備印模型

匯出並優化 3D 模型以為加成製造。此技能涵自 CAD/建模軟體匯出至網格修、可印性析、支持生、切片器配之全流。確模型為流形、有足壁厚、為強度與印質適向。

用時

• 自 CAD 軟體（Fusion 360、SolidWorks、Onshape）或 3D 建模具（Blender、Maya）匯出模型以 3D 印
• 送切片器前驗既 STL/3MF 文件可印
• 解模型切片或印敗
• 為強度、表面終光、最少支持材優部位向
• 備有特定強度或公差所需之機械部
• 保可印性而換模格式（STL、3MF、OBJ）

入

• source_model：CAD 文件或 3D 模型文件之徑（STEP、F3D、STL、OBJ、3MF）
• target_process：印程型（fdm、sla、sls）
• material：欲印材（如 pla、petg、abs、standard-resin）
• functional_requirements：載向、公差所需、表面終光所需
• printer_specs：建體、噴嘴徑（FDM）、層高之能
• slicer_tool：目標切片器（cura、prusaslicer、orcaslicer、chitubox)

法

1. 自源軟體匯出模型

匯出 3D 模型以宜印之格：

為 FDM/SLA：

# If starting from CAD (Fusion 360, SolidWorks)
# Export as: STL (binary) or 3MF
# Resolution: High (triangle count sufficient for detail)
# Units: mm (verify scale)

# Example export settings:
# STL: Binary format, refinement 0.1mm
# 3MF: Include color/material data if using multi-material printer

得：模型文件以宜解析匯（機械部 0.1mm 弦容差，有機形 0.05mm）。

敗則：察模型已全定（無構造幾何）、無缺面、諸組件可見。

2. 驗網格完整

察網格為流形且可印：

# Install mesh repair tools if needed
# sudo apt install meshlab admesh

# Check STL file for errors
admesh --check model.stl

# Look for:
# - Non-manifold edges: 0 (every edge connects exactly 2 faces)
# - Holes: 0
# - Backwards/inverted normals: 0
# - Degenerate facets: 0

常見問題：

• 非流形邊：多面共邊，或邊唯一面
• 孔：網格表之缺
• 反法線：模型內外反
• 交面：自交幾何

得：報示 0 誤，或誤可修。

敗則：自動或手修網格：

# Automatic repair with admesh
admesh --write-binary-stl=model_fixed.stl \
       --exact \
       --nearby \
       --remove-unconnected \
       --fill-holes \
       --normal-directions \
       model.stl

# Or use meshlab GUI for manual inspection/repair
meshlab model.stl
# Filters → Cleaning and Repairing → Remove Duplicate Vertices
# Filters → Cleaning and Repairing → Remove Duplicate Faces
# Filters → Normals → Re-Orient all faces coherently

若自動修敗，返源軟體修建模誤（重合頂點、開邊、疊體）。

3. 察壁厚

驗所擇程之最小壁厚：

程之最小壁厚：

Process	Min Wall	Recommended Min	Structural Parts
FDM (0.4mm nozzle)	0.8mm	1.2mm	2.4mm+
FDM (0.6mm nozzle)	1.2mm	1.8mm	3.6mm+
SLA (standard)	0.4mm	0.8mm	2.0mm+
SLA (engineering)	0.6mm	1.2mm	2.5mm+
SLS (nylon)	0.7mm	1.0mm	2.0mm+

# Check wall thickness visually in slicer:
# - Import model
# - Enable "Thin walls" detection
# - Slice with 0 infill to see wall structure

# For precise measurement, use CAD software:
# - Measure distance between parallel surfaces
# - Check in critical load-bearing areas

得：諸壁達所擇程之最小厚。薄壁標待察。

敗則：返 CAD 增壁，或：

• 換較小噴嘴（FDM）
• 用「察薄壁」切片器設
• 為原型受減強度

4. 定印向

擇向以優強度、表面終光、支持用：

向決矩：

為強度：

• 向之使層線垂於主載向
• 例：拉力下之托架 → 立印使層沿載軸疊

為表面終光：

• 最大/最顯之面平於床（最少階梯）
• 關鍵尺對 X/Y 平面（高於 Z 之精）

為最少支持：

• 減 >45°（FDM）或 >30°（SLA）之懸
• 可時平面置床

載向析：

If part experiences:
- Tensile load along axis → print with layers perpendicular to axis
- Compressive load → layers can be parallel (less critical)
- Bending moment → layers perpendicular to neutral axis
- Shear → avoid layer interfaces parallel to shear direction

得：擇向附明確之強度、終光、支持權衡之因。

敗則：若無向滿諸需，依序分優：功能強度 → 尺精 → 表面終光 → 支持最少。

5. 生支持結構

為懸配自動或手支持：

支持角閾：

• FDM：垂之 45°（部分橋至 60° 可）
• SLA：垂之 30°（橋能少）
• SLS：無需支持（粉床支）

支持型：

樹支（FDM，建議）：

• 與模較少接點
• 易除
• 宜有機形
• 配：枝角 40-50°，枝密中

線支（FDM，傳統）：

• 對大懸更穩
• 多接點（除難）
• 配：格模式，密 15-20%，介面層 2-3

重支（SLA）：

• 為重部之較厚接點
• 表面留痕之險
• 配：接徑 0.5-0.8mm，密依部重

介面層：

• 支與模間加 2-3 介面層
• 減表面痕
• 略易除

# In slicer (PrusaSlicer example):
# Print Settings → Support material
# - Generate support material: Yes
# - Overhang threshold: 45° (FDM) / 30° (SLA)
# - Pattern: Rectilinear / Tree (auto)
# - Interface layers: 3
# - Interface pattern spacing: 0.2mm

