梁宇明
（茂名职业技术学院，广东 茂名525000）
3D打印（3D printing）技术是属于增材制造技术中的一种。它可以由三维模型得到数据，再采用材料逐层结合的方式来制造零件或产品的技术。得益于科学技术的发展，3D 打印机价格降低、体积变小，逐渐走入教学、娱乐等大众领域，而桌面级3D打印机以体积小、性价比高等优势受到市场青睐。其主要采用FDM熔融层积成型技术，在打印时，先将喷嘴温度升高，达到热塑性材料的熔点。然后利用压力将丝状材料送入到喷嘴中，材料融化后在压力作用下从喷嘴喷出，同时按照计算机的指令进行运动，最终将材料逐层堆积形成既定形状的产品。桌面级3D打印机体积小、操作方便、价格低，越来越受到人们的欢迎，走入了千家万户。但是由于桌面级3D打印机设备配套简单、打印操作员技术水平参差不齐，在3D 打印过程中，经常会出现很多打印问题。本文主要对打印常见问题进行深入探讨，提出相应的解决方法和维护措施，减少3D 打印机故障率，提高3D打印质量。
1 塑件翘边现象
塑件翘边现象主要体现为，3D打印塑件底层的时候，塑件底层一角或一边出现与打印平台松动的情况，随着打印的进行，松动的一角或者一边，翘起的角度逐渐增大，最后完全脱离平台。相对于PLA材料，这种现象出现在ABS材料尤为严重。分析其主要原因是ABS材料打印温度较高，跟打印平台温度及室温温差大，冷却时温度剧烈变化。打印大件零件时，零件两边的温度相差太大，导致零件产生很大的温度应力，使零件一角或者一边发生翘边现象。而且打印平台由于加热装置度加热分布不均，导致各处温度不一致，加重了翘边现象，在打印较大平面的零件时更为严重。翘边的根本原因主要使由于材料的自身性质决定的，因此我们需要采取适当的措施来避免或者减小翘边程度。因此翘边解决方法主要有：①选取合适材料、控制温度变化差异。ABS 因打印温度高于PLA，凝固前后温差大，更易产生翘边，而PLA打印温度低，冷却前后温差小，不容易产生翘边。②优化打印参数。在保证打印质量的情况下，应尽量选取较小打印温度，加热平台持续加热，在打印底层时，为了减少零件两边的温差，降低温度应力，可以采取关闭打印头风扇、创造封闭打印环境和降低底层的打印速度等措施；③增大打印平台与打印零件之间的结合力，可在平台上预先涂敷胶粘性物质；④日常维护中保证平台水平光洁、加热均匀。
2 塑件打印缺层
塑件打印缺层现象主要体现为，零件3D 打印到一定的高度后，发生零件缺层、各处有凹陷的，甚至部分地方厚度减少的现象。零件打印的初期基本不会出现这种情况，一般在中后期会产生这种现象，而且越来越严重，甚至大型零件会出现打印失败。这种缺层现象对塑件零件的质量产生严重的影响，导致打印零件不符合使用要求，甚至报废现象。分析其产生的原因主要是，打印材料在打印喷头中挤出不顺畅，也就是打印材料由于摩擦力太大，本应输出的流量小于打印参数设定量，导致多余的材料在打印喷头的加热管中堆积，打印时间越久，余料在打印喷头中堆积越多，摩擦力越大，挤出量越来越少，出现缺层现象。
塑件打印缺层现象是挤出材料不顺畅导致的，因此我们可以采取以下措施来避免出现这种现象：①采用质量好的3D 打印材料。部分3D打印材料为了降低成本，在材料里面添加了大量的杂质，造成塑料融化后，依然有固体小颗粒的存在，与打印喷头管道产生很大的摩擦力，造成挤出不顺畅，因此选用质量好的3D 打印材料可以避免这种情况。②提高打印喷头的温度。打印喷头温度过低，会让打印材料粘度高，跟喷头管道产生较大摩擦力。因此，提高打印喷头温度，使塑料粘度下降，减少摩擦力，挤出材料更顺畅。③疏通打印喷头。更换不同批次、不同厂家或者不同种类的打印材料时，由于没有将打印喷头内的上一个打印材料及时挤出，或者挤出不完全，导致两个打印材料融化结合后，难以挤出，造成堵塞。因此，我们在更换材料时，必须把在打印喷头中的前一个打印材料清空，使下一个打印材料挤出出丝顺畅后，才能正式打印零件。
