磚層堆疊切片方法可能成為3D打印Z軸增強(qiáng)新思路

有沒有一種簡單的切片方法讓FDM 3D打印的部件在z軸性能上直接增強(qiáng)呢？
南極熊獲悉。國外大神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。對于更復(fù)雜的零件打印效果也同樣非常出色。

通過對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兩種材料對其斷裂性能進(jìn)行測試。采用0.25毫米的層高、4圈壁厚 無填充的參數(shù) 來觀察磚層堆疊結(jié)構(gòu)對外壁結(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。說不定未來通用切片軟件中就會(huì)見到這個(gè)切片模式了呢？