mega-s打印机与3d打印技术体会

ctc1233

去年夏天，终于按捺不住，入手了自己第1台打印机纵维立方的mega-s。由于自己的目标比较明确，是用3D打印零件的方式替代钣金件或部分机械零件，辅助用于机床加工，所以没有花更多的时间研究自己组装，而是买成品机，然后根据需求进行改进。




刚入手的时候，样子还比较整洁。没有乱七八糟的接线。
我的目标很明确，是要打印聚碳酸酯，就是PC，之前看过老外做的测试，聚碳酸酯是目前各项性能最好的单体（非复合）线材，各轴向抗拉强度都比较高，表面硬度也比较好，简支梁冲击韧性也非常好，热变形温度113度，打印件夏天放在车里太阳晒也不会变形。




而且这种线材的打印条件，也是家用级打印机的临界点。打印温度250~270（家用机打印头最高260度），热床温度100度，最关键环境温度需要50~70度（需要制作保温箱并安装热源保持温度），而且还要80--100度退火。由于很多打印机不管是成品还是自己DIY的，都采用了打印件作为机器的构件，而很多普通线材的打印件都难以承受60-70度以上的环境温度，所以我机器组装好，很快制作了保温箱，在保温箱里进行了打印并“烤机”，很快部分零件就热变形了。







使用电热扇加温控器，最高测试机箱内温度75度。很快注塑件直线轴承座和滑块就over了，而且由于厂家成本原因，原机驱动模块使用的tmc2208，步进电机工作噪音


太吵了，把驱动模块换成了tmc2209，又换了静音风扇，世界又变得安静了。









到了这一步，基本上就处于很完美的工作状态了。在b站学习了很多打印机教程之后，也知道了i3龙门结构的3D打印机精度也就到头了，剩下能做的就是给步进电机，增加闭环控制电路板，尽可能的减少整体尺寸误差。虽然我是电气小白，但好在卖家的说明书写的非常详细，并提供了强劲的技术支持，成功搞定，虽然中间接错线烧坏了一块板子。









至此所有的硬件改装全部完成了，也算是进化到了mega-s型号打印机的终极形态了后来看到b站有人给这款机器刷了固件打印速度飞起来了
机器调校好了，直奔主题打印pc线材，由于打印温度高，再加上环境温度高，反复测试了打印速度，挤出流量，回抽速度，回抽距离等等各种设置，终于掌握了材料的特性，并和机器的性能完美结合。








PC线材打印之后需要热处理退火，官方推荐的是在70度6小时，100度4小时退火，需要恒温箱，我没有买恒温箱，而是用一个纸盒子里面粘了两层铝箔胶带，扣在了热床上，把热床加热到102度，退火效果也非常好。




最终确定了polymaker的polymax  PC线材为最佳选择，打印出来成品之后还进行了一些破坏性测试，以检验打印件是否能替代钣金零件。








不会发视频就发个截图吧，把打印件放在钢板上用铁锤砸，填充10%的打印件还是挺抗砸而且打印薄壁件的韧性也非常好，打印出来厚度1.9mm的滚针架可以反复弯曲





后期进行了破坏性实验和打印层的受力分析，发现了一些问题，向线材厂家反馈并得到了技术指导完美解决。



在厂家工程师的指导下，调整了切片软件的设置参数，增加了填充重叠率，解决了这个问题。




从买了打印机开始改装，然后尝试打印PC耗材，并学习切片软件的设置和sw建模，历时一年多终于得到了自己想要的结果。
最后说说个人感受，前期准备工作，尤其是预先学习必不可少，做足功课才能少走弯路。3D打印技术是需要机器，线材，切片软件，三者的完美结合，缺一不可。好的线材不但性能要好，而且要保持质量的稳定，我去年买了今年买的线材，打印参数不需要调整就可以实现，很稳定的打印效果。而有些便宜的不靠谱的线材一批次跟下一批次，有可能性能都不一样质量不稳定，需要微调某些参数。机器也需要有一定的动手能力，使用一段时间之后就要进行校准。