3 打印材料断丝
打印材料断丝现象主要体现为，第一种情况是打印过程中，打印材料突然断丝，打印机依然正常运行；第二种情况是打印结束后，无新的打印任务进行，打印机静置几小时后，打印材料自动断丝。第一种断丝情况主要是，由于打印喷头挤出丝料的量小于送料齿轮的送料量，导致打印材料堵在打印喷头管道里面，当送料齿轮挤压力超过打印材料的承受力时，丝料便会折断。第二种断丝情况是，由于打印材料是塑料，打开密封包装后，受阳光、空气、温度等周边环境的影响，塑料极容易受潮、氧化，使塑料变脆，当打印完成后，打印材料静置在料架上，受周边环境影响，产生温度应力，脆化的塑料便自动断开了。这种材料自身性质导致的断丝，无法改善，只能是开封打印材料后，尽快使用完毕，或者重新抽真空密封保存，方能避免。
4 打印喷头出丝变细
打印喷头出丝变细的现象主要表现为，打印喷头出丝口直径为Ф0.4mm，但是实际打印时，打印喷头实际的出丝直径为Ф0.2～Ф0.4 之间，导致打印层之间的间隙肉眼可见，且打印出来的零件，力学性能很差，稍一用力便断开。
打印喷头出丝变细现象主要原因是，由于打印喷头加热温度太低，导致塑料融化状态流动性能差，跟喷头管道产生很大摩擦力，造成喷头管道部分堵塞，出丝变细。解决措施是：①提高喷头加热温度，增强塑料融化状态的流动型。②清理喷头管道，让喷头在高于正常打印10 度的情况下，手动出丝一段时间，把管道冲刷干净。③如果上述方法不能解决，就只能采取更换打印喷头或者负责送料的挤出齿轮。
5 打印零件只打印半成品
打印零件只打印半成品的现象主要表现为，3D 打印机正常打印零件一段时间后，打印喷头依旧出丝，但打印喷头的出丝只缠绕在打印喷头上，没有与打印零件粘接在一起，也就是打印喷头在打印零件上方“走空刀”。如果3D打印期间无人值守，打印完成后，就会发现打印零件只完成了一部分，而打印喷头上缠绕了很大圈的打印材料丝团，导致打印失败。
打印零件只打印半成品的主要原因可能有：①3D 打印模型的参数有问题，导致3D打印的分层软件分层时，出现了缺层现象，也就是分层软件输出的打印程序本身就是断层的。打印时，打印喷头Z轴坐标错误，层与层之间间隙太大，打印失败。②3D打印材料质量较差，打印材料杂质添加不均匀，材料部分地方杂质太多，打印喷头温度较低的情况下，导致打印材料融化状态的流动性能太差，与管道摩擦力太大，导致该处出丝量小，甚至出丝缓慢，发生断层现象。
解决方法主要有：①认真检查3D打印模型的完整性，在用3D打印分层软件进行分层后，必须检查层与层之间是否有空层的存在。②更换高纯度的3D打印材料，且打印材料丝料的直径保持一致性，防止有圆球状凸起的地方，造成卡丝和断丝。③调整打印参数，提高打印喷头温度，降低打印速度。④及时清理打印喷头管道，严重时需要更换新的打印喷头。
6 结论
本文通过对3D打印塑件常见的问题进行了深入分析可知：常见的3D 打印塑件问题很多时候都是打印喷头与打印材料摩擦力过大引起的。因此选择合适的打印温度、打印速率等打印参数，同时选择纯度高、质量好的打印材料，都能提高打印材料在打印喷头管道中的流动性、减少摩擦力，保证挤出材料的顺畅，减少3D打印的故障率，对提高塑料制件的质量起到有效的促进作用，更是一种有效提高3D打印制件性能和质量的有效手段。除此之外，喷头使用状况也对塑料制件的质量有着显着的影响，因此桌面级3D打印机更应注重日常硬件维护，在打印时设置好工艺参数、采取辅助措施，就能有效提高打印质量。
