家庭3D打印机维护与故障解决方法

孙昱放

（西安交通大学附属中学，陕西 西安 710054）

家庭3D打印机维护与故障解决方法

孙昱放

（西安交通大学附属中学，陕西 西安 710054）

家庭3D打印机在使用过程中比较容易出现各种机械故障或打印质量下降等现象，使用者必须掌握一些3D打印机维修维护方法才能保证打印出完美的三维模型，更好地体验3D打印的乐趣。针对主要零部件包括打印平台、打印喷头、加热器、冷却风扇、送丝机、皮带、Z轴丝杆等的常见故障，基本涵盖了3D打印机经常出现的所有故障问题及影响打印质量的各种因素，详细阐述了机械故障维修方法，并全部经过实际验证，简单易行便于操作，具有极强的实用性和参考性。

3D打印机维护；3D打印机故障；打印质量；打印送丝

目前，随着3D打印技术日渐成熟，生产厂家不断增多，3D打印技术可以作为一项基础的制造技术融入各个行业，同时进入普通家庭。家用3D打印机主要是采用熔融沉积制造技术的3D打印机，基于3D打印开源的技术理念，产生了各种形式和各种品牌的产品，并且还有自主进行散件DIY组装，可以更加近距离体验3D技术的神奇世界。在两年的使用过程中，我的3D打印机出现了各种各样的故障问题，不断地学习、查找和摸索中也积累了大量的维修经验和教训，在此把3D打印机使用过程中常见的问题和解决方法总结出来，供大家参考。

一、打印材料

目前主流打印材质主要有两种，PLA（聚乳酸，可生物降解，无毒害）和ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）。它们都是通过熔丝加工，将塑料丝原材料进行加热、塑性、冷却，然后成型。

ABS材料更容易塑性，但会产生有害气体。打印时需加热到220度，更具流动性地进一步填满喷嘴管，挤出比较通畅不容易堵住喷嘴。

PLA材料相比要更环保，打印时需加热到200℃，但其塑性程度有限，不够耐用，使喷嘴堵塞风险更大。有可能会出现鼓起的气泡和膨胀，甚至被碳化，导致挤出不通畅。

每种材料都有它自己的特性，比如熔化温度和出料速度，所以要确保打印机设置的各项数据能支持你所使用的打印材料。作为家庭个人使用的3D打印机，建议采用PLA材料。

二、打印平台

打印平台不平会造成材料与平台底板不容易黏合，第一层有时会无法打印，或打印几层后发现翘边现象，或者打完的模型拿不下来等。

首先要确立打印平台与打印喷嘴的间隙，过大或过小都会有影响。需要及时调整平台高度，用一张纸来做一个快速检测：将你的打印喷头Z轴设置在打印第一层的位置，在打印喷头喷嘴距离打印平台距离大约就是一张纸的厚度，可以采用普通A4纸或广告纸，把纸插入到打印平台和喷头之间，可以顺利抽动纸张，在平台上取3个位置，调整每个位置的打印平台，保证平台与喷嘴的间隙距离。也可以这样，前后左右移动喷头到打印平台的4个角和中心，如果喷头能自由移动而不刮纸张，那么你的打印平台基本上就调好了。

有些3D打印机的打印平台带有热床，可以使首层更好地附着在打印平台上。如果用PLA材料打印，则可以不用加热的打印平台，平台上粘上一层美纹纸即可；如果用ABS材料打印，要确保将你的打印平台预热，预热温度越高越能防止ABS材料在打印过程中卷边翘起。

打印平台变形不平整，导致中间突出或凹陷，可以利用打印软件，将所要打印模型底部加上平铺层，或者在软件设置中加大第一层厚度，都可以使模型更好地粘贴到平台上。

三、打印喷头

打印喷头是最容易产生故障的地方，最常见的就是打印时不出丝，或者出丝量明显不足，或产生断层的问题，当然了这个现象也可能是其他部件的故障导致，遇到这种情况时，需要进行具体分析，逐一排除。

1.首先要判断一下是否是料盘的丝被缠绕卡住，是否是送丝机送丝不畅，还是打印头喷嘴堵塞。

2.若是打印喷头的喷嘴堵塞，要先加热打印头，先把原料从打印喷头上取下（注意：打印材料拔出一定是在打印头加热情况下进行的，不能冷却状态强行拔出，否则会导致堵塞更加严重）。使用小于喷嘴的小钻头或钢丝疏通喷嘴，然后将喷头温度手动调高，手动往进料喉管中挤压丝材，使喷嘴正常出丝，接着拔出丝材，再次插入进料喉管，稍等胶丝熔化后拔出，使半熔化的丝材将喷头中的残留物或堵塞物粘连带出，反复这样操作几次直至出丝通畅。要注意不要将挤出头温度设置超过250℃，过高温度可能导致材料烧焦炭化，堵死喷头。

3.若喷头堵死采用以上方法不能解决时，那需要拆开打印喷头，取下喷嘴、加热块、四氟管和喉管等（拆卸时要注意喉管比较薄，不要强硬拧动易损坏喉管，可以在加热状态下拆卸会比较容易，但是要小心不要烫到手），清理喷嘴及喉管处粘连的材料，冷却后粘连的材料非常不好清理，尤其是螺纹的位置，这里我介绍一个简单方便的办法，可以将喷嘴和喉管有粘连材料的部位用火烧一烧，将粘在上面的材料全部燃烧掉，然后擦净喉管和喷嘴等零件，再重新安装。