得：支生於諸逾閾角之懸，預覽示無浮幾何。

敗則：若自動支不足：

• 於關鍵區加手支強制
• 增薄懸近之支密
• 若支不可行，分模並段印

6. 配切片器配

設程適之參：

FDM 層高：

• 草稿：0.28-0.32mm（速、層可見）
• 標準：0.16-0.20mm（質速平衡）
• 細：0.08-0.12mm（順、緩）
• 規：層高 = 噴嘴徑之 25-75%

SLA 層高：

• 標準：0.05mm（平衡）
• 細：0.025mm（微縮、高細）
• 速：0.1mm（原型）

諸程之關鍵參：

FDM：

layer_height: 0.2mm
line_width: 0.4mm (= nozzle diameter)
perimeters: 3-4 (structural), 2 (cosmetic)
top_bottom_layers: 5 (0.2mm layers = 1mm solid)
infill_percentage: 20% (cosmetic), 40-60% (functional)
infill_pattern: gyroid (FDM), grid (basic)
print_speed: 50mm/s perimeter, 80mm/s infill
temperature: material-specific (see select-print-material skill)

SLA：

layer_height: 0.05mm
bottom_layers: 6-8 (strong bed adhesion)
exposure_time: material-specific (2-8s per layer)
bottom_exposure_time: 30-60s
lift_speed: 60-80mm/min
retract_speed: 150-180mm/min

得：配以程適之默設，依特定材/模需修。

敗則：若不確參，自切片器之「標準質」默配始於所擇材，再迭。

7. 逐層預覽切

察切之 G-code 問題：

# In slicer:
# - Slice model
# - Use layer preview slider to inspect each layer
# - Check for:
#   * Gaps in perimeters (indicates thin walls)
#   * Floating regions (missing supports)
#   * Excessive stringing paths (reduce travel)
#   * First layer: proper squish and adhesion
#   * Top layers: sufficient solid infill

預覽之紅旗：

• 實區之白缺：壁過薄於當前線寬
• 大距之行：增回抽或加 z-hop
• 首層不擠：Z-offset 下調 0.05mm
• 頂層稀：增頂實層至 5+

得：預覽示連周長、適填、淨行、無顯缺。

敗則：調切片器設並重切。常修：

• 薄壁缺 → 啟「察薄壁」或減線寬
• 橋差 → 減橋速至 30mm/s，增冷
• 拉絲 → 增回抽距 +1mm，減溫 -5°C

8. 匯出 G-code 並驗

存切之 G-code 附描述名：

# Naming convention:
# <part_name>_<material>_<layer_height>_<profile>.gcode
# Example: bracket_petg_0.2mm_standard.gcode

# Verify G-code:
grep "^;PRINT_TIME:" model.gcode  # Check estimated time
grep "^;Filament used:" model.gcode  # Check material usage
head -n 50 model.gcode | grep "^M104\|^M140"  # Verify temperatures

# Expected first layer temp:
# M140 S85  (bed temp for PETG)
# M104 S245 (hotend temp for PETG)

印前清單：

• 床平且清
• 正材已載且乾
• 溫合材所需
• 首層 Z-offset 已校
• 餘料/樹脂足
• 印時宜監督謀

得：G-code 文存附嵌元數據、溫已驗、印時/料估合理。

敗則：若印時過（>12 時），考：

• 增層高（0.2 → 0.28mm 省約 30% 時）
• 減周長（4 → 3）
• 減填（40% → 20% 為非結構）
• 若大小不關鍵，縮模

驗

• 模型自源軟體以正單位（mm）與比匯出
• 網格完整已驗：流形、無孔、法線正
• 壁厚達所擇程之最小（FDM ≥0.8mm、SLA ≥0.4mm）
• 印向為強度、終光、支持權衡優
• 諸 >45°（FDM）或 >30°（SLA）之懸生支
• 切片器配附宜層高與參
• 逐層預覽已察，無缺或浮區
• G-code 匯出附驗溫與合理印時
• 印前清單已完（床平、材載等）

陷

1. 略網格修：非流形網可切而印敗，含缺或畸層
2. 忽壁厚：薄壁（< 最小）將有缺，劇減強度
3. 誤強度向：拉力部以層平於載向印致弱層離面
4. 支不足：低估懸角致垂、拉絲、或全敗
5. 首層忽：90% 印敗發於首層——Z-offset 與床附為要
6. 網之溫：每印機/材組獨；常以塔試校溫
7. 層高之過細：小於 2× 層高之細徵不能適解
8. 不預覽切：切片器或作未料決（薄壁缺、怪填）；印前常預覽
9. 材吸濕：濕料（尤 Nylon、TPU、PETG）致層附差、拉絲、脆
10. 支之過信：附支之大懸重部仍可垂——先試小模

參

• select-print-material：依機、熱、化所需擇宜材
• troubleshoot-print-issues：若備之模仍敗，診斷並修印敗
• Model with Blender（未來技能）：自零立優印之 3D 模
• Calibrate 3D Printer（未來技能）：E-步、流率、溫塔、回抽調