3D打印-譯製 3D打印-優秀的側孔設計

打印佬們，大家好 今天我們要討論如何打孔 但不只是普通的孔 而是3D打印件側面的孔 因爲設計側面孔的規則 與設計頂部孔的規則是完全不同的 衆所周知 3D打印是由許多層組成的 這些層與特徵相互作用的方式 會改變你設計這些特徵的方法 讓我們直接開始吧 如果你有一個標準零件 側面直接打了一個孔 你要做的第一件事是 確保把這個方塊做對 確保將這些側面的垂直邊緣做成圓角 如果屏幕的下邊緣是熱牀 我們需要把所有的角都做成圓角 就像這樣底部當然也要倒角 這消除了任何懸垂問題和所謂的象角問題 確保你無論做什麼 都能得到一個清晰完美的容差立方體 現在我們已經搞定了 接下來繼續在裏面打孔 你要給孔的外邊緣倒圓角 以確保不會發生任何碰撞情況 這些都是設計3D打印件最基本的規則 現在讓我們回到這個孔上 正如我們所說 在側面打孔而不是在頂部打孔的問題 實際上在於你如何處理與打印層紋的相互作用 因爲層紋是橫穿過孔的 像這樣，這意味着你有兩個主要問題 首先是開裂 開裂往往直接發生在孔的兩側 這是你始終想要儘量避免的情況 因爲你希望你的零件堅固可靠 我們將這樣設計，確保它們絕不可能開裂 但我們稍後再來詳細討論這一點 另一個問題是頂部的懸垂 圓的頂部並不是完美的懸垂 基本上會有一塊平坦的區域 在這裏切片軟件和打印分辨率會導致頂部出現下垂現象 最終導致這個孔，即使在CAD中設計成完美的圓形 打印出來也會顯得有點扁 所以我們先從這個懸垂問題開始 因爲這是最容易修復的 有幾種非常簡單的解決方法 你能嘗試的第一件事 就是不以這個方向打印 我並不是說把模型像這樣立起來 那太蠢了 但你基本上可以達到相同的效果 而不必擔心下垂問題 也不用擔心層紋的影響 現在它是這樣打印的 你肯定不想把它放側扁 那也會出現同樣的問題 倒過來也沒用 像這樣放也沒用 但如果你把它拿起來 對角線傾斜打印呢 這種方法非常非常實用 因為你可能會注意到 在這個方塊上你有一個觸牀面 以及其他所有的面和一個頂面 導致你有兩個面與其他面看起來完全不同 但如果你像這樣把它傾斜 你就能得到一個孔 比通常打印出來的要清晰得多 你看這裡是這樣放置的 這個是按正常方向打印的 放在一起比較你會發現 這個孔更加清晰圓潤 為什麼會這樣呢 因為我們給底部做了兩毫米的倒角 以便與打印牀有足夠的接觸面積 把它放在那兒 然後在它下面設計了一個支撐肋 支撐肋上有兩個很小的凸尖 最終可以用齊平剪或類似工具剪掉 如果你需要快速後處理，也可以把它們做小一點 它能支撐住模型，就像這樣進行打印 現在你不僅得到了一個更清晰的孔 因爲在這個角度不再有下垂 因爲裏面不再有平放打印時那樣的懸垂 你還得到了一個更堅固的孔 因爲層紋是這樣走勢的 它們實際上每次都在環繞着孔 因此你不會遇到順着層紋開裂的情況 現在你面對的是必須撕裂一個實心的圓環 這幾乎是不可能的 特別是與注塑成型相比 你得到了一個像注塑一樣堅固的零件 因爲孔周圍有實心的整體結構 好了，接下來設計實際的支撐肋 關鍵是把它做得非常薄 我把這個做得大約1毫米寬 然後你做那些凸尖 在任何方向上伸入約半毫米這樣 它們就很容易拆除 你也可以做一些其他處理 讓它們更加隱形 在這裡我就是直接設計的 我們有另一個關於摩擦器的視頻 會教你如何更有效的設計這些 最後我們實際上為它做了一個圓底座 這樣它就能粘在打印牀上 無論何時設計首層 你都希望有一個簡單美觀的第一層 所以最終你得到這樣一個方塊 像這樣打印 現在你得到了一個非常堅固且極其清晰的孔 這是解決這個問題的最簡單方法 