最完整的3D列印牽絲問題解析與調整實驗-牽絲問題測試教學



牽絲一直是3D列印討論版中最常見的問題
網路上解決牽絲的說法有很多種
但要怎樣調才能找出最好的參數?
今天Z3D小編就身體力行實驗給大家看
也教大家如何測試出最佳的列印參數!

  相信大家都遇過牽絲的問題,一般我們都是拿美工刀或打火機處理一下就好,但對於作為生產的使用者來說,每後製一次都是在燒銀子,因此如何減少牽絲就變成很重要的課題,下面是本篇各小段的連結,如果想職間看結果可以直接點連結喔!






一.   牽絲的發生原因

  在解決牽絲問題以前,大家知道牽絲是怎麼產生的嗎?在這邊Z3D小編用兩個簡單的圖例來跟大家說明!



  圖一是正常不牽絲的列印,當列印一個不連續的斷面噴頭要從A點轉到B點時,噴頭印到A斷料點後,會依「切片軟體」的設定「停止擠出機」並做出「回抽」的動作(1.21.3),其回抽的用意即是將料「停止擠出」並做「切斷」,然後噴頭移動到B點後再次「擠出」以完成正常的接續動作。


  然後我們來看一下牽絲發生的原因,當印到A斷料點後,做出「停料-回抽」時切料不完全,帶著殘料移動到B點重新吐料後(2.4)就產生了牽絲,牽絲的問題即是發生在「停料2.2-回抽2.3」的這個斷點之間。
而造成「斷料」不完全的狀況有以下幾種原因:



1. 回抽設定不足:回抽不足造成斷料不全牽絲
2. 溫度過高:噴頭溫度過高造成料溢流而斷料不全
3. 原料延展性、韌性太好:列印原料的延展性與韌性過好造成切斷不易



二.牽絲參數調整實驗

  為了能找到各參數對牽絲的影響程度,這邊選用韌性較高的尼龍線材,其中參數調整測試包含:列印溫度、列印流量、空跑速度、回抽速度/回抽距離、冷卻風扇、更換口徑..等幾種方式來測試牽絲的情況。

列印溫度

層厚

列印速度

空跑速度

回抽速度

回抽距離

對照組A 240℃ 0.3mm 30mm/s 120mm/s 50mm/s 5mm
對照組B 240℃ 0.3mm 30mm/s 75mm/s 50mm/s 5mm



2-1回抽速度/回抽距離 Retraction Speed/Distance (些許改善)

      回抽速度/回抽距離(Retraction Speed/Distance) 指噴頭在斷料點回抽拉斷線材的動作,也是遇到牽絲問題大家最常建議的處理方式,而在遇到延展性與韌性較好的尼龍效果如何呢?

        10mm/s 1mm      對照組B 50mm/s 5mm       80mm/s 8mm

     在回抽速度/距離的部分,從圖中三角型的位置可發現有些許改善,雖然成功減少「溢料疙瘩」與「牽絲」,但後續調到80mm/s 8mm仍有牽絲的問題。因此回抽參數的調整,對於高韌性延展性的尼龍只能提供些許的改善,如再提高可能會造成缺料的情形,因此在參數調整須斟酌做調整。



2-2 空跑速度 Travel Speed(明顯改善)

    空跑速度(Travel Speed)指的是
沒有吐料時的移動速度,即是右圖停料點

A移動到B點的速度。

               30mm/s             對照組B 75mm/s            300mm/s
   
   列印結果可以發現空跑速度調整後「溢料疙瘩」與「牽絲」有明顯的改善,之後嘗試將空跑速度提升到300甚至完全沒有牽絲了。

   有人可能會很好奇,為什麼調整空跑速度會差那麼多?大家應該有吃過熱披薩牽絲的經驗吧!



     如果要拿披薩不牽絲,除了等他冷卻,另一個方法就是利用慣性原理快速的拿起。加快空走速度(Travel Speed)就是利用慣性的原理扯斷牽絲處,來減少牽絲的狀況!但須注意如果模型橫跨距離過短造成加速度不足的話,空跑減少牽絲效果會減低喔!


