第7章基于Arduino控制的3D打印机项目课件.pptx

1、第7章基于ARDUINO控制的3D打印机项目目录7.1 7.1 设计思想设计思想7.2 7.2 材料清单材料清单7.3 7.3 安装过程安装过程7.4 7.4 固件详解固件详解7.5 7.5 打印过程的注意事项打印过程的注意事项7.1 设计思想3D打印技术的出现,为各行各业乃至于这个世界提供了无限可能。3D打印机让创造离人们生活从未来，它迅速的拉近了梦想构思和现实的距离，同时也快速推进了各行业的创新速度。3D打印机被誉为第三次工业革命重要标志，3D打印以其个性化、低消耗、小批量、高难度的制造新理念，正在颠覆传统的锻造、切削加工制造模式，给大规模生产线的工业组织方式带来了重大变革。目前，3D打印

2、已形成了从数据采集、材料、打印设备到应用服务的较为完整的产业链，被广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械、个人消费、教育科研和军工生产等领域。7.2 材料清单序号元器件名称型号参数规格数量参考实物图1型材2020铝材 246mm(X)2根2020铝材 410mm(Z)2根2020铝材 385mm(Y)2根2020铝材 410mm(横梁)1根2020铝材 230mm(横拉)2根2020铝材 150mm(耗材架竖)1根2020铝材 100mm(耗材架横)1根2光杆 6根3丝杆 两根4电源+线12V/25ma1个5热床 1套6Arduino 主控板 MEGA2560 1套 7电机控制板Reprap

3、Ramps 1.41套8电机驱动板HR-A49883 9打印件详见教材配套资料32个10角件 15个11螺母5T1袋124T1袋13直线轴承 10个14燕尾夹 4只15联轴器 2只16限位开关ss-5g3只17T8铜螺母 2个18轴承M52个19弹簧 4只20张紧弹簧 2只21同步轮 2个22同步带 2根23USB线 1根24电源线12V1根25热缩管 1根26扎带 若干27杜邦线 3根28风扇 2只29固体胶 1支30喷嘴组件 1套31螺丝M5*821个32M5*103个33M5*252个34M3*84个 35M3*1011个36M3*143个37M3*1613个38M3*202个39M3*

4、254个40M3*404个41M4*1022个42包线管 1卷43电机+线17HD40005-22B5个7.3 安装过程 首先将所有的型材进行分类，找出X型材（245mm）、Y型材（385mm）、M5螺丝、M5T螺母和角件，如图7-1所示。用螺丝和螺母穿过角件并固定好X、Y型材，安装图7-2的摆放方式进行固定安装，安装的时候要注意不要将螺丝拧的特别紧，避免出现脱扣的情况出现。应该预留一定的松紧度，方便随时调整对其，确认角度没有问题后将螺丝拧紧，确保结构牢固。7.3.1 机架安装图7-1 分类图图7-2 X、Y型材安装图 找出横梁型材（410mm）1根、Z轴型材(310mm)2根，角件2个，M5

5、螺丝2个，M5T螺母2个，M5扳手1个。将上一步的底座四角朝下，再长轴上找出255mm的位置上安装Z轴，安装的时候要注意两个Z轴型材的位置是一样的，如图7-3所示。图7-3 X、Y、Z型材安装图 固定好两个Z轴型材后，开始安装横梁。横梁与Z轴固定的位置应该留有62mm 的距离，并注意两边距离相同。安装如图7-4所示。图7-4 横梁安装图上述步骤完成之后开始安装料架，料架安装在横梁上，应该距离横梁的一侧245mm，具体安装如图7-5所示。到这步为止铝型材框结构安装完毕。图7-5 料架安装图7.3.2 平台安装1.1.平台安装平台安装 找出铝板、直线轴承3个、打印件4个、M3螺丝8个、M3T螺母8

6、个、扎带6个。首先用扎带固定直线轴承在打印件上，之后减掉多余的扎带。然后将三个直线轴承固定在铝板上。如图7-6所示。图7-6 直线轴承固定示意图2.X平台安装 准备直线轴承3个，打印件1个，扎带6个。与X轴安装方法类似，将直线轴承塞入打印件，然后用M3和M3T将其固定在打印件上。如图7-7所示。图7-7 X平台安装图（1）准备好电机1个，和与其配套的打印件、直线轴承2个、限位开关1个、同步轮1个、热缩管1段。用杜邦线连接限位开关，常开脚并用热缩管包住。如图7-8所示。图7-8 X平台安装图（2）将电机用M3螺丝和M3T螺母固定在配套的打印件上，确定稳固后将同步轮固定在电机上。这时应该特别注意，

