的后处理来清理。 Y、H 和 T 印有 FDM 支持 Y、H 和 T 印有 FDM 支持在没有任何支撑结构的情况下使用 FDM 打印字母 T 失败 FDM支撑材料的缺点 在 FDM 打印中使用支撑的限制之一是始终需要后处理，从而导致与支撑接触的表面出现痕迹或损坏。 另一个问题是，印刷在支撑上的层会不太完美，因为支撑会比固体层稍微不那么稳定。 在不破坏模型的情况下，也很难从小而复杂的特征中移除支撑。 此外，支持需要额外的打印材料，因此会产生额外的成本。支持也需要移除，为 3D 打印服务提供商创造更多工作，这也可能增加打印作业的总成本。 移除支撑的拼图块显示表面粗糙度。 我的 FDM 打印需要多少支持？ 下面的拱形示例只需要将有限数量的支撑放置在正确的位置即可准确打印。 圣路易斯拱门展示了使用拱形物体支撑的完美示例。 下面显示的“立方体中的球”是一个需要大量支持的示例。 在此示例中，移除支撑件很复杂，包括用尖嘴钳移除每个支撑件，同时试图限制对支撑件周围表面的损坏。去除支撑后打磨或平滑表面也非常困难。 如果没有支撑材料，这个模型根本无法在 FDM 中打印而不影响质量和准确性。在这种情况下 - 尽管增加了成本和打印时间 - 使用的额外支持材料对于能够完成打印至关重要。 Ball in a Cube-print 的特写，显示所需的支撑结构。 两种类型的 FDM 支持 FDM 打印方法利用两种类型的支持： 第一种是扁平手风琴或格子，是最常见的，最适合大多数 FDM 打印。 另一种类型是“树状”支持，某些打印机更喜欢这种支持。这种支撑方法不太流行，但是它与打印表面的接触较少，这可以导致更好的表面光洁度后处理。 打印机操作员通常会指定最适合您的应用的支撑类型，从而最大限度地减少对您设计的审美影响。 两种不同类型的支撑结构：手风琴支撑（左）和树支撑（右）。 可溶解的支持 在带有两个打印头的微调打印机上，支撑材料可以用可溶解的材料打印，这种材料不会从零件上撕下，而是溶解在化学溶液中，不会影响打印模型的主要材料。 这将导致支撑与主要材料接触的更好的表面光洁度，但可能是一种昂贵且耗时的解决方案。 这方面的一个例子是 Ultimaker 3 机器，它利用了用 PVA 打印的支撑，这种支撑很容易在打印后溶解。所有工业FDM机器都使用可分解的支撑。   SLA 和 DLP 支持结构 立体光刻 (SLA) 和数字光处理 (DLP)通过使用光源固化液体材料，从液体（光敏聚合物）树脂创建 3D 打印物体。 根据确切的打印机类型，这意味着模型要么被从装有液体材料的大桶中拉出，因为它被光源通过底部的半透明窗口（自下而上）固化，要么被浸没在液体中因为顶层由顶部（自上而下）的光源处理。 SLA 和 DLP 何时需要支持？ 为了确保打印件附着在打印平台上并且不会在大桶中漂浮，SLA 和 DLP 打印机几乎在所有情况下都需要使用支撑。 这些打印机的支撑结构看起来像细肋，只有小尖端实际接触模型以节省材料和打印时间。支撑的数量、它们的位置、它们接触模型和结构的位置是由软件计算的，并且取决于被打印部件的形状、方向和重量。 SLA 和 DLP 是一些最精确的技术，即使是最小和最复杂的物体也能打印出精确的细节。通过适当的后处理，支撑的使用不会影响打印质量。 