有些情况下，机器固有的设计缺陷和误差，无法完全消除，只要熟悉掌握它的特性就可以。
切片软件是将机器和线材完美结合，并实现图纸最佳效果的系统，可以看作是3D打印技术的灵魂，同一台机器和线材用不同的切片软件做出来，效果真的是不一样。我目前用的最顺手就是prusa slicer，基本上别的软件就不用了，没有用过这款的软件，可以仔细研究一下，功能很强大，其专家模式可以设置的非常细致。
说一点打印过程中的技术细节，热熔打印尺寸精度略有差距，尤其是一些小孔或小圆柱体，最好先打测试件，直径逐次增加或减少0.1差值，打印出来测量再确定最终图纸数据。
有些零件可以分型打印再组装，因为有些复杂形体难以一次成型，而且要增加很多支撑，悬垂或桥接打印出来容易尺寸误差较大，建议尝试分别设计几个便于打印的零件，最后再组合起来。
如果想要3D打印的零件，较好的强度和层间粘结力（z轴，打印垂直方向），单单设置0.1层高没有用，还要考虑线材的熔融结合能力，说白了就是打印速度不能太慢（打印速度太快，反复的启停动作会造成打印头的晃动，影响打印精度，这需要反复测试，确定自己机器最佳打印速度等各种参数），因为打完第1层再打下一层的时候，如果打印时间比较长，那么第1层和第2层之间的温度差值较大，很难粘接在一起或者是粘接力下降，可以尝试逐步调节冷却风扇的转速来实现。
注塑零件的整体结构性强于打印件，尤其是这z轴抗拉强度大，是因为注塑是熔融的液态塑料，进入加热的模具内，然后冷却凝固成一体，其成型过程是连续性的，而3D打印可以看作是逐层注塑，那么层与层之间出现了较明显的温差，就会造成层间粘接力下降，这种情况下，为了保持尺寸精度，打印速度不能过快，适当调节冷却风扇速度和保持一定的环境温度，就显得比较重要了（这个要根据线材的具体技术指标，环境温度过高也会造成打印过程中的坍塌，热变形等不利情况）。
补充一点，就是有些打印的时候，尽管线材也烘干过了，但是模型内腔拉丝情况比较多，可以尝试在切片软件中设置，避免跨过轮廓来解决，虽然会增加打印时间，但是可以有效避免模型内腔拉丝。
现在就想到这么多，希望能给还没有入手或者刚刚入手3D打印的朋友以参考，并感谢之前大佬们的无私分享，欢迎大家一起讨论研究。
3D打印机不一定非得要改闭环控制电路，因为目前的品牌打印机其线路抗干扰能力也做得比较好，基本上不会出现丢信号的现象。
我之所以增加闭环控制，其实也算是一种尝试练手。从控制原理上来讲，控制板通过控制模块给步进电机发出工作信号，比如说Z轴需要上升10毫米，根据丝杆2mm螺距转5圈，但是控制板只管把信号发出去，并不知道步进电机是否带动丝杆旋转了5圈，闭环控制板的作用就是检测步进电机的工作状态，信号反馈给控制板进行核对。
我没有学习过数控技术，但是想把自己的车床和铣床改成数控，正好拿3D打印机练手学习了解一下。

free-fly-h3

不错，特别是对那个滚柱保持架感兴趣

conan_007

值得记录的路程，也很有参考作用

shanshuimoxing

”在厂家工程师的指导下，调整了切片软件的设置参数，增加了填充重叠率，解决了这个问题。”
你好！填充重叠率设置多少合适？谢谢！

潘云1001

经验之谈，收藏了

ctc1233

shanshuimoxing 发表于 2022-12-9 13:03
”在厂家工程师的指导下，调整了切片软件的设置参数，增加了填充重叠率，解决了这个问题。”
你好！填充重 ...

切片软件默认填充重叠率25%，设为30%~35%范围就可以了，多了影响打印质量

luosicheng2009

ctc1233

prusa软件默认的外层轮廓为3层，填充为直线（或直线网格），这样打印出来的话省事省料，但是打印件各层之间以及填充轮廓熔融效果并不是最佳，如果想要打印出来强度最好，可以在设置里增加轮廓线数，我一般设置为5-6（这样设置为了在较薄的壁厚位置，直接打印多道轮廓线构成壁厚，这样打印出来的效果就是整个壁厚是一体的），然后填充设置为回环，填充重叠率从默认的25%提高到30%，基本上就没有任何空隙了，有兴趣的朋友可以试试自己现有的切片软件设置，先打印3-4mm厚度的零件，用刀切开看剖面，如果从侧壁的切面能看出来打印丝的圆截面，或者用钳子一点点撕开，看到各层轮廓侧面分离，就说明打印丝之间熔融效果不够好，可以尝试找到自己的切片软件类似设置调整一下

lsyallen

好贴

shanshuimoxing

学习了，谢谢！

xiu

3D打印机一直想入手，但不会软件

hzbhyl

优秀，但是从实用角度感觉麻烦了点