7、同步轮的齿轮一定要在打印件的空隙正中处，并能保证正常转动。上述步骤完成后将处理好的限位开关用扎带固定在打印件上，注意扎带要从打印件的空隙处穿过，完成的电机如7-9所示。图7-9 X平台安装图（3）找出最短的两根光轴，与上一步的半成件进行组装。此步骤完成后X轴平台安装完毕。完成图如7-10所示。图7-10 X平台安装图（4）3.Z平台安装 首先按照图7-11准备好想要材料。将联轴器和电机组装到一起，这个过程要注意因为联轴器顶丝打在电机D面内部两端的直径不同，需要插入直径小的部分中，如图7-12所示。完成之后贴近铝型材进行固定，拼装后的完成图如7-13所示。图7-12 联轴器和电机组装图图7-11

8、 材料图图7-13 固定图 找出剩余的两根光轴和丝杆，组装成图7-14的样式。安装过程中要特别注意，光杆要轻缓的穿过直线轴承。如果遇到阻塞，可以适当的调节期间的宽度，但是动作一定要轻缓。图7-14 光轴与丝杆组装图找出同步带、扎带、张紧弹簧，按图7-15的方法和Y轴同步带进行组装，一定要注意张紧弹簧的安装位置。图7-15 与Y轴同步带组装图4.4.机械杂件的安装机械杂件的安装完成上述安装步骤之后是进行热床的安装，准备好将热板、4个弹簧、4个M3自锁螺母、4个M3螺丝。如图7-16所示。用M3螺丝和螺母插入打印件，将热板固定在铁板上，拧紧4个角的螺丝。然后进行限位开关的安装，注意拧的过程不要太紧

9、，因为打印时可能还需要进行调试。如7-17所示。图7-16 材料图 图7-17 热板固定图 接下来安装挤出机和电源，这两部分相对较为简单，按照图7-18、7-19进行安装。图7-18 挤出机安装图图7-19 电源安装图7.3.3 7.3.3 控制板安装及布线控制板安装及布线1.1.主控板安装主控板安装本打印的核心控制单元是Arduino mega 2560,mega 2560板子在3d打印机中相当于大脑，控制这所有的3d打印配件来完成复杂的打印工作，但mega2560不能直接使用，需要上传（upload）固件（firmware）才可以使用，本项目采用的固件是Marlin 固件会在下节进行详细的

10、介绍。此外mega2560需要和Reprap Ramps 1.4扩展板进行组合，通过扩展板完成对3D打印机的控制。mega2560和Reprap Ramps 1.4只需将后者的引脚插入2560即可，具体如图7-20所示。两者组合的时候要注意不要特别用力，如果某些引脚出现歪了的情况，只需将其掰正即可，不影响正常使用。图7-20 引脚插入图组合完成之后需要进行Reprap Ramps 1.4的相关电路连接，具体连接示意图如图7-21所示。图7-21 连接示意图7.4 7.4 固件详解固件详解7.4.17.4.1概述概述 Sprinter 固件是目前用的比较多的 3D 打印机固件，而 Marlin

11、固件和Repetier-firmware 固件都是由其派生而来。而且这两款固件的用户群非常活跃，而 Sprinter固件已经没有人维护了。在这二者中，Marlin 固件的使用更加广泛，很多打印机控制软件都兼容 Marlin 固件。一般用户在使用 Marlin 固件的时候只需要改变一下 Configuration.h 文件中的一些参数即可,非常方便。本节主要介绍用户设置的基本信息、怎么运用这些设置、根据不同的需求制定特色功能。Marlin 固件可在本书配套资源中找到。固件实际上是通过特定软件写入ArduinoMEGA 2560内部的，实际上是通过ArduinoMEGA 2560 发送各种控制指令

12、对打印件进行三轴的控制。7.4.2 MARLIN 7.4.2 MARLIN 固件特点固件特点Marlin 相对于 Sprinter 有很多优点，具体为以下几点：1.预加速功能（Look-ahead）：Sprinter 在每个角处必须使打印机先停下然后再加速继续运行，而预加速只会减速或加速到某一个速度值，从而速度的矢量变化不会超过 xy_jerk_velocity。要达到这样的效果，必须预先处理下一步的运动。这样一来加快了打印速度，而且在拐角处减少耗材的堆积，曲线打印更加平滑。2.支持圆弧（Arc Support）：Marlin 固件可以自动调整分辨率去以接近恒定速度打印一段圆弧，得到最平滑的弧

13、线。这样做的另一个优点是减少串口通信量。因为通过 1 条 G2/G3 指令即可打印圆弧，而不用通过多条 G1 指令。3.温度多重采样（Temperature Oversampling）：为了降低噪声的干扰，使PID温度控制更加有效，Marlin采样16次取平均值去计算温度。4.自动调节温度（AutoTemp）：当打印任务要求挤出速度有较大的变化时，或者实时改变打印速度，那么打印速度也需要随之改变。通常情况下，较高的打印速度要求较高的温度，Marlin 可以使用 M10S B F指令去自动控制温度。使用不带 F 参数的 M109 指令不会自动调节温度。否则，Marlin 会计算缓存中所有移指令中

