FDM3D打印系列——2、一些基础概念

大家好，我是阿赵。
在买3D打印机之前，一般都会很迷茫，不知道3D打印机是怎样工作的，也不知道有哪些地方需要注意。上一篇文章通过打印一个模型，完整的体验了一次FDM打印3D模型的过程。这里解释一些在3D打印里面的比较基础的概念。

一、关于打印机的一些概念

1、打印精度

在买打印机的时候，一般会留意这个打印精度的问题。比如我使用的这个打印机，官方的数据是打印精度可以达到0.1mm。
这个精度究竟是什么呢？
FDM打印技术其实就是一层一层的往上堆叠，组成一个模型。那么在一层能达到的最小高度的最小高度。从这个概念看，精度越高，每一层堆叠的高度越小，模型应该就越精细了。
实际上我们也不一定需要每次都用最高精度去打印，比如一般切片软件里面会有设置、

这里可以看看，最高精度0.12mm大概是什么一种感觉。

这个模型就是用0.12mm精度打印的，从远处看，效果还算过得去。

拉近一看，会看到模型上面有很多横纹，这些就是所谓的层纹了。喷头把材料融化成的细线，一层一层的往上打，在层与层之间就形成了这些纹。然后看到模型的嘴和下巴有些毛毛，那些其实就是打印时候的线了，因为某些原因，有些线没有落在它应该在的地方，这样其实也可以看出，打印的时候线的确已经很细了。
这个精度，一般已经是FDM技术的极限了。其他家用的打印机，比如SLA光固化技术，它的精度会更高，号称可以达到0.05mm。

2、打印速度

买3D打印机，一般来说会考虑打印速度问题。我想打印一个模型，需要多长时间呢？
刚才看到了打印精度，我们可以理解，当我们打印模型的时候，喷头是一圈一圈的在画圆，然后一层一层的挤出材料。比如打印一个半圆球。

如果精度越高，每层就越短，那么打印的层数就会越多，需要的时间就越长了。
FDM打印技术靠着一个或者两个喷头，不停的移动，不停的挤出材料，那么移动的距离越长，模型的横截面越大，那么打印的速度也就越慢。
根据我自己的经验，使用0.12mm这样的精度，一般打印一个12cm高的角色模型，就需要差不多20个小时左右了。
这一点，SLA光固化技术就快很多，因为光固化技术是整个截面一起固化的，不需要喷头的来回运动，所以不需要考虑模型的横截面大小，只需要考虑模型高度就可以了。如果再把模型拆分一下，多个部件同时打印在一个版面，那么SLA就更快了。
FDM最好是不要考虑多个部件一起打印，一般会因为附着、支撑和喷头移动时间过长而打印失败的。而且也不会变快，因为打印多个部件还是靠一个喷头来回移动而已。

3、尺寸

买打印机，一般还会考虑打印尺寸的问题。
网上买的龙珠手办模型，一般是18cm到25cm高度。如果我也想打印一个一样的手办，要买多大的打印机呢？
我现在用的打印机，尺寸是这样的：

这就说明了，我这个打印机最大能打印差不多17cm高的模型。
那么问题来了，是不是用我这台打印机，就不能打印更大的模型呢？
其实是可以的。

这是我用这台打印机打印过的最大的一组模型，高度有40CM。从我上面的图片应该就能看出来，只需要把模型的各个部分分别打印，最终组合在一起，就能得到尺寸很大的模型了。比如这个布欧的脚，就有差不多17cm了。

二、关于打印的一些概念

1、壁厚和填充密度

在没有打印过模型的时候，很多人都会有这样一个疑问，我们打印一个模型，究竟是实心还是空心的呢？
答案是，实心空心都可以，看你的需要。
这里有2个概念，一个是壁厚，一个是填充密度。

这里拿一个打印到一半的模型来看看内部结构。

1.壁厚

顾名思义就是外壁的厚度了，希望模型的外壳有多厚，就可以设置多厚的壁厚。

2.填充密度

就是在模型的内部，我们希望它填充多少内容。
比如可以选择10%，那么打印机就会在内部通过一定规则的走线，比如三角形、六角形、网格等，对模型进行10%的填充。
当然也可以选择100%，那么整个模型的内部就会全部被填充。
具体需要填充多少，是根据实际情况的。比如我们只是打印一个封闭的模型，模型的内部是完全看不到的，那么出于省打印材料、省打印时间，我们都是只填充10%-30%左右就够了。但如果是透明材料，看得到内部结构的，那么一般来说就要100%填充了，不然会看到内部的三角形、六角形之类，那么模型就不透明了。

2、支撑和附着层

很多朋友的模型打印不出来，是和这个支撑和附着层的设置有关系的。

1.支撑

打印模型是从下往上打印的，而上图模型的红框内的位置，明显下面是没有任何东西的，如果到了由模型的地方喷头直接挤出材料，那么由于重力的原因，材料并不会停留在空中，而是直接就掉落在平台上了。
所以，如果想打印悬空的部分，我们需要在下面添加支撑，比如这样：

支撑并不是越多越好的，因为打印完成之后，支撑是需要拆除的，支撑过多，在打印的过程中连接着支撑的模型表面是非常粗糙的。而且支撑非常难拆，一个不小心，在拆支撑的时候，还很可能不小心把模型的一些细节部位给弄断。
所以我对支撑是又爱又恨。什么情况下需要添加支撑，这是一个需要经验判断的事情。并不是所有往下悬空的地方都需要添加支撑的，比如一个圆球，一层一层的打印，由于每一层都往外扩一点点，实际上不需要支撑也能打印得出来。
在网上看到一种介绍，说可以使用双喷头的打印机，一个喷头用来打印模型，另外一个喷头用水溶性材料打印支撑。这样打印完之后，把模型泡水里面，支撑就自己融掉了。不过我没有双喷头的机器，所以没有试过是否可行。

2.附着层

为什么需要附着层？因为喷头挤出材料的时候，温度很高，刚刚粘在平台的时候，会粘得比较紧，但过一段时间冷却了之后，其实模型和平台接触的地方，会变得不那么牢固。如果底部松了，上面打印模型就会变得不准，甚至会歪。添加附着层，其实是为了增加模型底部和平台接触的面积，让模型更牢固的粘在平台上。
附着层和支撑一样，都不是原模型的一部分，打印完之后也是需要拆掉的。

每个模型的情况不一样，具体需要设置多大的附着层，也是一个需要经验判断的事情。附着层越大越厚，模型打印的时候就越稳，同样道理，拆的时候就越艰难，打印的时间也越长。

3、不同材料的适配

一开始使用FDM打印机的时候，以为只有一种打印材料，叫做PLA材料。后来渐渐知道了，不同的材料的特性不一样，除了PLA，还有ABS、PETG、TPU等多种材料可以选择。
不过不是所有打印机都可以支持所有的材料的，具体能打印哪些材料，要查询一下自己打印机的说明书。
不同打印材料，对于温度的设置、打印速度的设置都是不一样的，之后有机会的话，再考虑写一篇专门介绍的文章吧。