3D打印中的翘曲变形—cubePro打印机故障的具体原因

翘曲变形现象普遍存在于熔融沉积成型（FDM）的打印件中，严重影响了打印件的成型精度。对现有资料整理分析后发现，粘接过程中热塑性材料堆积不同步、不均匀收缩而产生的层间应力是制件发生翘曲变形的根本原因。

近几个月来接触过几款3D打印机，发现PLA材料可以在室温下正常打印，然而打印ABS材料过程中需要涂抹相应的胶水，有时候会细想为什么需要涂抹胶水，在选用胶水的时候有哪些注意事项，本文对该问题进行简要概述？

No.1

翘曲变形产生的原因

打印件发生翘曲的根本原因有：1、温度的变化所引起的材料膨胀收缩；2、残余应力，具体的的产生过程为：

熔融沉积成型设备使用的材料一般为ABS、PLA等热塑性材料，其在成型过程中会发生两次相变：第一次由丝状固态材料被加热变为熔融的液态，第二次是在从喷头挤出后由液态冷却成型变为固态。

由于材料的热塑性，在冷却成固态，温度下降的过程中会产生收缩，出现制件的外轮廓向内偏移和内轮廓向外偏移现象，产生较大的尺寸误差。此外，材料在收缩过程还会产生内应力，导致翘曲甚至层间剥离缺陷的发生。

No.2

减缓翘曲变形的策略

针对材料收缩而导致的尺寸误差，目前主要的解决方法有：1、选用收缩率更小的新材料；2、减小温度梯度；3、在模型设计阶段进行补偿；4、在打印平台上涂抹胶水。

一、材料特性（收缩率更小）

ABS塑料相当容易打印，无论用什么样的挤出机，都会滑顺地挤出材料，但是由于这种材料具有遇冷收缩的特性，会从加热板上局部脱落、悬空，造成问题。

PLA 材料是一种以木薯、玉米等为原材料的生物基材料，收缩率较小，不易翘起，刚度较高，熔点较低。PLA这种材料几乎不会收缩，即使是开放式的打印机，也能打印巨大的物体，不必担心成品从板子上悬空、歪斜或破损。

二、减小温度梯度

为了减小打印件的翘曲变形，提高3D打印精度，可以在3D打印机结构框架中搭建烘箱系统，维持丝材凝结的最佳环境温度。

成型室要选择合适的温度：假使温度过高，会造成新材料吐出时工作台上的材料还未固化，甚至造成成型件坍塌等问题。但如果成型室温度过低，会造成材料从喷嘴挤出后，还未到达工作台便固化，堵塞喷头等问题。

从图中可知，假使ABS材料能够良好的粘附在打印平台表面，要使得ABS材料跟平板接触时温度最少大于玻璃转换温度Tg，因此打印过程中需要需要对平台进行预热（一般80摄氏度左右）。

三、打印平台上涂覆胶水

打印平台上涂覆胶水，使得打印件底层牢牢粘接在打印平台上，减小了打印件翘曲变形量，保证打印能够顺利的进行。

3D打印平台使用的胶水（淘宝上销售的）有多种：1、地板材料（玻璃板、铝板等都具有特定的胶水）；2、温度（有的不能使用在热床上）等，在购买时需要谨慎注意。