具有支撑结构的 SLA 打印 从 SLA 和 DLP 打印件中去除支撑材料 首先，异丙醇 (IPA) 用于清洗完成部件上的液态树脂。支撑结构可以从模型表面折断或使用钳子移除。然后打磨支撑与物体接触的点以去除任何残留的痕迹。 从 SLA 打印中移除支撑结构 SLA 和 DLP 中的支持设计注意事项 部件方向对于 SLA 和 DLP 打印的支持位置起着至关重要的作用。通过重新定向零件，可以大大减少支持量（以及打印成本）。 定位在支持的位置方面也起着重要作用。如果组件表面的美学外观是最重要的，那么调整零件的方向以使与该区域接触的支撑很少或没有支撑也是一种选择。 对于具有大量细节和许多薄或复杂特征的复杂打印，将打印分成单独的部分，然后将它们组装在一起（通过卡扣连接、互锁部件或粘合剂）也可以提高打印质量和外观。 SLA 打印部分显示支撑所在的一些标记 材料喷射支撑结构 材料喷射（Stratasys PolyJet 和 3D Systems MultiJet 建模）技术类似于喷墨打印，但这些 3D 打印机不是将墨滴喷射到纸上，而是将液态光敏聚合物层喷射到构建托盘上，并使用紫外线立即固化它们。 材料喷射何时需要支持？ 这些打印机在所有有悬垂部件的情况下都需要使用支撑材料，无论角度如何。支撑物要么是水溶性的，要么在使用 plyers、水喷射、超声波浴和喷砂的后处理过程中被去除。 与 FDM 不同，对这些技术的支持绝不会损害打印件的外观、表面质量或技术特性。经过适当的后期处理后，几乎不可能将被支撑覆盖的部分与打印的其余部分区分开来。 从 PolyJet 打印件中去除水溶性支撑材料 材料喷射中支撑的设计注意事项 由于在后期处理过程中使用了电动工具（水刀、喷砂机），模型的复杂部分可能会损坏或弯曲。确保遵循材料喷射规则以避免任何问题。如果您的模型具有复杂的零件和细线，则建议使用SLS打印。 SLS 支撑结构 选择性激光烧结 (SLS)使用激光在腔室中熔化粉末材料。 对于 SLS，不需要支撑结构，因为当物体逐层堆积时，粉末会起到支撑作用。这提供了很大的设计自由度，但通常也会增加打印零件的成本和时间。SLS 需要时间让构建室冷却下来，清洁打印件需要多步骤的精加工过程，包括去除未熔合的粉末，通常使用气枪。 使用 SLS 打印时，打印件周围未熔化的粉末起到天然支撑的作用，易于去除。SLS 3D 打印 - 如何制作功能强大的零件？ 粘合剂喷射支撑结构 粘合剂喷射类似于 SLS，打印机使用薄薄的粉末材料层来构建物体，但这些打印机不是使用激光将层烧结在一起，而是使用从喷嘴挤出的粘合剂来粘合粉末一起。 与 SLS 一样，不需要支撑结构，因为在构建物体时粉末会起到支撑作用，但是清洁和后处理打印件需要多步骤的精加工过程，包括去除未熔化的粉末，通常使用气枪。 从粘合剂喷射印刷品中去除未熔合的粉末。3D 打印技术：粘合剂喷射 金属印刷支撑结构 金属打印技术在所有情况下都使用支撑结构在构建过程中将模型固定在底板上，但是可以在没有支撑的情况下构建角度大于 35 度的悬垂。当需要支撑时，重要的是要确保它们易于访问，否则在后处理过程中它们不能被移除。 支撑的使用不会以任何方式影响打印质量，并且通过适当的后处理，可以从打印模型中去除所有标记。 金属印刷品 - 仍附着在印刷床上 - 显示支撑结构。 源文摘自：HUBS  由佩里凯恩撰写

