CHITUBOX实验室(2) | 拉拔产生的Z轴纹路如何消除

 

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CHITUBOX实验室又来啦！上一期，我们分享了空心密封模型直接拉拔对成型质量的影响，在打印一款验证公差配合的瓶子和瓶盖模型时，在表面出现了明显的未固化现象，在逐步的排查中，证明影响最大的因素是空心密封拉拔。

 

 

在上一期的文尾，我们留下了如上图所示的两张图片。在图1的蓝色虚线框选处，可以看到，因拉拔力造成明显的Z轴纹路，甚至出现层面偏移；而图2中蓝色虚线位置处，同样有明显的Z轴纹路，在清洗后依旧清晰可见。

造成这种纹路的罪魁祸首就是拉拔力/离型力，但是在上拉式的光固化3D打印中，这种拉拔力/离型力是无法避免的。为什么这么说呢？首先我们来再次了解下上拉式3D打印中的脱膜过程：

脱膜过程相关几个元素包含了：成型平台、料槽、树脂以及离型膜。这个过程解释起来，并不复杂，SLA/DLP/LCD可能略有差异，但基本都是大同小异的：

 

1. 成型平台及模型下降浸入液体树脂；

2. 光源固化光敏树脂，固化的层面粘黏在前一层固化的层面和离型膜之间；

3. 成型平台上拉，模型和离型膜分离；

4. 成型平台下降，继续重复动作，固化新的一层。

 

在模型和离型膜分离的过程中，拉拔力/离型力就随之产生了。那么这个拉拔力/离型力如何理解呢？

 

 

有一个Stefan公式刚好能说明这个问题：

 

拉拔力/离型力=3π*树脂黏度*离型速度*新成型层面半径^4/2*新成型层面与离型膜高度距离^3

 

这个公式不需要理解的太深入，顾名思义就可以知道，树脂黏度、离型速度、新成型层面半径、新成型层面与离型膜高度距离都会影响到拉拔力/离型力的大小。

 

其实这个理解起来也不难，树脂黏度可以想象成，把物体从水里和沼泽里拉出来，因为沼泽黏度更高，需要拉出来的力度自然越大。离型速度也好理解，吸盘吸在玻璃上，拔的越猛，吸附的越强。需要注意的是，新成型层面半径的成倍增长，造成的拉力不是成倍增长，而是16倍的增长！

 

新成型层面与离型膜高度距离也很好理解，如果这个距离够大的话，两个物体就完全分离了，根本不存在离型力了。而这个距离的成倍缩小，造成的拉力也不是成倍增长，而是8倍的增长！

 

温馨提示：

离型膜的质量，同样会影响拉拔力/离型力！

 

在弄清了Z轴纹路产生的原因，消除这个纹路就容易了。首先要知道的是，拉拔力/离型力是不可能消失的，所以可以通过以下两个方式来消除Z轴纹路：

 

1. 降低拉拔力/离型力

2. 稳固模型

 

第一个方法可以通过调整公式里的参数来影响拉拔力/离型力，比较有效的是更换黏度更低的树脂，缩小模型或调整摆放角度以缩小半径，还有就是降低抬升速度。当然也要定期检查离型膜的磨损情况和脱膜情况，及时更换良好的离型膜。

 

倘若这些因素不方便调整的话，可以通过稳固模型的方式。在横截面突变的位置（半径较大的地方），多添加几根支撑，以达到稳固模型的作用。如下图所示，在稳固模型后，Z轴纹路基本消除。

 

 

补充说明：

机器Z轴不稳定及寸动，同样会造成Z轴纹路。

 

模型来源：

https://www.thingiverse.com/thing:384578