零件擺放方向對3D列印的影響與解決方案

設計師常常忽略了零件擺放方向對3D列印零件最終成型質量的重要性。本文討論了零件擺放方向是如何影響3D列印零件的零件精度，製造時間，強度和表面光潔度，並討論了透過技術構建方向的重要性。

零件擺放方向的重要性

零件精度

考慮一個圓柱體，該圓柱體的孔（外徑10 mm，內徑6 mm，長度30 mm）使用FDM 3D列印技術，中心軸垂直。3D印表機會將這一部分構造以一系列彼此疊置的同心圓打印出來。這將產生具有相對光滑的外表面的最終圓柱體。

如果將同一圓柱體的中心軸以水平擺放方式重新定向，則零件將被構建為一系列矩形（寬度略有不同），彼此疊置。而且，圓柱體接觸構建平臺的表面將是平坦的，因為該材料將作為最初的第一層被列印。透過在不同方向上列印零件，最終在列印成品的質量上出現很大的不同，如下圖所示。

兩個相同的圓柱透過不同的列印方向製作

成型時間

列印方向也會對最終成型的時間產生重大影響。以上述圓柱體為例，由於大大減少了總層數，因此水平方向的列印時間比垂直方向要少得多：在100μm的層高下，水平滾筒的列印層數為100 層，垂直層數為300層。對於大型零件而言，這可能會導致更明顯的時間差異。

零件強度

一些3D列印（尤其是FDM）構建的零件具有固有的各向異性，這意味著它們在XY方向上比Z方向要堅固得多。對於功能部件，重要的是要考慮應用場合和負載方向。例如，與XY方向相比，在Z方向上受拉時，FDM零件更有可能分層和斷裂（差異拉伸強度的4-5倍）。

3D打印製作的零件在於列印同向的方向強

支援結構

支撐材料的新增會增加3D列印的時間和成本。通常的處理方式是將大量的設計時間花費在考慮最佳零件擺放方向上，這樣不僅可以減少3D列印失敗的失敗並且能夠有效減少所需的材料支撐量。

表面光潔度

通常，3D列印零件的頂部或朝上的表面將具有最佳的表面光潔度，但這在不同的3D列印技術下最終成型的表面質量也不同：

對於FDM 3D列印技術來說，頂面會透過擠出尖端進行平滑處理，與列印床接觸的表面通常會是光滑的，並且支撐結構上方的表面會帶有支撐材料去除時留下的痕跡；對於SLA，下表面將具有支撐痕跡並需要進行後期處理，而頂表面將是光滑的且沒有支撐痕跡；用粉末3D列印工藝列印的零件（例如SLS和Binder Jetting）在下表面將具有更粗糙的外觀。

零件擺放定向過程

下表概述了不同3D列印工藝中零件擺放方向對最終零件質量的重要性。這與支援最佳化或可用的構建大小無關：

推薦最小壁厚

綜上所述，在3D列印過程中儘量讓列印物體最大面積接觸3D列印面板，這樣可以減少支撐材料的使用並最大限度保證模型表面的光潔度高。此外，若遇到不規則多邊形（或曲面）的模型列印，儘量透過3D列印切片軟體針對不同擺放方向來選擇時間、成本最優的解決方案。