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# 翘曲

在深入探讨这些现象之前，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，打印温度定义为加热块的温度（单位：˚C），而打印速度始终定义为打印时打印头的速度（单位：mm/s）。

在本页中，我们将参考对我们更有用的因素，例如挤出温度和挤出速率：

**挤出温度：** 塑料从喷嘴挤出时的温度（单位：˚C）

**挤出速率：** 塑料从喷嘴挤出的速率（单位：mm3/s）

![Printing Temperature Extrusion](https://cdn.shopify.com/s/files/1/0548/7299/7945/files/Extrusion_Rate_600x600.png?v=1709321096)

挤出温度可以通过以下不同因素提高：

提高打印温度、降低打印速度、降低层高或增加喷嘴加热腔长度。

挤出速率可以通过以下不同因素降低：

降低打印速度、降低层高或降低挤出厚度。

### **翘曲**

在3D打印中，我们偶尔会遇到零件在打印机上变形、卷曲或从打印床上翘起的情况，这就是所谓的翘曲。这是由3D打印过程中产生的应力累积引起的。

内部应力的来源仍在争论中，并且根据您的3D打印机配置，许多因素可能导致成型内部应力。以下是一个应考虑用于所有FDM机器的假设：

在挤出过程中，聚合物被强制通过模具（小孔/喷嘴），在此步骤中，聚合物链将被拉伸到应力状态，然后粘附到构建板或前一层塑料上。这种应力会随着时间的推移缓慢释放，但是，如果温度不允许聚合物自由移动以充分释放应力，或者如果层没有很好地粘附到打印床或构建板上，那么这种应力在各层中的累积将迫使零件发生宏观变形。

![warping](https://cdn.shopify.com/s/files/1/0548/7299/7945/files/Warping_480x480.png?v=1709321138)

翘曲和开裂总是代表这种应力累积超过了打印床或层间粘合力。

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使其自由移动并释放内部应力。**

大部分应力释放发生在挤出之后，实际上材料将在高温下挤出，然后冷却到Tg以下。正是在Tg以上这段时间，聚合物会释放大部分内部应力，但是如果这段时间太短，它将没有时间达到平衡。增加这段时间是减少翘曲的一种方法。

这段时间可以通过以下方式增加：

提高挤出温度（PT）：

![](https://attachments.gorgias.help/vo0l5/hc/g8y3/increase%20extrusion%20temp-e9a2382b-6b46-418a-965f-851dd5c4f7d6.png)

提高室温或腔室温度（RT）：

![](https://attachments.gorgias.help/vo0l5/hc/g8y3/increase%20chamber%20temp-68641c9b-8fc5-4aff-8785-dd7b8e0691cc.png)

降低冷却速率：

![](https://attachments.gorgias.help/vo0l5/hc/g8y3/decrease%20cooling%20rate-6eba7051-e4bc-4de9-8fe7-f07c33711320.png)

### **2. 改善打印床或层间粘合力**

应力累积会使层从另一层（分层）或打印床（翘曲）上翘起。然而，如果打印床/层间粘合力足够强以抵抗变形，聚合物将能够释放其应力而不会使零件变形。通过使用合适的打印床表面和涂层可以改善打印床粘合力。

在讨论如何改善层间粘合力之前，让我们先了解一下什么是层间粘合力：

层间粘合力是通过聚合物链在层与层之间的缠结而实现的。

![](https://attachments.gorgias.help/vo0l5/hc/g8y3/entanglement-aa8a0825-3ad8-4cb5-a72a-b13596496d16.jpg)

当两层都被加热到Tg以上，并且两层的聚合物链都能自由移动时，这种缠结才可能发生，通过这种移动，链条相互缠结。

为了改善层间粘合力，我们必须增加层界面处聚合物链之间的缠结数量。缠结数量可以通过增加两层在Tg以上温度下相互接触的时间来增加。正如我们所看到的，这与解决方案1相同。然而，一个可以改善层间粘合力的额外因素是通过增加挤出宽度来增加层之间的接触面积。

### **3. 减少应力产生**

解决翘曲的第三种方法是减少翘曲的根本原因：内部应力。

如前所述，应力是通过强制材料通过模具产生的，这会产生一个速度曲线，从而拉伸和定向聚合物链。减少应力产生依赖于使这个速度曲线变平。这个速度曲线可以通过增加喷嘴尺寸、降低挤出速率、降低材料粘度（通过提高打印温度）或用低流动阻力表面涂覆喷嘴内表面来变平。

上述关于翘曲的解释适用于无定形和半结晶聚合物。然而，半结晶聚合物面临额外的应力来源：结晶。

事实上，在打印时，零件在冷却过程中会发生结晶，形成小晶体，这些晶体作为有序结构会占据更小的空间，并会迫使零件收缩。这就是为什么尼龙材料即使打印床只有45度也会翘曲的原因。如果晶体形成过快，每层都会有小晶体，每层产生大量应力，这些应力的累积将使零件发生宏观变形。


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