3D印表機列印時的翹曲問題

原文來自於：
http://capolight.wordpress.com/2010/07/26/warping-large-objects-and-the-heated-print-bed/
(This Chinese article rewritten after reading original article is not all the same with the original. )




Warping – Large objects and the heated print bed.
3D印表機列印時的翹曲問題

3D印表機在打印的時候，如果物件太大，容易有翹曲的問題。簡而言之就是冷卻的速度不同，造成塑料重新結晶的速度不同，進一步收縮的程度也就不同。所以翹曲是一定會發生的，只是程度大小的問題。如果快速地打印小件的東西，則不容易發生翹曲的情況，原因在於物件小，溫降的梯度有限，換句話說內外溫差還沒有大到會產生明顯的翹曲。

文中提出(1)打印速度 (2)物件大小與(3)材料特性為三個主要影響的因素。以下就這三個再詳細說明：

(1) 打印速度

若打印速度太慢時，下方堆疊的材料已冷卻成型，而上方剛疊上去的開始收縮，此時正好把下方材料的兩側拉起來造成翹曲。吾稱此為「收縮量差」，這也正是翹曲的主因。而熱力學教科書的寫法是因為殘留的熱應力，使外面已冷卻的元素向內收縮產生翹曲。

可以參考原作者的另一篇 warping fundamentals

http://capolight.wordpress.com/2010/07/25/warping-fundamentals/

(2) 物件大小

在這裡我跟原者作的觀點不同，原作者認為用同樣速度列印時，物件越大，越有時間慢慢均勻冷卻，所以翹曲的狀況會比較小。但如果物件越大，累積的「收縮量差」應該比較大，二來因為中心離外面外遠，內部降溫的速度變得更慢，外面都冷到定型了，裡面還在收縮，因此推論物件越大越容易翹曲，但我還沒有實驗可以證實。

(3) 材料特性

材料在熱學上有很多特性是相關的，例如熱膨脹係數(CTE)、熱傳導係數、熱塑型溫度點(Tg)。文中是以HDPE和PLA當作例子，說明因為HDPE所需的塑型溫度(Tg)較高，因此由中心到邊界的溫度梯度就大，以致容易產生翹曲。

(但我查 material.online，HDPE跟PLA的Tg好像剛好相反)

另外熱膨脹係數(CTE)越大è代表變形程度越大è越翹曲

目前最主要的解決方案是利用加熱板，讓物件底部接觸保溫的熱板，為了就是不要讓下層太快冷卻定型，以減輕熱應力的發生。

當然熱板不是萬能的，因為它只能加熱底部。但物件的左右前後都有這樣的問題，所以如何建立一個個保溫室，或是用加熱的氣體噴在物件上，都是一個可能的方向。