14、最大的挤出速度（单位是 steps/sec），即所谓的“maxerate”。然后目标温度值通过公式 T=tempmin+factor*maxerate，同时限制在最小温度（tempmin）和最大温度（tempmax）之间。如果目标温度小于最小温度，那么自动调节将不起作用。最理想的情况下，用户可以不用去控制温度，只需要在开始使用 M109 S B F，并在结束时使用M109 S0。5.非易失存储器（EEPROM）：Marlin 固件将一些常用的参数，比如加速度、最大速度、各轴运动单位等存储在 EEPROM中，用户可以在校准打印机的时候调整这些参数，然后存储到 EEPROM 中，这些改变在打印机重

15、启之后生效而且永久保存。6.液晶显示器菜单（LCD Menu）：如果硬件支持，用户可以构建一个脱机智能控制器（LCD 屏+SD 卡槽+编码器+按键）。用户可以通过液晶显示器菜单实时调整温度、加速度、速度、流量倍率，选择并打印 SD卡中的 G-Code 文件，预加热，禁用步进电机和其他操作。比较常用的有 LCD2004 只能控制器和 LCD12864 只能控制器。7.SD 卡内支持文件夹（SD card folders）：Marlin 固件可以读取 SD 卡中子文件夹内的 G-Code 文件，不必是根目录下的文件。8.SD 卡自动打印（SD card auto print）：若 SD 卡根目录中

16、有文件名为 auto0-9.g 的文件时，打印机会在开机后自动开始打印该文件。9.限位开关触发记录（Endstop trigger reporting）：如果打印机运行过程中碰到了限位开关，那么 Marlin 会将限位开关触发的位置发送到串口，并给出一个警告。这对于用户分析打印过程中遇到的问题是很有用的。10.编码规范（Coding paradigm）：Marlin 固件采用模块化编程方式，让用户可以清晰地理解整个程序。这为以后将固件升级到 ARM 系统提供很大的方便。11.基于中断的温度测量（Interrupt based temperature measurements）：一路中断去处理

17、ADC 转换和检查温度变化，这样就减少了单片机资源的使用。12.支持多种机械结构：普通的 XYZ 正交机械，CoreXY 机械，Delta 机械以及 SCARA 机械。7.4.37.4.3基本配置基本配置使用 Arduino IDE 打开 marlin.ino，切换到 Configuration.h 即可查看并修改该文件。或者使用任何一款文本编辑器（notepad,notpad+等）直接打开 Configuration.h 也可以。Marlin固件的配置主要包含一下几个方面：1.通讯波特率2.主板类型，所使用的主板类型3.温度传感器类型，包括挤出头温度传感器和加热床的温度传感器4.温度配置，包

18、括喷头温度和加热床温度5.PID 温控参数，包括喷头温度控制和加热床温度控制6.限位开关7.4 个轴步进电机方向8.X/Y/Z 三个坐标轴的初始位置9.打印机运动范围10.自动调平11.运动速度12.各轴运动分辨率13.脱机控制器根据经验来说，Marlin 固件中的 Configuration.h 将各个配置模块化，非常便于读及修改，而且注释非常详细，英文好的同学可以很容易地理解各参数的意义。注意到 Marlin固件使用 C 语言编写，“/”后面的是注释语句，不会影响代码的作用。另外 Marlin 固件中大量使用#define，简单来讲，就是定义的意思，包括定义某个参数的数值，定义某个参数否存

19、在。最开始的两行非注释语句是定义固件的版本和作者。缺省的版本号就是编译时间，这可以不用修改，只需要把作者改为自己的名字即可，注意不能包含中文，不然会乱码。#define STRING_VERSION_CONFIG_H _DATE_ _TIME_/build date and time#define STRING_CONFIG_H_AUTHOR made the changes.电脑和打印机通过串口进行通讯，要定义好端口和波特率，在此定义的是 3D 打印主的端口和波特率，端口号使用默认的 0 就可以了。Marlin 固件默认的波特率是 250000，可以修改为其他值，比如 115200，这是标准

20、的 ANSI 波特率值。#define SERIAL_PORT 0#define BAUDRATE 250000下面定义主板类型，Marlin 固件支持非常多种类的 3D 打印机主板，比如常见的RAMPS1.3/1.4、Melzi、Printrboard、Ultimainboard、Sanguinololu 等控制板。需要注意的是不同主板使用不同的脚口和数量，如果该定义和 Arduino IDE 中使用的主板不一致，肯定会导致编译不通过。笔者使用的是 RAMPS1.4 并且 D8、D9、D10 控制的是一个喷头加热、一个加热床加热和一个风扇输出，因此定义为 33。#ifndef MOTHERB