很好到此我們就完全結束了 實際上我們這裡還有幾個不同的版本 有時你無法改變打印方向 零件側面恰好有個孔 而且不能傾斜打印或類似情況 所以你需要做的就是對此進行補償 所以如果我們先來看頂部的懸垂 我們來看看最簡單的解決方案 那就是稍微補償一下 這基本上是在主孔的頂部再畫一個圓 並將其拉伸切掉一小部分 讓它有個小頂部 這就產生了你通常想要的那種補償效果 這樣能打出更圓的孔 但你需要處理公差和材料設置 我們不想處理這些 你絕對不想去處理材料設置或特定打印機 你想要設計一個隨處可打的零件 這就是為什麼學習3D打印設計如此重要 但通過我們視頻裡展示的技巧 你能設計出在任何機器以任何分辨率和材料打印 依然能打印得很好很可靠 這就是我們的目標 而對於頂部的補償 但這並不是一個很好的補償方法 有一個人們常教的普遍方法就是做個小尖點 實際上是在它上面加個屋頂 當你這樣看的時候 你會得到一個相當不錯且可靠的東西 但你設計這個的方法是 只需要在圓上畫兩條切線 然後讓它們在頂部相交 只要焦點讓你覺得合適就行 實際上你所做的只是把圓角空間改成倒角 這很好的說明瞭 為什麼我們要用倒角而不是圓角 因為你會得到逐漸上升的平緩層紋 直到完全沒有實際的懸垂 但這樣做的問題是 你在孔裏製造了太大的間隙 無論你插什麼桿進去 它都可以來回晃動 這並不是一種非常可靠或高精度的方法 所以我個人不太喜歡它 一個好得多的方法是徹底放棄圓孔 問題在於圓孔會下垂 為什麼非得用圓孔呢 沒人說孔必須是圓的 你可以隨心所欲的設計它們 它們可以是你想要的任何形狀 那麼為什麼不直接用六邊形呢 一個孔需要做什麼 它裡面需要有螺紋 這樣你就能把它固定住 然後你就可以繼續做其他事了 這些就是你需要擔心的全部就這麼多 但如果你只是設計一個標準孔 為什麼不讓各處都有這種屋頂傾角呢 現在有了六邊形孔 你就沒有懸垂的直邊了 如果你決定使用外接多邊形 它的內部會與螺絲結合 如果你能讓螺紋咬合進耗材 這樣打印出來你會得到一個非常合理的孔 而且它裡面還有避讓特徵 所以當螺絲擰進去時 不需要把孔撐開 從這些接觸面上磨掉的任何多餘材料 就可以掉進角落裡 這樣結合得很好 但又不會太緊 以至於把外層撐裂 這是一種非常好的零件設計方法 不會造成內部應力過大 導致開裂的情況 因為如果你把螺絲擰進圓孔 它肯定是向外擠壓的 但如果用六邊形 那麼它只會向外擠壓它咬合進去的材料 這減少了大量的內部應力 同時依然能讓螺絲可靠的固定 假設你不想用六邊形孔 你需要一個完美的圓孔 但你想確保它有一點讓步的空間 這樣你就能擁有一個高公差的摩擦配合孔 而且不必擔心開裂 因為再一次強調 只要層紋橫穿這裡 它們就會想開裂 那麼你可以在這裏弄一個垂直縫隙 它的作用是允許孔向兩側展開 這樣它就不會積聚應力導致開裂 從而順着層紋方向留有讓步空間 所以這兩個垂直槽有兩個作用 它們消除了內部應力 讓整體有一點順應性 並且會向外推 這樣你的螺絲或連桿等任何東西就能裝進去 它們也消除了懸垂 因爲我們有效地切掉了會導致下垂的區域 你可以把這個槽做得非常小 理論上如果你願意可以把它做到0.2毫米 它幾乎是隱形的 事實上你甚至可以把它放在這面牆的後面 這樣孔的主體看起來像普通的孔 但後面有槽將它完全隱藏起來 但最終這只是爲螺絲提供一點槓桿作用的方法 如果需要的話可以撐開那些牆 但這些頂部槽特徵還有另一個作用 如果你設計帶螺紋的側孔螺紋會下垂 並且你會遇到標準圓孔的所有問題 但是如果你把螺紋的頂部和底部直接切掉 你就能消除所有的下垂問題 但側面依然保留了螺紋 