结构
悬垂
Overhang
悬垂(Overhang)是指模型上任何向外突出、超出了下方一层支撑范围的部位。FDM 打印依赖逐层堆叠,每一层都需要落在已有的表面上才能成型——悬挑越远,打印难度越大。
工作原理
FDM 的本质是一层层堆叠材料。每层都需要下面有实实在在的东西作为依托。当某一层比它下面那层更往外扩展时,刚挤出的熔融耗材只有部分支撑甚至完全没有支撑。重力会将材料向下拉,还没等它冷却定型就会出现下垂、卷边甚至打印失败。
悬垂的角度以垂直方向为基准测量。90 度的墙面完全没有悬垂。角度越小(越接近水平),悬垂越极端。衡量标准是悬垂角——悬垂面与垂直轴之间的夹角。
45 度法则
大多数普通 FDM 打印机可以在不使用支撑结构的情况下,可靠地打印大约 45 度角以内的悬垂。这就是俗称的 45 度法则。
- 小于 45 度:通常可以顺利打印。下方表面可能会有轻微下垂,但非关键部位完全可以接受。
- 45–60 度:临界区。会出现明显的下垂、底部粗糙以及边角卷曲。降低打印速度能有所改善。
- 大于 60 度:失败风险很高。几乎必须添加支撑结构才能获得合格效果。
改善悬垂的方法
在不用支撑的前提下,以下几种技巧可以显著提升悬垂质量:
- 降低打印速度——慢速移动让耗材有更多时间冷却定型。
- 减小层高——每层更薄意味着每步悬垂距离更短,等效于降低了悬垂难度。
- 加强零件冷却——悬垂区域将散热风扇开到 100%。
- 降低喷嘴温度——调低 5–10°C 可增加耗材粘度,减少下坠。
- 启用支撑结构——悬垂超过 45 度或对外观有要求时,添加支撑是最可靠的方案。
悬垂测试塔是校准悬垂设置的标准化打印件,通过在同一塔体上设置逐步增大的悬垂角度,帮助用户找到打印机的最佳极限值。
悬垂 vs. 桥梁
悬垂和桥梁(Bridging)是容易混淆的两个概念。悬垂是材料逐层向外延伸,好比房屋的斜坡屋顶。桥梁则是跨越两个支撑点之间的空隙,下面空无一物——好比山谷上架起的道路。桥梁完全依靠耗材冷却和表面张力保持形态,而悬垂至少还有下方的一定支撑。