21、OARD#define MOTHERBOARD 3#endif接下来是定义挤出头的个数及电源类型，笔者使用的是单喷头打印机，因此定义为 1。电源有两种类型可以选择，1 表示开关电源，2 表示 X-Box 360 203 伏电源，一般都使用的是开关电源，因此定义为 1。#define EXTRUDERS 1#define POWER_SUPPLY 1接下来定义温度传感器类型，包括每个喷头使用的温度传感器（如果是多喷头）和加热床的温度传感器类型，常用的温度传感器有电热偶和热敏电阻两大类，热敏电阻又分为很多种。目前的 3D 打印机主要用的是热敏电阻，具体是哪种热敏电阻需要自己判断或询问卖家，不出意外

22、的话，都是 100k ntc 热敏电阻，即 1。根据注释，1 要求 4.7k 的上拉电阻，而根据RepRap wiki，几乎所有的 3D 打印机都使用了 4.7K 的热敏电阻上拉电阻。笔者观察了几种电路板的电路图，发现都使用了 4.7K 的上拉电阻，如图 7-22 所示。/1 is 100k thermistor-best choice for EPCOS 100k(4.7k pullup)笔者的打印机为单喷头，因此第一个喷头的温度传感器配置为 1，其他配置为 0（0 表示没有使用），加热床的温度传感器也配置为 1。#define TEMP_SENSOR_0 1#define TEMP_SEN

23、SOR_1 0#define TEMP_SENSOR_2 0#define TEMP_SENSOR_BED 1器件连接原理图如图7-22所示。图7-22 器件连接原理图 接下来是温度检测的一些配置，包括双喷头温度差，M109 检测配置，安全温度配置。下面进行一一解释。首先下面这一句配置双喷头温差最大值，如果温度超过这个数值，那么打印机会终止工作，因此对于双喷头打印机玩家来说，这个参数需要注意。#define MAX_REDUNDANT_TEMP_SENSOR_DIFF 10 下面这一段配置 M109 指令完成的指标，我们知道，M109 指令设定喷头温度并等待，那么等待到什么时候呢？下面这三个参

24、数控制这个时间。第一个参数表示温度“接近”目标温度必须持续 10 秒才算加热完成，第二个参数表示和目标温度相差不超过 3为“接近”，第三个参数表示从温度与目标温度相差不超过 1 度开始计时，从此刻开始，温度和目标温度持续接近 10 秒钟，则完成加热。#define TEMP_RESIDENCY_TIME 10#define TEMP_HYSTERESIS 3#define TEMP_WINDOW 1 下面配置安全温度范围的下限和上限，包括各个喷头和加热床。如果温度超过下限，那么打印机会抛出 MINTEMP 的错误并终止工作，如果超过上限，那么打印机抛出 MAXTEMP的错误并终止工作。Marl

25、in 用这种方式保护 3D 打印机。下面的配置最小温度都是 5，喷头的最大温度为 275，热床的最大温度为 150。#define HEATER_0_MINTEMP 5#define HEATER_1_MINTEMP 5#define HEATER_2_MINTEMP 5#define BED_MINTEMP 5#define HEATER_0_MAXTEMP 2757.57.5打印过程的注意事项打印过程的注意事项7.5.17.5.1翘边的处理方法翘边的处理方法翘边可以说是3D打印最常见的问题了，没有之一。只要方法得当，也是可以有效减少翘边的，下面介绍5个方法解决翘边的问题。想要解决问题，首先

26、得知道问题的根源，为什么在打印过程中总是会翘边呢？主要原因就是塑料的热胀冷缩，从喷嘴挤出来的塑料在冷却的过程中会收缩，导致模型边缘或者两头翘起来，与平台分离。尤其是ABS，比PLA更易翘边。当模型底部面积不大时，收缩造成的影响并不明显。但面积较大时，每单位面积产生的收缩累积起来，向内产生的拉力就变得相当强大，造成边缘翘起。下面是经过测试的解决办法，同学们可以根据自己遇到的实际情况选择不同的方法。1.加宽第一层线宽线宽越宽，从挤出孔挤出的料就越多，塑料和打印平台挤压的力量也会越强。这样可以增加模型与平台的黏合力，进而减少翘边的状况。2.首层不开风扇（适用于creator系列和Dreamer系列）

