汉堡大学开发FDM3D打印表面光滑处理技术刀头

8月26日讯，德国汉堡大学的研究人员提出了一种切割3D打印物体的新方法，以创造更平滑的结果。通过3D打印可接近水平，这种切片方法消除了FDM 3D打印时表面典型的凹凸不平效应。除了美学上的好处之外，这种方式3D打印的物体已经证明比传统的同类产品更强大。该团队还使该方法成为开源，允许其他FDM用户应用该技术。

FDM 3D打印表面凹凸不平的问题

由于离散化的层结构，3D打印对象通常具有来自原始模型的近似误差，如阶梯式步进。这些伪影尤其发生在具有水平斜率的表面上。对于任何逐层3D打印过程，物体的表面质量可能会受到这种现象的影响。通过减小层厚度可以降低阶梯踩踏伪影的强度。这可以在所有层上均匀地完成，也可以在必要的层上自适应地完成。由于FDM打印机具有相对较厚的层，因此该修复不能完全消除阶梯踏步。另外，需要手动后处理来平滑层。常用技术涉及化学品或CNC铣削。例如，Zortrax的Apoller Smart Vapor Smoothing（SVS）设备使用丙酮和MEK溶剂来后处理FDM模型。

结合弯曲的非平面层可以摆脱对象表面的阶梯踏步。不是将物体表面扩散到不同的层上而是产生阶梯效应，非平面层跟随表面。因此，非平面和平面层的组合为FDM对象产生更平滑的表面。

一种用于非平面3D打印的新型切片算法

研究人员的目标是开发一种在任何物体的平面层顶部3D打印非平面图层的方法。在没有对3D打印机进行进一步修改的情况下，该团队通过修改开源切片软件Slic3r实现了其目标。添加将非平面表面打印到开源切片机的功能增加了可用性并提供了通用方法。尽管Slic3r可用于所有常见的三轴3D打印机，但研究中的算法特别针对Ultimaker 2开发。使用新的切片算法，可以自动检测应使用非平面打印的区域。该算法还会在打印时检查可能的碰撞。防止碰撞确保打印非平面层时打印头不会撞到先前打印的结构中。

非平面表面下方的区域印有规则的平面结构。刀具路径首先生成为2D刀具路径，然后沿原始曲面网格向下投影。这形成了一个非平面3D工具路径，可以在Slic3r中显示。使用Slic3r确保路径看起来像预期的那样，通过向上移动平面层以形成新的非平面层来执行3D打印。

半径为220毫米的球体顶部50×50毫米面积，用于测试印有（a）平面层和（b）非平面层的阶梯式步进。图片来自汉堡大学。

具有非平面层的物体的表面质量明显优于仅具有平面层的物体。此外，具有非平面层的对象的打印时间与具有平面层的对象的打印时间相当。“用于平滑表面生成的非平面层的3D打印”是汉堡大学访问科学家Daniel Ahlers的硕士论文。 Ahler在这项工作中的实现是开源的，可以在GitHub上找到。

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