3D 打印支撑结构：您需要了解的关键事项

许多 AM 专业人士认为支撑结构是必要的邪恶，并期待印刷技术使它们变得不必要的那一天。然而，它们的智能应用为打印复杂模型开辟了广泛的机会，否则无法实现。例如，通过正确的支撑结构，现在可以在一次印刷中为跑车生产出精密的前部部件。

支撑结构，顾名思义，在整个打印过程中支撑您的零件，确保每个元素都能干净准确地打印，不会因下垂而变形。它们提供了一个稳定的平台，可以在上面打印更多层，并确保零件在整个过程中始终牢固地附着在打印床上。

无论您的操作使用哪种 3D 打印方法，您都必须将支撑结构视为流程的一部分，因此在今天的教程中，我们将研究最广泛使用的打印过程中所需的支撑元件和如何有效地利用它们。

现在，让我们看看不同的打印方法需要什么样的支撑结构：

选择性激光烧结和粘合剂喷射

使用这些技术打印时不需要支撑结构。在打印过程中，粉床本身为模型提供支撑，之后可以将其抬起并进行清洁。为了最大限度地减少材料浪费，请务必在完成的设计中设置逃生孔，以便在后处理过程中去除零件内部的任何多余粉末。

直接金属激光烧结

尽管 DMLS 以与 SLS 相同的方式使用粉末床，但仍需要支撑结构以确保零件牢固地连接到打印床上。它们还将有助于防止任何变形并确保热量适当消散——这对于 DMLS 中使用的高温至关重要。

最佳零件方向是这里的关键，它可以通过避免悬垂来帮助最大限度地减少对支撑结构的需求。一般来说，任何角度小于 45° 的悬垂都需要一个支撑结构，因此在确定理想的打印角度时要考虑到这一点。作为奖励，这也有助于最大限度地减少成品零件中的可见层。

理想情况下，任何 DMLS 项目都应尽量减少对支撑结构的需求，因为事实证明它们很难移除，并且通常需要线切割或 CNC 加工才能达到专业效果。如果证明不可避免，胶印支撑结构通常会更容易移除，因为它们可以减少从印刷床上移除零件时必须切割的表面数量。

熔融沉积建模

对于 FDM 打印，任何超过 45° 的悬垂和任何大于 5 毫米的桥都需要支撑。就实际支撑结构而言，使用专门设计的支撑材料已成为普遍做法，这些材料在打印过程中通过单独的挤出机添加到构建中。打印完成后，只需将它们溶解在水或合适的化学品中即可。此过程具有完全免提的优点，这意味着无需进一步打磨和抛光即可去除通常在去除支撑结构时留下的痕迹。然而，它确实需要使用多头打印机，完全溶解支撑物通常需要几个小时。

或者，某些支撑材料被设计为简单地从成品部件上分离，无需水或化学浴。这可能会更快，但需要在零件的设计中考虑去除支撑结构，以确保可以干净地去除它们，而不会留下任何材料。

FDM 支撑结构的两种最常见的可溶解材料是聚乙烯醇 (PVA) 和高抗冲聚苯乙烯 (HIPS)。 PVA 溶于水，但请记住，它很容易受到温度变化的影响，这会影响溶解所需的时间，甚至可能导致打印头堵塞。另一方面，HIPS 受温度的影响较小，溶于柠檬烯（一种现成的家用清洁剂）而不是水。如果您打算使用 HIPS，请务必将柠檬烯的成本计入您的预算，因为根据您的打印量，它可能会成为一笔重大的持续费用。

立体光刻

使用 SLA 打印时始终需要支撑结构，以避免任何变形区域，并确保您的零件在完成之前始终正确固定在打印床上。好消息是，与其他工艺相比，支架很容易移除，而且通常可以轻松剪掉。请记住，正确的部件方向会限制 SLA 打印期间所需的支撑结构数量。或者，也可以将一个零件打印为多个单独的零件，然后将这些零件夹在一起或粘合在一起，从而最大限度地减少或消除对支撑的需求。

由于 SLA 零件比使用其他方法生产的零件要精细得多，因此在打磨掉支撑结构留下的任何痕迹时，请使用精细的方法。作为打磨的替代方案，可以考虑使用轻微的喷砂来获得光滑、干净的表面。

材料喷射

使用材料喷射打印时，无论角度如何，所有悬垂都需要支撑材料。然而，这些支撑物比其他方法更容易去除，通常可以在打印后简单地剪掉，只需相对较少的打磨和抛光即可去除任何残留的痕迹。

最后，需要牢记一些一般准则：

• 考虑零件的哪些区域需要最明显（例如，原型的哪些部分将被其目标受众最容易看到），并避免在那里附加任何支撑，以确保它们看起来尽可能干净和有吸引力。
• 避免多余的支撑结构，因为这些只会增加打印时间并导致材料浪费
• 检查打印后所有支撑结构是否都可以访问。任何难以触及的支撑物都很难干净地移除。
• 请记住，模型的内部区域也可能需要支撑结构，因此请考虑如何在打印后移除这些区域。可能需要将设计分成两部分，分别打印，然后粘合在一起。
• 不要将支撑结构附加到精致的结构上，或任何细节精美的地方，因为这会导致在移除它们时丢失细节
• 某些打印机可以自动添加支撑结构。或者，您可以手动或使用计算需要支撑的集成工具将它们添加到您首选的软件平台中。在做出决定之前，请考虑您希望对支持结构的控制程度。
• 投资一套优质尖嘴钳和平头钳，因为这将使移除支撑结构变得更加容易。使用钳子可以简单地破坏零件，并使用切割器用于需要更精确的支撑才能获得干净的结果。有些人更喜欢为此使用小刀，或移除非常小的支撑物，但请记住，这可能会划伤更精致的材料，因此请谨慎操作
• 在去除结构移除后留下的任何痕迹时，请小心打磨以避免任何不必要的尺寸变化。有关打磨的更多信息，请参阅我们的上一个教程。

在使用任何类型的支撑结构时，最重要的规则是谨慎行事并谨慎工作。如果您在 CAD 软件中添加支撑以及在后处理阶段移除支撑时执行此操作，则您的 3D 打印效果将非常出色。