3D 打印螺纹完全指南：从入门到精通

螺钉和螺纹是全球最常用的紧固件之一，它们能在复杂装配中实现便捷连接。对于 3D 打印零件，螺纹是关键要素，可直接使用标准螺钉和紧固件。然而，若缺乏正确工艺，3D 打印螺纹及其设计集成极具挑战。

本文涵盖 3D 打印螺纹基础，并分享无需额外复杂步骤即可获得稳定结果的最佳实践。

3D 打印螺纹的优势

深入细节前，先了解行业为何青睐 3D 打印螺纹。

支持复杂设计

首先，3D 打印螺纹可创建极其复杂的设计，技术限制极少。相比之下，机加工和铸造在制造复杂一体化形状时，常面临内部材料缺陷和质量问题。

3D 打印逐层构建零件，提供更高灵活性和性能。此外，3D 打印螺纹不必像其他工艺那样仅分布在表面，可隐藏在内部或其他难以用传统方法加工螺纹的区域。

表面光洁度佳

另一优势是表面光洁度好，几乎无需后处理。铸造和机加工需大量资源通过磨削、车削等工序精整零件，而增材制造零件成型后通常无需进一步后处理。

高精度螺纹

此外，3D 打印具备高精度、一致性和高公差。某些敏感应用对这些指标要求极高，3D 打印往往是唯一可行方案。

高性价比

3D 打印螺纹及其他零件对小规模生产极具成本优势。原型验证是任何设计项目的关键阶段，传统机加工耗时耗资，3D 打印可大幅节省时间和资源，支持多次迭代，优化设计，提升整体项目性能。

3D 打印螺纹设计术语

在将内外螺纹融入 3D 打印设计前，需掌握相关领域常用设计术语。

3D 打印螺纹设计指南

在 3D 打印设计中融入螺纹需严谨精确。但如前所述，该过程比传统工艺更灵活直观。

软件包选择

首个问题是用什么软件。是否有专门针对螺纹件的软件？答案是否定的。设计师可用同一软件包在 3D 打印件中加入螺纹或其他特征。例如 Fusion 360 或 SolidWorks 用户无需切换程序。

基础知识更关键。了解基本术语、其影响及项目整体需求，即可使用简单易用的功能在设计文件中添加螺纹。无论何种软件，创建螺纹件的基本功能相同，但内外螺纹步骤略有差异。

外螺纹建模步骤

• 绘制直径等于螺纹大径的圆
• 使用拉伸功能创建所需长度的圆柱体
• 此步骤因软件而异。在相关选项卡中找到创建螺纹选项，输入螺距、小径等参数并执行，生成螺纹。

内螺纹建模步骤

• 绘制与螺纹尺寸相同的六边形
• 拉伸至所需长度
• 中心创建孔，直径设为螺纹大径
• 选择孔内表面，用程序相关选项创建螺纹
• 点击螺纹规格，设置所有参数后确定

3D 打印螺纹的注意事项与设置

3D 打印螺纹流程直观，但因多重考量并不总是容易。最大限制因素是尺寸——小直径螺纹难度显著增加。

特定设备能实现的最小尺寸取决于 3D 打印机特性。大直径下，任何打印机均可工作，因喷头移动到别处时螺纹有足够冷却时间。小直径下，最好预先测试打印机以免后续出现问题。

除打印机特性外，校准和设置对可靠结果也至关重要。以下通用指南可确保 3D 打印螺纹的可靠性和一致性：

• 确保打印机和挤出机校准良好
• 调平打印平台
• 优化设计，确保打印机垂直打印螺纹
• 确保支撑结构不进入螺纹内部，否则难以移除
• 至少使用 4 层垂直层、2mm 壁厚以保证螺纹强度
• 根据应用选择填充密度，绝不低于 25%

给 3D 打印件添加螺纹的常用方法

将螺纹融入 3D 打印件有多种方式，最佳选择取决于应用和项目需求。行业最常用的方法如下：

直接打印螺纹

直接打印螺纹是融入设计的最高效方式之一。支持自定义设计，给用户最大灵活性。

但也有局限：小直径直接打印困难；螺纹强度不足，无法承受长周期反复装拆；不适合需要一定数量复制件的场景，否则需增购打印机，成本上升。

热熔嵌入螺母

因 3D 打印多用热塑性和热固性材料，这是绝佳选项。

热塑性件可用热熔嵌入螺母，利用热压永久植入螺纹。工艺简单但耗时，需烙铁加热并等待冷却。

热固性件则需配合胶水固定嵌件。同样需等待胶水固化后才能安装螺钉，前置时间较长。

手工钻攻

这是给 3D 打印设计添加螺纹最快、最经济的方式之一。螺纹咬合力好，所需设备简单，几乎所有车间都有。但螺纹强度有限，且人工操作可能增加总交期。

多方法组合

或许最高效的方法是组合使用。在难以触及区域采用 3D 打印螺纹，结合上述其他方法，可取得最佳效果。但交期较长，因多数方法需大量处理时间。

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