3D打印对象与3D打印支撑结构

在某些3D打印工艺中支撑结构是必不可少的东西，一方面，他们对于具有悬垂或桥梁的模型是必要的。另一方面是他们增加了材料成本，增加了更多的后处理工作，并且损坏模型的表面。
因此，正确的获得3D打印支撑结构是3D打印复杂模型的一个非常重要的方向。

一、什么样的模型需要添加支撑结构

模型添加支撑主要是为了防止在打印过程中材料下坠，影响模型打印的成功率。
在这里，需要首先说明一个概念——3D打印中的45度角原则。通俗来讲就是要不要添加支撑需要看模型有没有悬空部分，悬空部分是否大于45度。
如果悬垂物与垂直方向倾斜的角度小于45度，那么你可以不使用3D打印支撑结构打印该悬垂物，反之，如果与垂直方向成45度以上，则需要3D打印支撑结构。

具体如下图所展示的字母Y和T，字母Y中的两个突出部分相对于垂直方向具有小于45度的角度，因此，如果你想打印字母Y，你可以无需添加支撑结构。
字母T中的悬垂与垂直方向成90度角，所以你必须使用3D打印支撑结构打印字母T。

没有3D打印支撑结构，字母T将无法正确打印，将会是如下一团糟的情况。

同时，也包括我们之前所说的模型摆放方向，不同的摆放方向会需要不同的支撑，添加支撑的要求也不一样。

部分3D打印工艺中需要为打印零件添加支撑结构，以防止零件卷曲和翘曲，例如在使用激光熔化成型技术（SLM）加工金属零件时，通常需要为悬伸结构添加支撑；光固化成型技术（SLA）3D打印中，也存在着需要添加支撑结构的情况。

二、3D打印支撑结构的缺点

1）3D打印支撑结构增加材料成本
支撑结构需要额外的材料，并且在打印后将它们移除并丢弃。因此，你使用的每一点3D打印支撑结构都会增加模型的成本。
2）3D打印支撑结构增加打印时间
3D打印支撑结构的添加，意味着打印的东西变多，相应的打印时间也随之增加。
3）3D打印支撑结构增加后处理工作
3D打印支撑结构不是模型的一部分，它们用于在打印期间支撑模型的各个部分。因此一旦打印结束，要在模型准备就绪之前将支撑结构移除。
4）3D打印支撑结构损坏模型的风险
3D打印支撑结构经常粘在模型的壁上，这是为悬垂和桥梁提供支撑的**方法。如果在移除3D打印支撑结构时不小心，它们可能会在模型表面留下瑕疵。最坏的情况，部分模型可能会与3D打印支撑结构一起中断。

左：打印支撑。中：支撑移除造成损害。右：支撑移除没有太大损害。

三、如何巧妙去除支撑结构

拆支撑主要是要有耐心，可先尝试用手指打破那些3D打印支撑结构，要温柔、很温柔，如果你这样做，大多数支撑结构应该很容易脱落。
遇到结构复杂的，则可以采用偏口钳或者刀进行拆除。砂纸也是一种很好的去除工具。使用高砂砾砂纸（220至1200）进行湿磨砂将去除3D打印支撑结构，还可以抛光模型。

选对支撑材料也很关键，支撑材料可以选择水溶性材料。这一点主要针对双喷头独立加热的3D打印机，一个用来喷出模型材料，另一个用来喷出支撑材料。两种材料特性不同，打印完之后，只需将模型浸入水中或柠檬烯中即可冲洗掉支撑结构。

这种移除降低了模型损坏的风险，在使用之后容易处理，非常适合复杂模型的打印。
总而言之，使用3D打印支撑结构存在重大缺陷。因此，这是另一条经验法则：尽量减少3D打印支撑结构的使用，在必要时添加它，并在添加支撑时注意方式方法。或者也可选择其他打印工艺，例如选择性激光烧结工艺（SLS），尼龙材料打印，则无需添加支撑结构。
3D打印技术本身就是一项非常节省成本的工艺技术，如果能实现所有3D打印工艺的无支撑化，制造业将实现真正的“零损耗”。