適合3D列印的建模密技-FDM列印方式為例

3D列印層層堆疊的特殊成形方式提供了一個相當自由的創作空間，利用3D列印設備可以在短時間內輕鬆製作出傳統切削加工或是模具射出所不容易做到的造型。然而，3D列印也有其限制，以下這邊整理出在以FDM(熱熔融擠出)方式的3D列印技術製作為前提時在設計建模需要注意的幾個小秘訣。

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3D列印機使用流程

避免過多的懸空面

懸空面其實並不是什麼嚴重的設計問題，因為可以透過添加支撐來輕鬆解決垂墜的問題。但是，因為支撐不僅會消耗大量額外的線材，在後續拆除的過程也可能會損壞列印件或導致表面不平整，因此在設計階段時建議非必要應盡量避免懸空面。

首先，一個最基本的是45度原則，超過45度以上的傾斜面很可能會需要支撐來避免列印過程中產生垂墜。

若這個斜面在設計上是必要的，建議可以添加倒角或是圓角，讓爬坡能有更多緩衝進而達到減少支撐。

此外，有時設計不可避免會遇到“跨橋”的造型，即模型兩個特徵之間的長距離懸空區域。跨橋的底部或多或少都會有垂墜的問題，垂墜的程度取決於橋的長度及線材的種類，特別是中間的部分。一般來說超過3-4公分以上的跨橋可能就需要設定支撐(因列印參數設定及線材種類不同)，在橋墩接觸橋面的部位可以添加倒角或圓角等設計緩解垂墜發生。

適當添加倒角或圓角

翹曲可能是3D列印最常遇到的問題之一，在使用高溫線材(如ABS、PC﹑尼龍等）列印時尤為常見。解決翹曲問題的方法有很多種，但最根本的解決之道還是建議從設計著手。 最常發生翹曲的原因通常是底層的轉角角度過於尖銳，塑膠收縮時因為應力過大造成該區域與成形底板脫離。避免翹曲發生最快的方法是在轉角處添加倒角或圓角。雖然使用倒角或圓角並不能保證絕對不會再遇到翹曲問題，但可以有效避免該問題的發生。

添加倒角或圓角可以說是3D列印設計相當實用的技巧，不僅是底層，其他轉角部位也建議添加圓角及倒角的設計讓應力分布更加均勻，列印件更加完美。

牆體厚度

FDM 3D列印一般使用的是0.4mm孔徑的噴嘴，因此在設計牆體的時候建議設定0.4mm的倍數，例如0.8mm、1.2mm、1.6mm等，這樣不僅可以讓列印件外觀更好也可以節省填滿空隙的時間。另外，若牆體厚度低於0.4mm，3D列印的切片軟體可能會將其視為0.4mm也有可能將其省略，造成尺寸或是外觀與預期不同。另外，太薄的牆在列印過程中可能會因為不穩定導致搖晃造成外觀不佳，後續再拆支撐或是使用過程中容易斷裂。

至於多少厚度才夠，則取決於模型外觀形狀、3D列印設備及使用的線材種類。牆體有其他部位相互支撐為佳；列印設備有艙體保溫的強度會比開放式的來的好很多；線材種類則以層間結合度好的線材表現較佳。所以不能說厚度超過XX公厘就沒有問題了，在對薄型部件進行設計時，建議在設計完成後進行多次試印以檢查強度是否足夠進而調整。

根據需要模型表面細節規畫列印方向

使用FDM列印設備列印的模型不可避免會有明顯一層一層的堆疊痕跡(層紋)，這是因為FDM列印機相對較寬的噴嘴(一般是0.4mm孔徑)造成。Z軸的解析度可以透過調整“每一層的厚度”設定而改善(一般是0.2mm層厚)，然而，X軸和Y軸的細節則是由噴嘴的“孔徑大小”決定。若您的模型有非常精細的細節，可以嘗試將細節延Z軸方向排列或是改用較小的噴嘴(市面上目前常見最細的為0.2mm)。

根據需要的受力方向規劃列印方向

如果設計的零件目標承受很大的負荷，除了造型外另一個需要考慮的是3D列印的強度限制。基本上Z軸是3D列印件最薄弱的部位，施加與Z軸平行的任何應力都會導致模型從層跟層之間開裂。為了獲得最好的強度，在設計階段可以考慮將受力面設計在垂直Z軸的方向。

此外，若已經考量受力方向還是裂開就可能需要透過調整列印參數或是考慮改用其他更高強度的線來爭加物件的強度。

列印穩定及後處理方便性

最後要考慮的就是後處理的方便性，特別是是以小批量生產作為前提的應用。 3D列印的優勢之一就是能夠製造具有複雜形狀的零件，但還是不建議過於覆雜的造型。過於複雜的造型對於3D列印設備的長時間的列印穩定性來說是一大挑戰，造型越複雜代表風險越高，為確保持續穩定的產出建議造型盡量以簡單為主。

另外，若因需求不得已而產生大量懸空面的模型建議可以將其拆成幾個部分，在容易組裝和不妨礙功能的地方設計卡榫，方便後處理時進行黏合強化，若設計無法拆件或是拆完之後組裝很麻煩的物件(像是簍空造型等)，像這樣的模型則建議可以使用雙噴頭的3D列印設備，搭配水溶性支撐線材，列印完成後泡於水中去除支撐，確保一定的量產效率。

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