4.远程送丝的打印机有时会在喷头快换接头和喉管之间的间隙处出现堵塞，例如V5打印喷头的结构。因为喉管内有聚四氟乙烯软管，快换接头连接送丝机过来的聚四氟乙烯软管，两个软管之间有一段空隙，在丝材更换过程中，拔出的半融化的材料经过此处时略有粘连，慢慢地粘连逐渐堆积最后导致半堵塞状态，影响喷头出丝效果。所以要尽量减小此处间隙。可以在间隙处也放一小段软管，或直接采用直通头，也就是一根送丝软管直接插入到喉管内部，不再分为两段，都可以解决这个问题。

另外，打印喷头上的喷嘴一般是0.2mm～0.4mm，最常用的是0.4mm，使用时间长之后会有磨损，需要及时更换。

四、喷头加热器

温度不能达到设置要求，无法正常打印。这时要检查看看加热棒、温度传感器的引线，和板卡的接插有没有接触不良的问题。或者更换一个新的加热棒进行尝试。

五、冷却风扇

风扇是用来帮助打印头散热器更快的散热，若降温效果不好，会导致打印头内本应是固体的部分丝材受热变软，无法有效地产生挤出力。一般配置的都是塑料材质的小风扇，使用时间长后，风扇有损坏或者出现转动不平衡的震动，带动打印头发生震动，会影响打印效果，若出现以上情况或风力不足时，要及时更换新风扇。

六、送丝机

送丝机挤出力的产生是弹簧的弹力使轴承夹和挤出电机上的铜齿轮将丝材紧紧夹住，挤出电机转动时，铜齿轮通过摩擦力带动丝材前进。而且挤出力通过丝材传递到喷嘴处，才能够真正起到挤出作用。丝材在打印喷嘴处融化成液体，在细小的铜喷嘴管道中流动，其本身的阻力就比较大，送丝机的挤出力仍然足以克服这个阻力，将耗材挤出才能完成打印动作，可以看到饱满的出丝效果。送丝机的回抽动作可以使得打印过程中中断出丝的效果，在不需要出丝的时候电机反转抽丝产生的负压，使得喷嘴口已经融化的材料不会继续流出，才能达到最佳的打印效果。最好能把塑料管的快换接头换成全钢的，增加对塑料管的固定强度，这样瞬间回退时，聚四氟乙烯软管不会与这个快换接头有相对运动，仔细观察会发现，塑料快换接头会有一点点运动，在回退料时都会有延时，会出现材料没完全回退到位，打印头就开始移动，这样打印的物件两实体间，就容易产生细丝连接。

七、皮带

3D打印机正常运作的时候没有太大声音，皮带太紧会有很大的噪音，皮带太松会容易出现丢步。所以要调整好皮带的松紧度才能保证XY方向运动的平稳。皮带安置好之后，可以通过转动滑轮判断是否有太多的阻力。当拉动皮带时，皮带发出比较响的声音，表明皮带太紧了。皮带太紧就会给电机轴和滑轮带来很大压力，必须调松一下。用手前后旋转3D打印机电机滑轮，如果工作台移动前后对称，说明松紧合适，如果向后延时了，代表太松了。一个比较合适的测试方法是用圆柱形模型打印，如果某一边是平的，那就说明这一边所对应的轴皮带太松了，需要调整均匀。

八、Z轴丝杆

Z轴运动的精度和平稳性保证了打印每一层的效果。将打印平台升至最高，然后用手轻触打印平台的基座，在下降打印平台到最低点的整个过程中，手可以感觉到平台在下降过程中的微微振动和下降的均匀性，若是有突然出现的明显跳动和晃动，那就说明那里有异物或丝杠有瑕疵，需要清洁该位置丝杠，并涂抹润滑油。上下几个来回若还有问题，则需要松开丝杆螺母，调整位置直至平台运行平稳。

九、其他故障

1.打印产品表面有点点，不光滑。首先要看是不是打印材料问题，打印材料质量不好或者里面有杂质会出现打印表面不光滑等现象。其次铜喷嘴里面混有杂质导致出丝不光。或者是喷嘴内部加工达不到要求，出现毛糙。需要更换喷嘴。

2.打印过程中有拖丝。拖丝也可能是材料的问题，或者温度过高或者是软件参数配置里面没有设定打印回抽选项，回抽效果好就不会出现拖丝现象，如果拖丝是温度过高所致，需要降低温度，有的拖黑丝为打印材料在喷嘴里面停留过久部分炭化所致。

以上总结了几乎全部的常见机械故障，供大家参考。3D打印机不仅要会玩，还要会修，灵活掌握各种技巧，都能够提升打印质量，在此也感谢3D打印机开源的设计理念，让所有人都能自由享受3D打印的乐趣。

［1］吴海曦，余忠华，张浩，等.面向熔融沉积成型的3D打印机故障声发射监控方法［J］.浙江大学学报：工学版，2016，50（1）：78-84.

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