27、风扇吹风可以让模型加速冷却，如果打印的模型很小，来不及冷却就要开始印下一层，很容易就过热了，造成模型变形，所以一般都需要吹风来加速冷却。但是打印较大的模型时，风扇吹风会让塑料冷却过快而收缩，造成边缘翘起。所以，通常模型面积较大时，首层打印可以不开风扇，后面再开风扇。因为首层的打印时间比较长，有足够的时间让塑料冷却，不开风扇也可以。3.减慢打印速度如果你发现自己的打印机总是出现翘边的情况，可以降低一下打印速度试试看。总结大量的打印经验，减慢速度的确有助于减少翘边。这种方法尤其适合三角洲打印机，降低标准速度百分之30左右，处了大大的降低了翘边的可能性，打印质量也有明显的提升，精度明显高于高速打印。

28、4.使用各种胶胶可以带来不错的附着力，降低翘边出现的概率。比如PVP固体胶、各种防翘边胶水、防翘边贴膜、美纹纸等等。涂胶也是有技巧的，一定要均匀涂抹，选择那种粘度较强的胶。不要某一区域特别厚，某区域特别薄，这样反而会影响调平效果，造成打印失精等情况发生。5.改善模型修改下模型底部的形状，也是可以减少翘边的，比如模型底部加老鼠耳朵一样的边缘，增加附着力。改善后的模型图如图7-23所示。图7-23 改善模型图7.5.2 7.5.2 打印时耗材无挤出打印时耗材无挤出对于刚接触到3D 打印的同学来说，这是一个比较常见的问题。我们常见的挤出机不挤出耗材，一般来说是四种因素造成的。1.打印开始前，挤出机没

29、有装填耗材2.喷嘴离平台太近3.线材在挤出齿轮上打滑（刨料）4.挤出机堵了7.5.3 7.5.3 打印时耗材无法粘到平台上打印时耗材无法粘到平台上打印的第一层，与平台紧密粘住，是很重要的。只有这样，接下来的层才能在此基础上，建构出来。如果第一层，没能粘平台上，那将导致后面的层出问题。例如：1.建构平台不水平2.喷嘴平台太远3.第一层打印太快4.温度或冷却设置有问题5.平台表面处理（胶带，胶水，及材质）6.当以上方法都不行：溢边和底座7.5.47.5.4出料不足出料不足 Simplify3D 中包括一些设置，来决定 3D 打印机挤出多少塑料。然后 3D 打印机并没有反馈多少塑料实际已经流出了喷嘴

30、。因此，有可能实际挤出的塑料，与软件期望的要少（也即所谓的出料不足（under-extrusion）。如果出现这种情况，你可能会注意到，各相邻层之间，会有间隙。测试你的打印机，是否挤出足量的方法是，打印一个简单的 20mm方的正方体，设置至少打印 3 层边线。检查一下，在方块的顶部的 3 条边线，是否紧密地粘合在一起。如果 3 条连线之间有间隙，那么你就是遇到了出料不足的问题。如果这 3 条边线互相紧靠，并且没有间隙，那有可能你遇到是另一种问题。如果你确定，你遇到的是出料不足，那这儿有几个可行的方法，具体见下文。1.不正确的线材直径你需要确认的第一件事是，软件得知道你使用的耗材的直径。点击“修

31、改切片设置（EditProcess Settings）”，打开“其他”标签。确认设置的值，与你购买的线材直径是一致的。甚至，你需要用卡尺测试你的线材，以确定你在软件中设置的值，是正确的。最常见的线材直径是 1.75 和 2.85。许多线材卷的包装上，也有正确的直径。2.增加挤出倍率如果你的线材直径是正确的，但是你仍然看到出料不足的问题，那么你需要调整挤出倍率。这是 Simplify3D 中一个非常有用的设置，允许你轻松修改挤出机挤出量（也被称为流量倍率）。点击“修改切片设置（Edit Process Settings）”，打印“挤出机（Extruder）标签页”。你打印机上的每个挤出机，都有一

32、个单独的挤出倍率，所以，如果你想修改某一个挤出机的流量倍率，确保在列表上选择了与之对应的设置项。比如，如果你的挤出倍率原来是 1.0，你修改它为 1.05，这意味着将比以前多挤出 5%的塑料。比较典型的是，打PLA 时设置挤出倍率为 0.9 左右，打印 ABS 时，设置接近 1.0。尝试着增加 5%，然后再打印测试方块，看边线上是否仍然有间隙。示意图如图7-25所示。图7-25 挤出效果示意图7.5.57.5.5出料偏多出料偏多软件与你的打印机是一起工作的，请确认从喷嘴中挤出了准确数量的塑料。精确挤出是获得高质量打印件的重要因素。然而，大多数 3D 打印机，没有方法监测到底挤出了多少塑料。如果

