3D列印的十大模型設計技巧

一月 3, 2014
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凱西.赫爾特格倫(Kacie HultgrenPrettySmallThings創辦者)是一位百老匯的舞臺設計師,她利用自己的3D印表機製作一些等比例縮小的模型並且運用在舞臺設計上,其中包含令人驚嘆的零錢包和拉鍊包,她也是《20143D列印終極指南2014 Ultimate Guide to 3D Printing)》這本書的測試團隊成員之一。
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SmallPrettyThings拉鍊包

你可以在〈關於凱西.赫爾特格倫的五四三(5, 4, 3, 2, 1 About Kacie Hultgren)〉這篇文章中進一步認識凱西(Make官方網站六月時發表的一篇介紹自造者的文章)。

凱西的十大技巧

45度法則

記住45度法則。任何超過45度的突出物都需要額外的支撐材料或是高明的建模技巧來完成模型列印,設計你自己的支撐或連結物件(錐形物或是其他的支撐材料),並將它們設計進你的模型之中。

避免在設計時使用支撐材料

雖然支撐用的演算法隨著時間一直在進步,但是支撐材料在去除後仍會在模型上留下很醜的印記,而去除的過程也會非常耗時。盡量在沒有支撐材料的幫助下設計你的模型,讓它可以直接進行3D列印。

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凱西設計的溫莎椅Windsor Chairs

打造客製化的底座

善用「老鼠耳朵(mouse ear)」。「老鼠耳朵」是一種圓盤狀或是圓錐狀的底座,把它們設計到你的模型之中,不要使用軟體內建的底座模型。東尼.布塞爾(Tony Buser)的「火箭尾翼(Mouse Eared Rocket Fincan)」和凱西的「溫莎椅Windsor Chairs)」都是善用這個設計巧思的傑出例子。不要使用內建的列印底座(raft),它會拖累你的列印速度,此外根據不同軟體或是印表機的設定,內建的列印底座可能會難以去除並且損壞模型的底部。

了解自己印表機的極限

了解自己模型的細節,有沒有一些微小的凸出物或是零件因為太小而無法使用桌上型的3D印表機列印呢?在你的印表機中,有一個很重要但常常被忽略的變數,那就是線寬(thread width)。

線寬是由印表機噴頭的直徑來決定的,大部分的印表機擁有直徑是0.4mm或是0.5mm的噴頭。事實上,3D印表機畫出來的圓,大小都會是線寬的兩倍。舉例來說:一個0.4mm的噴頭畫出來的圓最小直徑是0.8mm,而0.5mm的噴頭畫出來的最小直徑則是1mm。就像凱西在影片裡說的基本原則:「你能創造的最小物件不會小於線寬的兩倍。」

為連接的零件選擇合適的容許公差

為擁有多個連接處的模型設計你覺得合適的容許公差。要找到正確的公差可能會有些困難,凱西計算正確公差的技巧是:在需要緊密接合的地方(壓合或連結物件)預留0.2mm的寬度;給較寬鬆的地方(樞紐或是箱子的蓋子)預留0.4mm的寬度。你必須親自為自己的模型做測試,才能為你要創造的東西決定適合的容許公差。

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WHPThomasPLA針腳連接器(PLA Pin Connectors,它源自於東尼.布塞爾的ABS樹脂版

適度的使用外殼(Shell

在要求精度的模型上不要使用過多的外殼,像是對於一些印有微小文字的模型來說,多餘的外殼會讓這些精細處模糊掉。

善用線寬

善加利用線寬來當作你的優勢。如果你想要製作一些可以彎曲或是厚度較薄的模型,將你的模型厚度設計成一個線寬厚。你可以看看凱西的「可彎曲的靈感(Flexible Inspiration)」作品集,這個在Thingiverse上的作品集提供了很多這個技術的使用例子。

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艾美(Emmett的作品Stretchlet

調整列印的方向以求最佳解析度

永遠以可行的最佳解析度方向來做為你的模型列印方向。如果有需要,可以將模型切成好幾個區塊來列印,然後再重新組裝。對於使用熔融沉積(Fused-Filament Fabrication)的印表機來說,你只能控制Z軸方向的解析度,因為X-Y軸的解析度已經被線寬決定了,如果你的模型有一些精細的設計,確認一下模型的列印方向是否有能力印出那些精細的特徵。

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SmallPrettyThings使用切片方法的作品Plated Okapi它源自於雅之(Masayuki)的Okapi

根據壓力來源調整列印的方向

當受力施加在模型上時,我們要保持模型不會毀壞。確保你的列印方向以減少應力集中在部分區域,我們可以調整列印的方向讓列印線垂直於應力施加處。

同樣的原理也可以運用在常用來列印大型模型的ABS樹脂上,在列印的過程中,這些大型模型可能會因為在列印臺上冷卻的關係而沿著Z軸的方向裂開。

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凱西設計零錢包

最終目標:列印且正確擺放你的模型設計

利用位置設計來列印包含了多種綜合型物件是熔融沉積印表機的「終極目標」。在這裡凱西有很多技巧來教你如何「在合適的位置列印你的設計」:把設計物件放在列印平臺上,連結這些鄰近的物件,並在間隔處小心地列印。

 

請觀賞影片來了解更多的細節和內容。

你有什麼在3D列印時用的設計技巧嗎?分享給我們聽聽。


[原文]
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