打印设计第 1 部分：3D 打印单元测试和公差

欢迎来到我们的新博客系列，为 3D 打印设计 (DF3DP)。 DF3DP 是一个博客系列，专门介绍使用任何 3D 打印机时要遵循的 3D 打印技巧和窍门，它将指导您降低成本、打印时间和材料，同时还向您展示如何按照您希望的方式首先尝试获得零件。

我们都经历过：您打印出一个需要几个小时的零件，却发现它完全 适合您想要的方式，从而在坏部件上浪费宝贵的打印时间和材料。 3D 打印是一个无需干预的制造过程，因此一旦您将 CAD 模型发送到打印机，您就无法进行太多更改。零件可能需要数小时甚至数天，如果您有一个截止日期，则完全重印具有更正公差的零件有时不是您能负担得起的奢侈品，无论是从时间还是金钱的角度来看。由于使用 FFF（熔融长丝制造）打印制成的 3D 打印部件会因热收缩而收缩，因此 3D 打印机通常无法准确打印您告诉他们的尺寸，因此必须考虑公差。在这篇文章中，我将引导您了解如何确保 3D 打印公差之前 把整个零件打印出来才发现它们是错的。

这是对 3D 打印部件进行单元测试的地方 派上用场了。单元测试传统上是一个软件术语，本质上是在将小代码片段合并到完整脚本之前测试它们是否独立工作。我们将用 3D 打印做同样的事情：打印小而快速的部分，然后将其集成到更大的设计中，以验证或测试它们的功能和适合性，然后再打印出一个巨大的部分。

例如，我正在设计的这个原型 3D 打印重量级战斗机器人的顶部通过一组燕尾式凹槽（一个在下面圈出）滑到底座上。两个部分加起来需要 4 天 7 小时才能打印出来，所以我想在打印所有东西之前进行 3D 打印单元测试，以确保凹槽的尺寸正确。

为 3D 打印设计一个好的单元测试

一个设计良好的单元测试应该既快速又容易地设计和打印（我通常的目标是大约半小时到一个小时的打印作业）。我对凹槽对的单个微型版本进行建模，然后使用不同的面偏移距离复制它，在燕尾榫的所有面上从无偏移到 -0.2 毫米偏移。这意味着每个公槽轮廓都比上一个更薄。

我还添加了编号，以便我可以提醒自己哪个偏移距离是哪个，如下面的 CAD 屏幕截图所示：

测试 3D 打印单元测试

要记住的一件事是按照打印最终部分的方向打印单元测试，以便您可以使测试尽可能准确。打印只用了 1 小时 15 分钟，比打印整个机器人底盘然后发现我的滑动凹槽公差不好要好得多。

为了测试它，我只是将阴槽型材滑到每个阳型材上，从最大的面偏移 (-0.2 毫米) 开始，一直到 0.0 毫米的偏移。

-0.2 毫米的偏移轮廓非常松散——我不希望机器人的顶部滑落。 -0.15 毫米和 -0.1 毫米的男性外形不错，但没有我想要的那么舒适。 -0.05 毫米的偏移最终恰到好处——它足够贴合，不容易被撞倒，我可以用一点压力将它滑下来。最终的轮廓，0.0 毫米的偏移量，对我来说有点太紧了。现在，我可以将 -0.05 偏移值输入到我的最终设计中，并且我确信它会按照我想要的方式滑动。还有一些功能实际上可以将顶部锁定到位，但是连接两部分的凹槽是我不确定的公差。

单元测试的其他用途

单元测试对于任何类型的容差都非常有价值，即使您只想很好地了解打印机在某些条件下的行为。例如，要了解给定 3D 打印机上的孔公差，您可能需要打印如下内容：

然后，您可以测量孔尺寸，并将测量值与 CAD 模型中标注的尺寸值进行比较，从而让您很好地了解需要在要进行 3D 打印的零件的每个平面上留下的孔公差。然后，您可以将此测试用作未来设计工作的参考，它不仅可以帮助设计一个，还可以帮助设计多个 3D 打印部件。

此外，使用我们的打印机，您可以将单元测试过程更进一步：假设您确实需要打印出整个机器人底盘，但在承诺使用碳纤维加强底盘之前，您希望确保所有组件都安装在内部框架。在将纤维引入打印件之前，您可以制作所谓的 3D 打印合身原型，以测试您的所有组件是否适合您的 3D 打印部件（或其他方式）。这再次减少了材料浪费并降低了成本，因此您可以在承诺打印之前测试纤维填充部件的最终几何形状和形式。

单元测试的真正价值：

所以可以说我打印了整个底盘和顶部，但我搞砸了凹槽公差。然后我需要将整个东西打印两次，或者我将不得不花几个小时来破解一个非常奇怪的小几何特征，而没有人真的想这样做。归档或打磨 3D 打印部件以使其适合，尤其是当它们涉及小几何形状时，通常会留下疤痕、表面光洁度差，并且可能会意外破坏特征或暴露 3D 打印部件的内部结构。很明显，打印一个大零件两次不如花费更多的设计时间然后打印一个小零件和一个大零件，但这里是我的机器人的数字，以防您对 3D 打印不信服尚未进行单元测试：

如果您希望大型 3D 打印零件在第一次尝试时就出来，那么单元测试对于大型 3D 打印零件至关重要。后处理是大多数人在 3D 打印时只希望处理的一个过程，无论是打磨表面、钻孔还是锉掉尺寸错误的接头。在与 Mark Two 复合 3D 打印机一样可靠和精确的打印机上，后期处理不一定是您需要采取的步骤，并且通过单元测试，您可以确保您的零件按照您想要的方式打印出来

如果您想亲自查看这些测试，可以在此处下载。

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