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与乐高兼容的积木需要哪种分辨率?

我发现了一个关于某人使用 Ultimaker为他们的乐高小人仔 3D 打印设备的故事。 (文章是荷兰语,但附有照片)。

我注意到他们制作的不是实际的连接砖,而是小人仔使用的工具。即便如此,之后还是需要一些锉刀和dremel来使它们合适。

有人告诉我,要使某些东西与真正的乐高正确连接,需要非常精确地调整机器。

那么,打印与普通乐高积木连接的积木需要什么分辨率?

2个回答

这实际上更多是关于校准而不是分辨率——校准不良的打印机会出现尺寸错误,从而阻止与真正的乐高积木或其他印刷积木匹配。

此外,“分辨率”对于 3D 打印机来说是一个令人难以置信的负载术语,因为它可能意味着很多不同的东西。但我们现在不需要深入研究。真的有两件大事需要担心:层高和挤压宽度。

0.1mm或0.2mm的层高应该没问题。较粗的层可能会遇到表面光洁度问题,使砖难以组装或拆卸。对于此应用,可能没有太多理由将其细化到 0.1 毫米以下。只要调整得当,几乎所有 FFF 打印机都可以打印 0.1 毫米的层高。

任何具有“正常”喷嘴尺寸的典型家用 FFF 打印机都可以打印出足够精细的砖块。它只需要很好地调整。标准乐高积木中最小的“必备”功能是四周的 1.6 毫米厚壁。 FFF 打印机的典型最小可打印特征尺寸是挤出宽度的 2 倍,因为切片机将在形状的内边缘和形状的外边缘放置一条路径。 (一些切片机将允许单次挤压功能,但通常不建议这样做,因为它会制作薄弱的零件。)

那么,挤压宽度是多少呢?它是可调节的,不同的切片器会自动推荐不同的值,但作为安全的经验法则,它需要在喷嘴尺寸的 1 倍到 2 倍之间。不同切片机中的一些体积计算怪癖可能会鼓励更大或更小的尺寸,因此有时人们建议 [挤出宽度 = 喷嘴尺寸 + 层高] 特别是 Slic3r。这是非常特定于系统的。

假设您有最常见的带 0.4 毫米孔口的喷嘴,并将挤出宽度设置为 0.4 毫米,切片机应该在乐高积木的壁上放置四根线。那很好。

棘手的地方在于,如果您的挤出宽度不能均匀地划分为 1.6 毫米。假设您使用 0.6 毫米的挤出宽度进行打印。零件的壁上有足够的空间来放置两个完整的 0.6 毫米周长线……但随后会在中心留下 0.4 毫米宽的间隙。您不能将另一根 0.6 毫米的股线放入 0.4 毫米的间隙中。不同的切片器以不同的方式处理这种情况。有些会在墙壁之间留下空白空间,你会得到一个非常弱的印刷品。有些人会将过多的塑料混入间隙中,随着多余材料在每一层上堆积得越来越多,导致打印质量不佳。有些人会推动一个小于命令的链,以尝试正确填充体积。

因此,对于小特征的一般建议是确保您的挤压宽度以合理的次数进入零件的最小厚度。

  • [特征尺寸/挤压宽度 < 2] 不好
  • [特征尺寸/挤压宽度=2] GOOD
  • [2 < ​​特征尺寸/挤压宽度 < 3] 不好
  • [特征尺寸/挤压宽度> 3] GOOD

虽然这些会因切片机而有所不同——像 Skeinforge 这样的老切片机往往比新切片机有更多的问题。在实践中你应该做的是检查你的切片机的打印预览器,看看它是否在股线之间留下了间隙。然后调整挤出宽度和周长/壳数以尝试获得智能输出。有一些试验和错误。

最小的“好用”功能是紧密贴合,因此砖块可以正确咬合,而 IIRC,0.1 毫米对于此来说太大了。
0.1 毫米的公差是否足够取决于塑料——尼龙,当然,PLA,不。 ABS(像真正的乐高积木)可能没问题。我见过的大多数面向 3DP 的砖块设计都修改了一些设计细节,使它们更适合更宽松的公差。
也就是说,如果您专门调整以一遍又一遍地打印单一类型的东西,则可以始终如一地达到 +/-0.05 毫米或更好。典型的家用/业余爱好者 3d 打印机中的运动系统分辨率为 10 微米,塑料体积控制精度增加了一点差异。例如,实际乐高积木之间的设计间隙为 0.1mm,因此 0.05mm 就足够了。
环顾四周的一些人说,乐高的模具公差为 0.005 毫米,这显然意味着成品零件的公差为 0.01 毫米。
是的,我们根本不会用业余爱好者 FFF 打印机来解决这个问题。我认为人们制作自己的积木通常会容忍“快感”的一致性稍差一些。
我用 PLA 打印了几个块,使用 0.4 个喷嘴;打印机没有完美调整,但块仍然适合,勉强。因此,通过非常仔细的调整,它可能会正常工作。

我有关于在此处打印乐高积木的注意事项:

https://www.thingiverse.com/thing:3424550

结果是,您希望将砖模型边缘的壁厚对齐,以匹配打印机喷嘴厚度的精确倍数。这比使用与实际乐高尺寸完全匹配的 STL 文件更重要,因为无论如何,您的切片机和打印机不太可能匹配这些尺寸。正因为如此,您需要对积木进行其他调整,以帮助它们相互配合并与真正的乐高积木完美搭配。

此外,虽然众所周知乐高积木使用 1.6 毫米的“乐高单元”作为其标准边缘厚度,但人们不太了解他们如何使用额外的 0.1 毫米“游戏系数”来帮助积木更好地组合在一起。根据我的测试,这个游戏因素从边缘的两侧移除,这样标准的乐高边缘壁应该是 1.4 毫米厚。

将所有这些放在一起,我发现使用 .4mm 喷嘴时要瞄准 1.2mm 边缘,使用 .5mm 喷嘴时瞄准 1.5mm 边缘。

或者,一个 0.4 毫米的喷嘴可以通过仅使用 1 条线作为外壁并填充剩余的 0.6 毫米厚度来制作真正的 1.4 毫米乐高边缘。就我个人而言,我不想只使用 1 条线作为墙壁,而且 1.5 倍的喷嘴直径也是我相信填充工作良好的最低限度,这也使这个计划成为一个挑战。

我链接到的东西实际上是一个可定制的积木生成器,它可以让您进行微调并帮助您根据您的打印机、切片机和设置以及您的材料创建积木 STL 模型,这些模型将打印良好并适合其他积木.

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