33、你的挤出机设置不正确，打印机有可能挤出超过软件预期的塑料。出料偏多将导致打印件的外尺寸出问题。解决这个问题，在Simplify3D 中，只需要进行很少的设置。请参考“出料不足”章节，以获得更详细的说明。虽然那个说明是关于出料不足的，但你可以修改相同的设置项，解决出料偏多的问题，只需要相反的设置。例如，增加挤出倍率可以解决出料不足的问题，你可以减少挤出倍率，来解决出料偏多的问题。示意图如图7-26所示。图7-26 出料偏多示意图7.5.67.5.6顶层出现孔洞或缝隙顶层出现孔洞或缝隙为了节省塑料，大多数 3D 打印件，都是由一层实心的壳和多孔中空的内芯构成。例如：打印件的内芯的填充率，只有 30

34、%，也即意味着，内芯只有 30%的是塑料，其他部分是空气。虽然打印件的内芯是部分中空的，但我们希望表面是实心的。为了达到这个目标，Simplify3D允许你设置，在你的打印件中，顶部和底部有多少实心的层。例如，你打印一个上下各有 5层实心层的方块，软件将在上下各打印 5 层完全实心的层，但是其他中间的层，将部分中空。这个技术，可以节约大量的塑料和时间，但同时又能创造出结实的打印件。当然，取决于你使用何种设置，你有可能注意到，打印件的顶层并不是完全实心的。在挤出机建构这些实心层时，你可能看到孔洞或间隙。如果你遇到这种问题，这儿有几个简单的设置，你可以对其进行调整，以解决问题。1.顶部实心层数不足

35、调整顶层实心填充层的数量，是最先被用到的。当在部分中空的填充的层上，打印 100%的实心填充层时，实心层会跨越下层的空心部分。此时，实心层上挤出的塑料，会倾向下垂到空心中。因此，通常需要在顶部打印几层实心层，来获得平整完美的实心表面。好的作法是，顶层实心部分打印的厚度至少为 0.5mm。所以如果你使用 0.25 为层高，你需要打印 2层顶部实心层。如果你打印层高更低，比如只有 0.1mm，你需要在顶部，打印 5 个实心层来达到同样的效果。如果你在顶层发现挤出丝之间有间隙，第一件事，是尝试着增加顶部实心层的数量。例如，如果你发现这个问题，而只打印了 3 个顶部实心层，那试试打印 5 个实心层，看

36、看有没有改善。注意，增加实心层只会增加打印件里面塑料的体积，但不会增加外部尺寸。你可以点击“修改切片设置（Edit Process Settings）”，打印“层（Layer）标签页”，来调整实心层的设置。2.填充率太低打印件内部的填充，会成为它上面层的基础。打印件顶部的实心层，需要在这个基础上打印。如果填充率非常低，那填充中将有大量空的间隙。比如，你只使用 10%的填充率，那么打印件里面，剩下 90%将是中空的。这将会导致实心层，需要在非常大的中空间隙上打印如果你试过增加顶部实心层的数量，而你在顶部仍然能看到间隙，你或许可以尝试增加填充率，来看看是间隙是否会消失。比如，你的填充率，之前设置的

37、是 30%，试着用 50%的填充率，因为这样，可以提供更好的基础，来打印顶部实心层。3.出料不足如果你已经尝试增加填充率，和顶层实心层的数量，但在打印件的顶层，你的仍能看到间隙。那你可能遇到挤出不足的问题。这意味着，喷嘴没有挤出软件所预期数量的塑料。关于这个问题的完整解决办法，可以参考“出料不足”章节。效果示意图如图7-27所示。图7-27 示意图7.5.77.5.7拉丝或垂料拉丝或垂料当打印件上残留细小的塑料丝线，则发生了拉丝。通常，这是因为当喷嘴移到新的位置时，塑料从喷嘴中垂出来了。庆幸的是，在 Simplify3D 中，有几种设置，可能有助于解决这个问题。解决拉丝问题，最常用的是方法是“

38、回抽”。如果回抽是开启的，那么当挤出机完成模型一个区域的打印后，喷嘴中的线材会被回拉，这样再次打印时，塑料会被重新推入喷嘴，从喷嘴顶部挤出。要确认回抽已经开启了，可以点击“修改切片设置（Edit ProcessSettings）”，打开“挤出机（Extruder）标签页”，确认你的每个挤出机，都开启了回抽选项。在下面的几个章节中，我们将探讨这个重要的回抽设置，也会探讨其他几个处理拉丝问题的设置，例如，挤出机温度设置。1.回抽距离回抽最重要的设置，是回抽距离。它决定了多少塑料，会从喷嘴拉回。一般来说，从喷嘴中拉回的塑料越多，喷嘴移动时，越不容易垂料。大多数直接驱动的挤出机，只需要 0.5到 2.