东京大学：科技遇上建筑

东京大学：科技遇上建筑

2022-04-18

3D 打印的出现重塑了许多行业，从制造和建筑到汽车和航空航天。以前被一些人视为新颖或利基解决方案的东西已经成为一种成熟的技术，从“快速原型制作”转变为“增材制造”。 现在，3D 打印已嵌入世界各地的大学，为学生和教职员工提供技术解决方案，研究创新建筑，创造“未来生活”的新标准。  最近，东京大学 Sekisui House – Kuma Lab 的 T-BOX 选择 Ultimaker 来满足其建筑系的研究要求，使学生能够准备其设计的 3D 建模数据，打印原型，并将其用作会议设计练习。T-BOX 于 2021 年 10 月投入使用。  我们与 Sekisui House – Kuma Lab 的主任兼项目助理教授 Toshiki Hirano 进行了交谈，以了解学生如何利用 3D 打印来支持他们的日常大学生活以及 Ultimaker 如何在帮助他们实现目标方面发挥了重要作用。  Toshiki Hirano，东京大学 Sekisui House – Kuma Lab 主任兼项目助理教授 T-BOX：这一切是如何开始的 T-BOX 项目由建筑师隈研吾于 2020 年 6 月成立，作为一个拥有各种机器进行数字制造的车间，主要目的是研究数字技术与建筑之间的关系。  “T-BOX 对我们来说意味着很多不同的东西”，Hirano 谈到项目名称时说。“‘T’指的是东京大学的东京、技术和工具箱。从那时起，我们就将 T-BOX 视为带有各种数字制造设备的“工具箱”。”  培养创意人才的设施  东京大学正在利用技术研究建筑的未来，而提供捐款启动该项目的 Sekisui House 正在探索“生活的未来”。合作的主要目的是这些相互补充的能力将帮助T-BOX培养未来人才。  过去，建筑系没有配备数字制造工具的生产设施，学生只能购买自己的3D打印机或手工制作模型。是传统的方法。现在有了 T-BOX，建筑学生可以轻松地创建他们的原型并将其用于演示目的。  “我相信这个设施将帮助学生提高他们的工艺并探索其他成长途径，例如学习制造或数字制造，”Hirano 说。“事实上，T-BOX 不仅是建筑专业学生的专属。任何人都可以参观该设施并使用我们的 Ultimaker 3D 打印机。欢迎所有人。T-BOX 将作为一个培养创意人才的设施运作，让他们为未来做好准备。” T-BOX 内部：仔细观察 目前，T-BOX 拥有六台 Ultimaker 3D 打印机。由于校园内没有其他设施在一个实验室中拥有多台 3D 打印机，Hirano 认为这对设计师来说将是一个至关重要的设施。  关于他们选择 Ultimaker 的原因，Hirano 评论道：“随着数字制造越来越受欢迎，我参观了海外的类似设施。我去了美国建筑大学，看到他们正在使用 Ultimaker 3D 打印机。大多数学生都熟悉 Ultimaker 生产的产品的质量，他们经常说它易于使用。”  “Ultimaker 是一个不错的选择，因为它可以处理各种线材，以及出色的打印精度、速度和高响应性。您可以在输入数据后立即开始打印您的概念。即使没有先验技术知识，这也使您可以直观地创建您的作品。此外，当需要进行高级调整时，您可以轻松地操纵参数以满足您的要求，”他补充道。  当我们问他过去十年在建筑中采用 3D 打印的情况时，Hirano 承认：“老实说，除非我需要使用 3D 打印机，否则我不会使用 3D 打印机。随着我们变得比以往任何时候都更加数字化，像 Ultimaker 制造的 3D 打印机在全球许多行业中变得越来越重要。毫无疑问，3D 打印已经成为建筑师和学生设计周期的一部分。” Toshiki Hirano 展示了他的一个 3D 打印建筑模型 不受限制 目前，T-BOX 实验室正在使用白色 PLA 材料，但 Hirano 和他的学生已经在研究他们现在可以利用的各种 Ultimaker 和第三方灯丝所带来的可能性。“对于 ABS 材料，我们正在考虑使用各种材料打印三分之一尺寸的建筑结构接头并实际使用它。从本质上讲，我们希望通过将各种材料用于许多不同的目的来挑战自己，”Hirano 说。  当然，模型制作一直是建筑师过程的一部分。例如，学生们过去常常使用苯板手工制作模型。但是，您仅限于简单的形状。“我们的目标是摆脱限制想法的传统规范，”平野说。“我们希望通过使用 3D 打印机来创新设计，自由地将想法转化为实际产品。我们不想被形状的复杂性所束缚。”  “3D打印机不仅仅是制作模型的工具；它也是一种工具，可以让你自由地思考建筑和设计。” 数字制造设施 除了 3D 打印机，T-BOX 的数字制造设备还包括激光切割机和 CNC 加工机，因为它旨在结合所有资源、技术和方法来创造有意义的东西。  Hirano 报告说，许多数字制造设施很难教育学生如何使用这些设备。“在 T-BOX，我们希望学生尽可能自由、自愿地使用它。我们制定了最低安全和使用指南，但我们希望他们能够在不依赖我们员工的情况下使用机器。我们希望学生探索这些能力，但我们会在这里回答任何问题。他们所要做的就是在线预订，然后从那里出发。”  这是一个在建筑、教育和增材制造领域受到关注的最佳实践示例。