2-3 列印溫度Printing Temperature(明顯改善)


  我們再來以列印溫度做為變項來做調整,以對照組A降低溫度至220℃得到以下的狀況

                                    對照組A-240                                  220

     列印結果發現,降低溫度後「溢料疙瘩」與「牽絲」的問題有明顯改善,但層的強度也因此降低,雖然降低溫度的確可以解決牽絲的問題;但也會因此降低物件強度,對於要求材料強度的使用者我們會建議先測試出「材料與機台的最佳甜蜜點」,確認材料最佳列印溫度,再調整其他參數來減少牽絲,以溫度調整牽絲的部分則是當作最後手段做微量的調整。


2-4 開冷卻風扇Cool fun(無明顯改善)

  冷卻風扇的開啟是希望能在停料後瞬間冷卻,使得線材更容易切斷。

        對照組風扇0%              風扇30%                   風扇65%


然而從上面比較中可以發現,風扇對「溢料疙瘩」與「牽絲」的效果均相當有限,且風扇開太大容易造成料冷卻過快而降低強度,故高溫料會不建議使用風扇。


2-5 流量調整 Flow(無明顯改善

   流量調整為減少其流量看對於牽絲影響的程度多寡

                                           對照組B-100%                           90%

   測試出來的結果可以發現將流量減少到90%後,仍有明顯的「溢料疙瘩」與「牽絲」,因此可以得知調整流量沒辦法對牽絲問題造成較大的影響。



2-5 更換噴頭 Nozzle size(明顯改善)

      在第一節有提到牽絲的原因就是噴頭斷料不完全所造成,因此這邊試著將噴頭口徑換小,嘗試增加噴頭斷料的成功率。
                                   對照組B-0.6噴頭                       0.4噴頭

  更換噴頭結果可以發現由0.6的噴頭更換至0.4的噴頭後,雖然層厚都是0.3但「牽絲」與 「溢料疙瘩」有非常明顯的改善,可見減少噴頭口徑大小能明顯改善牽絲問題。

三.牽絲問題建議調整參數

  從上面的測試實驗中我們可以整理出下表實際對牽絲有影響之參數調整

       參數

      影響程度

      回抽速度/距離(Retraction Speed/Distance)       ★★★☆☆
      空跑速度(Travel Speed)        ★★★★★
      列印溫度(Printing Temperature)       ★★★★☆
      冷卻風扇(Cool fun)       ★☆☆☆☆
      流量(Flow)       ★☆☆☆☆
      噴頭孔徑(Nozzle size)       ★★★★★

本表僅供參考,測試結果會因材料與機型不同而有所差異

  上面的測試是使用三角洲機台搭配Z3D尼龍線材做測試,測試的結果會因為使用的機台、材料與列印模型的不同而有所差異,因此在這邊建議還是要自行做簡單的測試,來試出使用線材最適合的不牽絲參數。而測試過程建議調整的參數順序如下:
   測試圖檔下載

1. 加快空走速度:
    如有嚴重的牽絲問題,建議可以先加快空走速度(120~300mm/s),來減少牽絲的情形
(如模型跨距不足效果會降低)

2. 增加回抽速度/距離:
    如果還有牽絲的問題,可以試著加大回抽速度與距離,但注意調太高容易造成重新吐料不足而缺料的情形。

3. 降低列印溫度:
 上述兩種方法都無法解決牽絲問題的話,且較不在意材料強度,建議可以嘗試將列印溫度降低,但注意降太低容易造成「層裂」問題,所以建議可以參考「材料與機台的最佳甜蜜點」這一篇來測試最適合的列印溫度。

4. 更換小口徑噴頭:
 如果對材料強度很要求,不想降低列印溫度,又要不想牽絲的話,可以將噴頭口徑更換小一點,來減少牽絲的問題,但注意更換的噴頭口徑小於原噴頭列印層厚的話,需降低層厚而增加列印時間,所以請斟酌使用。

   以上就是小編幫大家實驗測試出來的牽絲建議解決方案!祝大家都能印出最完美的模型!如果有任何問題或是其他疑問想讓Z3D小編幫忙測試的歡迎大家在下面留言喔~

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 後記:

    先跟大家道個歉,消失了一段時間應該很多人都會在問小編跑去哪了,因為小編上半年在協助處理其他部門的業務.所以一直沒時間更新>”<,最近會努力補進度的!

留言

  1. 非常感謝,問題困擾很久了

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  2. 這篇文章是我見過解析的最完整的一篇,而且實際提供了解決的辦法跟結論!

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  3. 很詳細的測試內容,很有參考價值

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