为 3D 打印设计零件通常似乎没有很多特殊的考虑因素，但我通过艰难的方式了解到，有些事情可以做不同的事情。这只是在设计零件时除了设计^{1 的}基本原则之外还应牢记的事项清单，同时还要牢记随后的零件切片：

打印方向

您可以通过多种方式来定位打印件，但通常只有一种方向需要最少的支撑。批判性地看待你的部分，并在设计时牢记这个方向。特别是看看悬垂和桥接，如果你能摆脱。

悬垂

有3种悬垂：

1. 小悬垂的那些是可以忽略的。
2. 可以得到支撑的长悬垂。
3. 无法支持的悬垂。

在设计零件时，您要确保只有 1 型和 2 型悬垂，因为 3 型悬垂会下垂并失效。仔细考虑是否可以旋转部件以获得不需要自动生成的支撑结构无法支撑的悬垂的打印方向。如果这是不可能的，请尝试实现一个可以将悬垂物变成桥梁的牺牲品。

通过在底部添加一个相位，可以忽略较小的悬垂。该相位的角度取决于打印机。根据我的经验，70° 是许多打印机可以管理的，但我更喜欢 45°，因为它们易于制作。Fuller可以为小悬垂提供所需的支撑，但对于更大的悬垂通常会有问题！

桥梁

如果它们在两侧连接，则悬垂会变成桥梁。它们的长度有限，具体取决于您使用的打印机，或者需要在中心提供支撑。检查您是否真的需要一个桥梁，或者您是否可以旋转该部件以摆脱它。

避免桥梁上的垂直孔

这可能会令人惊讶，但桥接部件中的垂直孔或槽通常会失败，因为桥接琴弦在没有支撑结构的情况下终止于半空中时会下垂，并最终倒下，从而毁坏琴桥。然而，有时无法在所有情况下移除这样的支撑结构，因此需要采取不同的措施。

一种这样的解决方案是在孔的底部添加一层牺牲层：可以通过桥接打印固体层，并且后续的孔/槽仍然可以是空闲的。尽管如此，它必须在后处理打印后自由切割。

墙上的圆孔

一旦直径过大，立墙中的圆孔就会成为打印问题。保持孔的上部下垂到空腔中的技巧，使其尺寸过小或稍后需要将其钻孔。为了防止这种情况，可以调整孔的上侧：将孔变成泪珠，而不是圆形的上缘。这减少了悬垂区域。在孔上保持 60° 的顶角应该没问题。

如果孔用于将物品键合到轴上，请将键槽放在打印方向的顶部，这样它就可以代替泪滴形尖端。

可以从Makers Muse (Angus Daveson)那里学到更多关于漏洞的信息

减少内部结构

我看到打印因奇怪的原因而失败。其中之一是从直接的工业设计计划中取材，然后按比例缩小。这导致内部几何形状太小，导致在打印这些没人能到达的内部零件上浪费了大量材料和时间，这些零件融合在一起，原来的间隙已经是 0.2 毫米或更小，除此之外，还有偶尔打印失败。

移除任何非必要的内部几何形状不仅可以减轻打印机的负载，还可以加快打印速度，减少材料浪费，并可以防止由于堵塞或其他意外行为而导致的故障。如果您无法在设计中修复它，则有一些变通方法，但要尽量避免它们！

避免相交壳

正如我们所做的那样，游戏和图形设计师通常很懒惰并使用相交的外壳。这些在切片步骤中会变得非常混乱。如果可能的话，尽量避免相交的壳，即使现代切片机现在已经学会了自己解决这个问题。如果您忘记在切片器中标记“联合相交壳”选项，结果并不总是很漂亮。

浆纱

我们可能并不总是意识到这一点，但是在打印完成期间和打印完成后，打印件在冷却时确实会在 XY 轴和 Z 轴上收缩不同程度。这是首先导致翘曲并导致许多打印件丢失的原因（尤其是在非加热床上）。尤其是在设计孔时，必须考虑这种行为。我对此的建议是双重的：

• 有意将孔设计得过小，并在切片时添加额外的壁材，然后将其钻到合适的直径。缓慢钻孔以免塑料熔化。
• 了解材料和设计的收缩参数，并考虑到该收缩，可能会重复打印几次。请注意，相同材料的不同线轴/颜色可能具有不同的收缩率！

最小壁厚

3D 打印机无法可靠地打印比打印机挤出宽度更薄的墙壁。为挤出宽度选择正确的喷嘴本身就是一个问题。.

攻丝/拧紧/插入

对于直接敲打印刷品，您需要壁厚——根据规范——您通常需要大约 0.2 毫米的直径，可以敲入标准尺寸。使用 3 个周长和 0.45 毫米的挤压宽度将得到 1.2 毫米的墙，我认为这是一个相当坚固的墙，并且提供了相当大的公差来钻孔到一定尺寸然后自攻螺钉。对于较小的螺纹尺寸（M3 及以下），您可以使用 2 个周长，但对于大螺纹尺寸 (M10+)，您将需要第四个甚至第五个周长。

但请记住，打印的 PLA 不适合非常强的穿线：直接敲击打印几乎仅适用于低承重和非承重连接。如果您将多个零件与螺钉组合在一起，请尝试将零件设计为使用螺栓和螺母进行某种压缩配合，或使用多个细螺纹小直径螺钉。如果可以，请避免使用粗线，保持较小的一面。

如果您需要使用螺钉进行承重连接，最好的强度来自使用金属插件或为螺母提供空间以安装到. 金属嵌件通常通过热定形放置：将热定形嵌件放在烙铁头上，然后将其推入尺寸稍小的孔中，熔化并成型印刷以适合嵌件，提供牢固的螺纹，真正保持良好的重塑塑料外壳。

