秒懂3D列印強度的關鍵參數設定
你的3D列印件總是相當脆弱嗎？好不容易設計出來的工件結果一折就斷嗎？若您有這樣困擾不妨參考本篇文章，可以快速加深功力喔！
擺放方向
首先，第一個要考慮的就是擺放的方向。雖說擺放方向跟參數沒有太大的關係，不過卻是決定3D列印件強度的首要關鍵因素。不管是塑膠還是纖維複合材料、FDM（熱熔解擠出）式的3D列印技術，可以說好的擺放方向基本上決定了工件天生的強度。擺放方向正確的話就算是最一般的PLA線材也能有不錯的表現。
FDM式的技術原理是將塑膠材料加熱後擠出一層一層的堆疊於列印平台上，試想將木板層層堆疊在一起，不管加了多少膠水將其黏合，要將這些木板拉開一定是垂直（黏著）方向比水平方向容易。
相對的若是推力的話，垂直方向則會比水平方向脆弱，當推力超過水平結合力時就會容易沿著層與層之間裂開。
因此，在開始列印之前，請考慮壓力和負載的方向、位置以及壓力將如何在物件上作用，例如在哪裡承受彎曲力？張力？剪切力等？建議事先在設計圖上模擬受力方向，這步驟將有效幫助判斷列印物件的擺放方式。
壁厚與頂底層
根據三明治結構理論，物件的外壁及頂底層的設定對於物件抗彎曲強度是重要的關鍵。外壁的厚度一般來說可以有效提升平行於成形底板方向的抗拉強度，力道可以沿著列印路徑平均分散到整個物件。
填充率
一般來說，內部填充結構對於列印件來說是相當重要的，沒有填充結構就無法將外壁跟頂底固定黏合在一起，同時填充率越高可以有效加強列印件的剛性及防止零件變形或頂層塌陷，大幅提升列印的成功率。填充率超過50%基本上加強的效果提升有限但列印時間大幅增加，因此大部分填充密度通常在30-50%之間。
填充樣式
不同的填充樣式適合不同的需求，以下是三種經典的填充樣式及其特徵。
三角形填充：
三角形填充是填充樣式首選，因為三角形是結構來說最佳的形狀，三角形結構基本上不會變形，同時填充列印時的速度相對較快，因為噴頭大多沿直線穿過物件。有強度又兼顧速度，若沒有特殊需求都可以考慮選擇三角形填充樣式。
正方形填充：正方形填充樣式是由兩兩垂直的網格組成，因此正方形填充是唯一可以列印100%實心的填充樣式，同時噴頭也是直線穿過物件，其列印速度也可以很快。
六邊形填充：六邊形填充是所有樣式中具有最高的強度重量比。但因噴頭必須不斷改變方向所以六邊形填充也是列印時間最長的樣式。
層高
結論來說，3D列印中的層高並不會顯著影響零件強度。雖然較薄的層厚列印時整體的線材擠出量更多，但每一層的橫截面更小；相反的，較厚的層厚雖然擠出量較少但有較大的橫截面。
此圖表示層厚的厚薄的橫截面，擠出量和截面積基本上相互平衡，使不同層高的強度大致相當。較薄的層高可提高物件的表面細節，但不會顯著提高強度。
以上是一般FDM列印機針對列印件強度的參數調整建議。近期連續纖維列印技術越來越成熟，透過連續纖維的舖設可以塑膠搭配纖維達到更強的列印效果。
連續纖維填充
無論壁厚、頂底層、填充樣式、密度、層高如何設定，使用FDM列印技術只能盡可能最大程度還原其基礎塑膠的強度。Markforged透過將碳纖維、玻璃纖維或克維拉等連續纖維束鋪到物件內，尼龍的韌性搭配連續纖維的硬度跟強度，想像鋼筋搭配混凝土，可以讓列印物件的強度提升至遠遠超過一般塑料的強度，根據參數及物件擺放等甚至可媲美鋁合金金屬件。
不同的連續纖維鋪設位置可有效加強列印物件的部分強度，且連續纖維種類不同連帶其特性也不同。相關連續纖維鋪設設計規劃細節可以參考我們另一篇文章。