39、0mm 的回抽距离，然后一些波顿（Bowden）挤出机，可能需要高达 15mm 的回抽距离，因为挤出机驱动齿轮和热喷嘴之间的距离更大。如果你的打印件出现拉丝问题，试试增加回抽距离，每次增加 1mm，观察改善情况。2.回抽速度下一个回抽相关的设置，是回抽速度。它决定了线材从喷嘴抽离的快慢。如果回抽太慢，塑料将会从喷嘴中垂出来，进而在移动到新的位置之前，就开始泄漏了。如果回抽太快，线材可能与喷嘴中的塑料断开，甚至驱动齿轮的快速转动，可能刨掉线材表面部分。有一个围，回抽效果比较好，介于 1200-6000mm/min(20-100mm/s).庆幸的是，Simplify3D 已经提供了一些内置的默认配

40、置，使你有一个良好的起点，来确定多大的回抽速度，效果最好。但是，最理想的值，需根据实际你使用的材料。所以，你需要做试验，来确定不同的速度，是否减少了拉丝量。3.温度太高如果你已经检查了回抽设置，下一个最常见的，导致拉丝问题的因素是挤出机温度。如果温度太高，喷嘴中的塑料，会变成非常粘稠，进而更容易从喷嘴中流出来。然后，如果温度太低，塑料会保持较硬状态，而难以从喷嘴中挤出来。如果你觉得你的回抽设置是正确的，但是出现这个问题，试试降低挤出机温度，降 5 到 10 度。这将对最后的打印质量，有明显的影响。通过点击“修改切片设置（Edit Process Settings）”，打开“温度（Tempera

41、ture）标签页”，你可以做调整。从列表中，选择相应的挤出机，在你想修改的温度值上双击。4.悬空移动距离太长如上面我们探讨的，拉丝发生在挤出机，在两个不同的位置间移动。在移动过程中，塑料从喷嘴中垂下来。移动距离的大小，对拉丝的产生，有很大的影响。短程移动足够快，料没有时间从喷嘴中重落下来。然后，大距离的移动，更有可能导致拉丝。庆幸的是Simplify3D 包含了一个非常有用的特性，来使移动路径尽可能小。软件非常智能，能自动调整移动路径，来保证喷嘴悬空移动的距离非常小。事实上，在多数时候，软件都可以找到能合适的路径，来避免一口气悬空移动很远。这意味着，没有拉丝的可能性，因为喷嘴一直在实心的塑料上

42、方，而且不会移动到打印件外部。要使用这个特性，点击“高级（Advanced）标签页”，开启“避免移动超出轮廓”的选项。效果示意图如图7-28所示。图7-28 示意图7.5.87.5.8过热过热从挤出机挤出的塑料，至少有 190 到 240 摄氏度。当塑料仍然是热的，它仍然是柔软的，可以轻易地塑造成不同的形状。然后，当它冷却后，它迅速变成固体，并且定型。你需要在温度和冷却之间取得正常的平衡，进而塑料能顺利地从喷嘴中流出，但又能迅速凝固成，以获得打印件尺寸的精度。如果未能达到平衡，你会遇到一些打印质量问题，打印件的外型不精准，跟你期望的不一样。如图所示，金字塔顶部挤出的线材，没能尽快冷却定型。下面

43、的章节，将排查几种常见的导致过热的情况，及如何避免。1.散热不足最常见的导致过热的原因，是塑料能没及时冷却。冷却缓慢时，塑料很容易被改变形状。对于多塑料来说，快速冷却已经打印的层，来防止它们变形，是比较好的。如果你的打印上，有冷却风扇，试着增加风扇的风力来使塑料冷却更快。点击“修改切片设置（Edit ProcessSettings）”，打开“冷却（Cooling）标签页”，你可以做相应设置。只需要简单地双你需要修改的风扇的控制点。这个额外的冷却，有助于塑料成型。如果你的打印机，没有完整的冷却风扇，你可能需要试着安装一个自己配的风扇，或者使用手持风扇来加快层的冷却。2.打印温度太高如果你已经使用

44、了冷却风扇，但仍然有问题，你可能需要试着降低打印温度。如果塑料以低一些的温度从喷嘴中挤出，它将可能更快地凝固成型。试着降低打印温度 5 到 10 度，来看效果。你可以点击“修改切片设置（Edit Process Settings）”，打开“温度（Temperature）标签页”，做相应设置。只需要简单地双击你需要修改的温度的控制点。注意，不要降温太多，以致于塑料不够热，而无法从喷嘴细小的孔中挤出。3.打印太快如果你打印每个层都非常快，可能导致没有足够的时间，让层正确地冷却，却又开始在它上面打印新的层了。在打印小模型时，这特别重要，因为每层只有很少的时间来打印。甚至有冷却风扇时，为这些很小的层，