這樣你就得到了一個內部帶有高精度螺紋的高精度零件 能夠可靠的擰在一起 同時消除了頂部會破壞尺寸的下垂問題 許多人只是平常的留下螺紋 但隨之而來的下垂會改變零件的結合方式等問題 然而，如果你切掉頂部和底部 嚴格來說只需頂部 但切掉底部能消除回抽等問題 這樣就乾淨多了 如果兩邊都切掉 你就只剩下受限於噴嘴尺寸的側面特徵了 比如你只能製作0.4毫米厚的螺紋 這意味着在那一點上會顯得相當粗糙 但在設計側邊螺紋時，你可以做到另一種選擇是 如果你需要螺紋，但又不想直接咬合進3D打印件 又希望螺紋有附着力，你可以在內部加點紋理或波紋 這樣像M3螺母那樣細小的螺紋就有了結合點 那些起伏的紋理會嵌入螺紋中 但它們無法達到實際模型螺紋的精度 你只是製造粗糙度來提供更多咬合材料 這些是處理超小螺紋的方法 對於由於噴嘴限制而高達0.4毫米的大螺紋 只要切掉頂底就能消除所有的精度問題 但如果我們只需要它更堅固呢？ 我們希望它能在戶外長久使用 能夠承受冷熱交替以及微小持續的循環應力 如果內部有負載它最終會順著層紋裂開 層紋終究會疲勞並導致開裂失效 那麼如何加固這個孔 讓它的外邊緣和這些層紋處堅固到不會引起任何問題呢? 最簡單的方法就是使用微小特徵 也就是在零件上添加的極小的切口或孔洞 比如這裡我在孔外側設計了一個六邊形 在此例中我將其設為0.2mm寬 這一參數完全取決於你所使用的切片軟件 多數切片軟件會閉合0.05mm的間隙 並自動在STL中將其修復閉合 比如這是OKA切片軟件中的默認設置 為獨立於切片軟件 通常需把這類微小特徵加寬到0.1甚至0.2mm 以確保它們切片時能真正顯示出來 因為它們可能會被STL修復工具等閉合 所以你要讓它大到足以顯現出來 同時又小到基本上不會引發其他問題 第一個版本基本就是在孔外側加強 從而引導切片軟件在孔周圍生成更多的牆 而且它提供了一層雙重保護 因為如果孔外側出現開裂裂縫 只會延伸到這個外邊緣就會停止 這會使螺絲鬆動，可能會導致它晃動脫落 但不會發生災難性的斷裂 裂縫不會貫穿整個零件 導致整個零件劈裂 就像往木頭裏打楔子那樣 但這只是非常簡單的拉伸特徵 如果你想 你可以讓它貫穿整個孔 但我不推薦 我主要建議只在外部做 因為它既是起點 也是控制點 這樣便知裂縫在哪出現 它會發生在那裏 但絕不會繼續延伸 因為如果有了這些加厚牆厚 仍發生開裂 你可以把它向外移 即使針對這個設計 我也會加一個修改 就是我會把它向外移 差不多2毫米 因為絕大多數的外殼牆都是1毫米厚的 所以你可以拉開雙倍距離 把這個槽放在離孔2毫米遠的地方 然後你就可以在零件周圍生成最大數量的牆壁 以此來緊固它 根據你的需求，有多種方法來製作這種微小特徵 另一種簡單方法是直接打圓孔 在外側打孔 我們可能需要在這裏展示CAD模型 這樣你就能看到它長什麼樣了 你可以看到那些小凹痕 就是那些小孔，它們都會在零件 周圍誘導生成牆壁 我也許該把它們放得更靠外些 這樣牆壁也能延伸進孔裏但取決於你的需求 因爲現在我們有實心牆一直延伸到這裏 距離這些小孔外側1毫米遠 所以這類特徵能引導切片軟件在原本沒牆的地方生成牆壁 意味着能加固特定區域 默認設置則做不到，這樣你就不用做傻事 比如去專門設置需要6層外牆之類的 你只需把它上傳到任何切片軟件打出來的零件都會堅固可靠 這是一項非常實用的技能 因爲這樣它就能隨時隨地被製造出來 你可以分享文件 大家也能確保它能可靠的打印 且你不必在不同專有系統之間費力溝通參數 所以這類微小特徵非常有用 但歸根結底 你要做的就是試圖防止它順著這些層紋開裂 