在看到 T-BOX 用例后，Ultimaker 首席执行官 Jürgen von Hollen 评论道：“很高兴看到像东京大学这样的先进教育机构认识到 3D 打印的重要性，并将其学生的全部创意灵感带入到让他们在进入职业世界时尽可能发挥影响力。” T-BOX 打印的内容 2021 年伦敦设计双年展展出的一件装置作品的 1/10 尺寸 3D 打印模型是 T-BOX 中一个特别引人注目的打印模型。该作品分为 6 个部分，分别打印和结合在一起。该作品展示了对东京和伦敦城市中各种物体的 3D 扫描，并将其转换为 3D 数据。  例如，招财猫、雷门、蝉、自动售货机、鲷鱼烧、甜甜圈和其他来自东京的物品。在伦敦，伦敦地下座位、邮箱、酒吧等各种城市元素被3D扫描、收集和组合。  在实际工作中，用CNC雕刻出一块聚苯乙烯泡沫塑料块，用作贴日本纸的模具。最后，这件作品被运到伦敦展出。  “我认为由于使用 3D 扫描的复杂形状，这件作品很难打印出来。我用 Ultimaker 打印了它，所以尽管它有很好的细节，但它的打印精美而复杂。”  伦敦双年展展览的 1/10 尺寸 3D 打印模型 当被问及印刷是否困难时，平野说：“我会说这很有挑战性。这幅作品的原始扫描数据约为 1 TB，即使缩小，一个面板也约为 300 MB。我担心切片过程中可能会出现错误，但即使我将它放入 Ultimaker Cura 并切片，它也不会冻结。这证明 Ultimaker 非常适合用于具有大量细节的关键项目。”  “控制软件在确保输出质量方面发挥着重要作用。当我接触到各种数字制造设备时，我担心其中一些设备过于复杂而无法使用。Ultimaker Cura 通过创建简单而直观的设备消除了这些复杂性。有预先设定的参数，所以即使是初学者也可以很容易地学习如何使用它。如果你对这个软件有一定的习惯，你将能够根据需要设置详细的参数，因此它的响应速度非常快。”  “总而言之，我会说 Ultimaker 旨在满足不同的技能和经验水平。我认为它是适合每个人的完美 3D 打印系统，无论是初次使用者还是需要每天使用它的人。”  配备 Ultimaker 2+ Connect 和 Ultimaker S3 打印机的东京大学实验室 面向未来 在与平野的谈话即将结束时，我们向他询问了 T-BOX 的未来，首先是他认为还有哪些人可以受益。  “我相信 T-BOX 将使每个人受益，无论他们的课程是什么。但我相信需要加固混凝土模板的研究生可能会发现这个设施非常有用。此外，学生可以设计复杂形状的模具并尝试缩小它们的尺寸。这也可以用来设计和制作小家具和配件。可能性是无止境。”  如果预算和空间不是问题，我想补充一些东西。  至于可以添加哪些其他工具，如果预算和空间不是问题，Hirano 计划添加一些东西。“可以处理更大项目的机械臂和更大的 3D 打印机。但就目前而言，我们所拥有的已经绰绰有余了。我觉得我终于能够将全球标准的数字制造设备带到我们的大学，帮助学生和教职员工超越传统。”  “对我来说，接下来我将使用我们现有的 3D 打印机来教育整个建筑部门，让他们了解数字制造的价值，因为他们对他们的工作进行了创新。我想继续探索使用 Ultimaker 产品的新方式或方法，并帮助鼓励学生也这样做。” Toshiki Hirano 在东京大学 T-BOX 实验室 虽然学生永远是第一位的，但平野说他还计划以某种方式向公众开放该设施。“我们的目标是逐步向公众提供每台机器。我们需要准备好让所有人都可以使用 3D 打印机。当然，我们希望与那些想要探索新创意的人分享这种经验。” 

三维扫描仪在雕刻行业的应用

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2022-04-20

雕塑是人类古老的艺术之一，它的历史几乎和人类一样悠久。在与石头打交道的过程中，我们的祖先不仅创造了劳动工具来谋生，还创造了具有美学意义的雕塑。如今，雕刻艺术更加精湛，各种工艺品层出不穷，深受大家喜爱，被人们广泛使用。当然，三维扫描仪在雕刻行业也起到了决定性的作用。

约惠春天，让Ultimaker为你焕新生产！

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2022-04-28

希望详细了解 Ultimaker 教育产品套装优惠政策？  

三维扫描仪在模具行业的解决方案

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2022-05-06

逆向工程一直与工业领域密切相关，模具行业也不例外。现在工业生产中模具的利用率达到60%-90%。模具分为注塑、吹塑、铸造、锻造、熔炼、冲压、拉伸等。它是一种用来塑造物体的工具。这个工具是由各种零件组成的，不同的模具由不同的零件组成。

重磅消息！ Ultimaker 和 MakerBot 已同意合并并获得资金支持！

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2022-05-13

此次合并对两家公司来说都是具有里程碑式的意义，我们期待着未来的共同创新和桌面3D打印的不断发展壮大。 源文摘自：Ultimaker

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