翘曲

在深入这些现象之前，我们需要澄清一个关于打印速度和打印温度的重要点。

通常打印温度被定义为热端块温度（以˚C为单位），而打印速度则始终定义打印时喷头的移动速度（以mm/s为单位）。

在此页面中我们将参考对我们更有用的一些因素，例如挤出温度和挤出速率：

挤出温度： 塑料从喷嘴出来时的温度（以˚C为单位）

挤出速率： 塑料从喷嘴挤出的速率（以mm3/s为单位）

打印温度 挤出

可以通过不同因素提高挤出温度：

提高打印温度，降低打印速度，减少层高，或增加喷嘴加热腔体长度。

可以通过不同因素降低挤出速率：

降低打印速度，减少层高，或减少挤出厚度。

翘曲

在3D打印中，我们有时会遇到零件在打印机上变形、翘曲或从打印床上抬起，这被称为翘曲。这是由3D打印过程中产生的应力积累引起的。

内部应力的起源仍在争论中，且取决于你的3D打印机配置，许多因素可能共同导致构建时的内部应力。以下是一种应当在所有FDM机器上考虑的假设：

在挤出过程中，聚合物被迫通过模口（小孔/喷嘴），在此步骤中聚合物链会被拉伸到应力状态，然后粘附到构建板或之前的塑料层上。这种应力会随着时间慢慢释放，然而如果温度不允许聚合物自由移动以释放应力，或如果该层没有很好地粘附到平台或构建板上，那么这些应力在层与层之间的积累将迫使零件宏观上发生变形。

翘曲

翘曲和开裂总是表明这种应力积累超过了与平台或层之间粘结强度。

因此，我们有三种方法可以防止翘曲/开裂：

1. 给予聚合物足够的能量以自由移动并释放其内部应力。

大部分应力释放发生在挤出之后，实际上材料会在较高温度下被挤出然后冷却到玻璃转变温度以下。正是在高于Tg的这段时间里，聚合物会释放大部分内部应力，然而如果这段时间过短，它将没有足够时间达到平衡。延长这段时间是一种降低翘曲的方法。

可以通过以下方法延长这段时间：

提高挤出温度（PT）：

提高室温或腔体温度（RT）：

降低冷却速率：

2. 改善与打印床或层的粘附

应力的积累会倾向于将某一层从另一层（分层）或从床（翘曲）上抬起。然而，如果床/层的粘附足够强以抵抗变形，聚合物就能在不使零件变形的情况下释放其应力。可以通过使用合适的床表面和涂层来改善床粘附。

在讨论如何改善层粘附之前，让我们先看看什么是层粘附：

层粘附是通过来自一层到另一层的聚合物链之间的相互纠缠实现的。

当两层都被加热到高于Tg并且两层的聚合物链能够自由移动时，这种纠缠是可能的，通过这种运动链彼此交织。

要改善层粘附，我们必须增加层界面处聚合物链之间的纠缠数量。可以通过增加两个层在高于Tg温度下接触的时间来增加纠缠数量。正如我们所见，这与方法1是相同的解决方案。然而，另一个可以改善层粘附的因素是通过增加挤出宽度来增加层之间的接触表面。

3. 减少应力产生

解决翘曲的第三种方法依赖于减少翘曲的根本原因：内部应力。

如前所述，应力是通过将材料强制通过模口而产生的，该过程会形成一个速度曲线，从而拉伸并取向聚合物链。减少应力产生依赖于平滑该速度曲线。可以通过增大喷嘴尺寸、降低挤出速率、降低材料粘度（通过提高打印温度）或在喷嘴内部涂覆低流动阻力表面来平滑该速度曲线。

上述关于翘曲的解释可适用于非晶和半结晶聚合物。然而，半结晶聚合物还面临一个额外的应力来源：结晶。

确实，在打印过程中，零件在冷却时会发生结晶，形成小晶体，作为有序结构这些晶体占据更少的空间并会使零件收缩。这就是为什么即使构建板只有45度，尼龙材料也会翘曲的原因。如果晶体形成过快，每一层都会有小晶体产生大量的层内应力，这些应力的累积将导致零件在宏观上变形。