對吧 既然它會順著層紋開裂 那麼為什麼不直接在可能會開裂的平面上加固呢 這就是我們在這裡所做的 就在這你看我們把厚度延伸到了這裏效果非常好 而且有一定的冗餘度但為什麼不徹底防止它開裂 直接讓這部分更堅固呢 所以我們直接在這邊和那邊加上了一個貫穿的實心平面 這能確保它不會在容易開裂的地方開裂盡可能大地加固了它 但這有個訣竅如果你使用微小特徵 相當於在這部分切了一個槽這裡我做了一個2毫米的平面 你幾乎看不見那兩條小線 我盡量讓它們更明顯一些 實際上我們第一次做的時候是看不見的 但我做了圓角讓它們顯現出來 你能看到它們在中心線下方 如果你放在正中心 如果在正中心切貫穿平面 可能會產生拉鏈效應 層間可能無法完全黏合在一起 這樣你的加固特徵上就會有一道貫穿的裂痕 那就沒什麼用了 但如果你把它放低一點 然後像這樣以一定角度切開那個平面 你仍然能獲得大致相同的加固功能 但裂縫不可能完全貫穿它產生拉鏈效應 因為它作用在不同的打印層上 像這樣傾斜確保它不可能完全裂透整個結構 為孔的各個側面提供了更多的加固 並創造了一個更可靠的特徵 當然對於所有這些特徵 我把這個設為可見 以便你能看到原點在哪裡 但最好還是在CAD軟件裏查看 你可以把它放在這個正面的後面 這樣我們剛才講的所有微小特徵 就會隱形僅僅存在於零件正面的後面 這樣就不必在零件表面切出切口顯然 這是完全加固應力集中區域的絕佳方法 使得它們根本不可能斷裂 這一切都很好 但如果我們想要孔的大小能夠變化呢 3D打印有時公差較低 如果你每次都想要非常高精度的完美摩擦配合 無論何種材料機器或分辨率 那麼你需要讓這個部分具有非常明顯的順應性 當然我們展示了所有的切槽之類的方法 讓零件能夠調整移動擴張和位移 這類設計使得螺絲可以咬合或者孔可以稍微撐開 從而讓螺絲能擰進去 但如果你真的想要良好的精密配合和特定的緊固度 也許它需要反覆插拔很多次 那你要設計順應性特徵摩擦鰭 我們以前討論過但那都是針對頂部孔的 但看看側面 這就是在側面設計摩擦鰭的方法 道理基本一樣摩擦鰭要發揮作用 必須順著零件的層紋彎曲變形 所以在這裡你要做的只是設計孔 然後在兩側開切口 從而創造出這兩個鰭片 這兩個凸圓點現在能夠前後稍微彎曲 你可以看到那裡的運動 它們頂部和底部有2毫米的間距 這樣它們能自由活動 我在後方留了約1毫米空間 但這取決於你想要的咬合力度 為了增加咬合力 可以把鰭片外側做厚 或者把它做短兩種方法都行 此例中 我把它們做成孔深度的一半 向下延伸到這 其實我應該這樣拿給你看 這些鰭片使孔尺寸可調節 這樣如果你想長期保持特定的配合度 你的孔就永遠不會太緊也不會太鬆 當你反覆插拔時它始終保持恆定的壓力 但這再次起到了防止斷裂的作用 因為現在你沒有在內部製造大量應力 順著外層開裂也不成問題 創造出的結構具有良好的順應性非常可靠 然後可以擰入螺絲固定或實現其他功能 如果你想組合拼接它們能作為卡扣 它們能實現各種功能 這就是在零件側面打孔的設計方法 重申一次 3D打印件具有各項異性 頂部底部和側面都不相同 因為力學特性不同 儘管可傾斜打印 是整個零件在一定程度上達到整體一致 你需要注意的是應力在哪裡 哪裡可能開裂 然後就能去加固那些區域 或者引入順應性特徵以便緩解應力 這些是你要做的最重要的事情 設計側孔時你只需要瞭解打印工藝的原理 以便針對工藝進行設計 這樣你每次設計都能精準獲得想要的結果 這就是打孔的方法 希望你喜歡，請持續關注 歡迎觀看我們其他關於如何設計此類特徵的視頻 本視頻由大寶貝一直驚叫 謝謝觀看，下個好視頻見