作为妥协，现代切片器允许使用修改器网格，这可用于增加需要攻丝的建模螺纹或孔的强度。

你想知道更多吗？CNC Kitchen (Stefan)对这些连接类型的强度进行了一些测试。

印刷强度

在设计承重零件时，请记住以下一般规则：

一般来说，FDM 打印件在承受压缩力时沿Z 轴的承载力最强，因为外壳的打印层会相互挤压。它还擅长以这种方式对抗弯曲力。但这种取向也给了我们最低的拉伸强度，因为每一层边界都是一个可能的断裂点。

的XY平面通常在拉伸强度擅长但牺牲它的一些承受压缩能力（这是不按比例虽然）。

以45° 角打印零件通常会大大降低强度，但可能需要额外的表面才能获得良好的第一层 - 使用支撑可能会牺牲该表面。

有关比较的零件和材料强度以及如何操作它的更深入信息，有由CNC Kitchen (Stefan)和Thomas Sanladerer (Tom)制作的大型测试播放列表

后期处理

后期处理可能是您打印时最好的朋友，就像它可能是您最糟糕的噩梦一样。我不会详细介绍后处理的所有方法，但会详细介绍一些非常适用的方法。

组装/胶合

请记住，在设计装配零件时，要为胶水设计带有间隙的零件，并且您可能需要包括引导槽口/鼻部以确保装配对齐。这是特别需要的，因为零件会稍微收缩并具有粗糙的表面。

如果由于可用的打印量而需要组装零件，请务必包括将零件锁在一起的方法。相互匹配的钉子或露头/缩进（通常称为键）使组装时的对齐更加容易。为自己设计一个“千篇一律”文件可能是一个好主意，该文件在设计自动包含胶水间隙和键的零件后应用。

有很多胶水和其他方法来合并零件。更深入地了解其中一些是PLA 用什么胶水？但是您必须牢记在设计步骤中您希望如何组合您的作品 - 并考虑到这一点。

原位打印/画中画

在这种情况下，了解您的打印机可以管理的公差，以允许就地打印 (PIP)，允许无需组装的功能部件。PIP 是减材制造通常无法实现的事情，但请记住，在 3D 打印中，您可能需要在从桥接或下垂打印后打破零件。通常，一次强力转弯就足够了。为了能够做到这一点，您可能需要包含一个用于手动转动零件的内六角扳手的位置。

要了解您的公差有多精细，周围有许多公差规/测试。一个经验法则对许多打印机是，1个喷嘴宽度往往具有良好的设置容易实现，0.5喷嘴是可以实现的一些努力和0.25某处接近“圣杯” -你可能要到喷嘴更改为如果您想要非常薄的间隙，请使用较小的一个。

复合结构

有很多方法可以通过将您的（大部分）空心打印件变成复合材料，将它们变成更坚硬的版本，例如使用树脂或不同的硬化流体（如泡沫或石膏）作为填充剂或涂层材料。

计划这样做时，请记住包括它和空气的入口/出口。以仅包含墙壁和预先计划的支撑结构的方式设计零件可能是一个好主意。这样做时，请记住禁用切片器中的填充以强制执行您想要的结构流。看看机身内部的肋是如何根据空心零件的一般规则设计的：包括孔。这允许您的流体流入每个角落，而不是阻塞流动。这还可以将所需的入口和出口数量从每个腔室一个减少到每个部件一个。

塑料特性

请记住，我们使用热塑性塑料。了解您的热塑性塑料允许什么样的后处理及其机械性能。一些例子：

• APS 可以用丙酮蒸汽平滑。
• 许多塑料可以通过在其玻璃化转变温度或略高于其玻璃化转变温度下烘烤来退火，从而增加强度和层间粘合。
• 在塑料上使用电动工具时，请使用充足的冷却时间和时间，否则，打印件会很快融化！

表面处理

FDM 打印件的表面有些粗糙。要平滑它，有两种一般方法：填充它或平滑它。如果你想把它填满，设计的部分要小一些，如果你把它弄平，增加牺牲的厚度。通常将两者结合起来，先添加身体填充物，然后打磨直到打印材料再次显示出来。如果这样做，请务必检查您的尺码。

如果上面有一层漆层，请记住考虑该厚度：尺寸过小的表面，过大的孔！

^{1 - 这意味着，这里不详细阐述不是 3D 打印独有的后处理的想法。例子是机械地涂漆、涂层或平滑表面。}

进一步阅读/查看

可以从这些播放列表中获得更多信息，尽管它们有时是针对新手的：

• CNC Kitchen (Stefan)：工程师的 3D 打印播放列表
• CNC 厨房 (Stefan)：3D 打印技巧
• Maker 的缪斯 (Angus)：3D Printint 101
• Maker's Muse (Angus)：高级 3D 打印技巧
• Maker's Muse (Angus)：适合新手的 CAD
• Maker's Muse (Angus)：用于 3D 打印的 CAD

在我用来介绍 3D 打印的演示文稿(pdf) 中，我列出了以下几点：

• 结构必须建成从构建平台，只有约45°悬（或小扁桥）。
  • 可以添加支持（通常是自动的），但结果可能是可变的。
  • 改变打印方向可以解决上手问题。
• 填充物部分用于提供额外的强度，部分用于支撑任何屋顶部件。一般来说，印刷品不会是纯色的。
• 特别是小部件可能需要一个边缘来帮助床粘附。
• 设计必须是“流形”才能打印。可以说这是工作流程的一部分，但它可能是非明显故障的原因。

另一个值得一提的细节是 FDM 可以打印的精度，尽管最佳情况下的分辨率约为 0.1 毫米，但由于打印过程中挤出的细丝被挤压的方式，整体精度将更接近喷嘴直径。