【3D印表機原理】(二)支撐結構

2020-12-01 人民網財經頻道

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要想靈活使用3D印表機，就必須事先了解支撐結構。由於是採用將截面逐層堆疊這一工作方式，因此必須要有支撐結構為模型部分提供支撐（圖2）。從易用性的角度出發，使用者必須事先了解去除支撐物的麻煩程度。基本上，3D印表機都使用不同的材料作為模型材料和支撐材料，以便輕鬆去除支撐材料。雷射掃描光硬化型樹脂液面位置的RP（快速成型）裝置的立體模型與支撐部分採用相同材料。因此，為了方便去除，需要採用縮小立體模型與支撐部分的邊界面等方法。

圖2：必須使用支撐結構的理由

因為是自下而上一層層堆疊截面，所以，在製作有懸空部分和有從中間開始出現的形狀時，就需要利用支撐結構提供支撐。

噴射模型材料的3D列印方式在造型時，要選擇與模型材料不同的材料作為支撐材料。Objet的產品採用凝膠狀材料作為支撐材料，造型後可以用水衝掉。Stratasys的部分產品使用的是可溶於鹼性溶液的支撐材料，而3D Systems的ProJet則是使用可溶於酒精的支撐材料。

作為新方法，基恩士2011年11月推出的「Agilista」成為了業界關注的焦點。該產品使用的支撐材料用自來水即可衝掉（圖3）。只需將造型品泡在水裡就能去除支撐部分，因為無需施加太大的力，所以模型的微細部分被破壞的危險性也很小。

實際操作時，先用指尖除掉支撐材料較厚的部分再泡入水中，可以縮短處理時間。泡在水裡時，輕輕涮洗、或用流水衝刷都可縮短支撐部分溶解的時間。用於去除支撐材料的水可重複使用。各地政府的廢水處理規定各不相同，廢水不可以無條件排放，要視最終濃度等而定。

圖3：可溶於水的支撐部分

基恩士的「Agilista」使用水溶性樹脂（顏色為乳白色）作為支撐材料（a）。因為只需泡在自來水中即可溶解，所以無需施加太大的力即可去除微細部分的支撐材料（b）。

另一方面，粉末硬化式3D列印不需要另行製作支撐部分，而是用沒有作為立體模型硬化的粉末來發揮支撐作用。只要拿起做好的立體模型，未硬化的粉末就會掉落。結構複雜的部分和附著在表面的殘留粉末只需使用壓縮空氣吹掉即可。（日經技術在線！ 供稿） 

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