45、你仍然需要降低打印速度，来确保有足够的时间让层凝固。庆幸的事，Simplify3D 有一个非常简单的选项，来处理这个问题。如果你点击“修改切片设置（Edit Process Settings）”，打开“冷却（Cooling）标签页”，你会看到“速度重写（Speed Overrides）”的设置项。这个设置项，是用来，在打印小的层时，自动降低速度，以确保在开始打印下一层时，它们有足够多的时间冷却和凝固。例如，如果你允许，在打印时间少于 15 秒的层时，软件调整打印速度，程序会为这些小层，自动降低打印速度。对于解决高热问题，这是一个关键的特性。4.当以上这些办法都无效时，试试一次打印多个打印件如果

46、你已经尝试了以上 3 个办法，但仍然在冷却方面有问题，有另一种办法，你可以试一下。将你要打印的模型复制一份（编辑复制/粘贴（(Edit Copy/Paste），或者导入另一个可以同时打印的模型。通过同时打印两个模型，你能为每个模型，提供更多冷却时间。喷嘴将需要移动到不同的位置，去打印第二个模型，这就提供了一个机会，让第一个模型冷却。这很简单，但却是一个很有效的策略，来解决过热的问题。过热现象效果图如图7-29所示。图7-29 效果图7.5.97.5.9层错位层错位多数 3D 打印机，使用开环控制系统。直白地说，它们没有关于喷头实际位置信息反馈。打印机只是简单地尝试移动喷头到某个位置，然后希望它

47、能到达那儿。多数时候，这样是可行的，因为驱动打印机的步进电机是非常有力的，不会有巨大的负载来阻止喷头移动。然后，如果出现了问题，打印机将没有办法发现它。例如，在打印的时候，你突然撞击你的打印机，你可能导致喷头移动到一个新的位置。机器没有反馈来识别这种情况。所以，它会继续打印，好像什么事也没发生一样。如果你发现打印机中的层错位了，它可能是因为下面列出的原之一导致的1.喷头移动太快如果你以一个很高的速度打印，3D 打印机的电机将尽力支持。如果你尝试以更快的速度打印，以至于超过了电机能承受的范围，你通常会听到咔咔的声音，电机没法转动到预的位置。此种情况下，接下来的打印的层，会与之前打印的所有层错位。

48、如果你觉得你的打印机打印太快了，试着降低 50%的打印速度，来看是否有帮助。你可以点击“修改切片设置（Edit Process Settings）”，打开“其他（Other）标签页”，来设置。同时调整“默认打印速度”和“X/Y 轴移动速度”。默认打印速度，决定了挤出头挤出塑料时的速度。“X/Y轴移动速度”决定打印头空程时的移动速度。如果这些速度任意一个太快，都有可能导致错位。如果你愿意调整更多高级设置，你也可以考虑降低你打印机固件中的加速度设置，使加速和减速更加平缓。2.机械或电子问题如果降低了速度，错位问题还一直出现，那就有可能你的打印机存在机械或电子问题。例如，多数 3D 打印机使用同步带

49、来做电机传动，以控制喷头的位置。同步带一般是橡胶成，再加某种纤维来增强。使用时间一长，同步带可能会松弛，进而影响同步带带位喷头的张力。如果张力不够，同步带可能在同步轮上打滑，这意味着同步轮转动了，但同步带没有动。如果同步带原本安装得太紧，也会导致问题。过度绷紧的同步带，会使轴承间产生过的摩擦力，从而阻碍电机转动。理想的情况是，皮带足够紧，防止打滑，但又不太紧，以致阻碍系统运行。如果你在处理错位问题，你需要确认所有同步带的张力是合适的，没有太松或太紧。如果你觉得可能有问题，请与打印机提供商沟通，以便知道如何调整皮带张力。多数 3D 打印机，都包括一系列的同步带，驱动同步带的同步轮，使用一个止付螺

50、丝（也称顶丝）来固定到电机上。这种顶丝将同步轮锁紧在电机的轴上，这样二者可以同步旋转。因此，如果顶丝松动了，同步轮不再与电机轴一同旋转。这意味着，可能电机在旋转，而同步轮和同步带却没有运动。这种情况下，喷头也不会到达预期的位置，进而导致接下来的所有层错位。所以，如果层错位了的问题，重复出现，你需要确认一下，所有电机上的紧固件都已经上紧了。还有另外一些常见的电子方面的问题，导致电机失步。例如，如果电机的电流不足，电机将没有足够的力矩转动。也可能是电机驱动板过热，这会导致电机间歇性地停止转动，直到电路冷却下来。然而这不是一个详尽的列表，它只是提供一了些，当错位问题一直重现时，你可以需要检查的，常见