Fab Academy 第五周小组作业：3D 打印机设计规则测试

作业目标

本小组作业旨在测试 Bambu Lab A1 mini 3D 打印机的设计规则和性能局限性，评估其在不同材料（PLA Basic 和 TPU95A）下的表现。通过打印三个测试文件（angle.stl与thickness.stl），我们将分析以下关键特性：

• 悬垂（Overhang）：无支撑的最大悬垂角度和桥接距离。
• 壁厚（Wall Thickness）：结构完整的最小厚度。
• 槽宽精度：开槽结构的最小宽度。
• 首层粘结（First Layer Adhesion）：平台调平及材料与打印床的兼容性。

更多小组作业见：https://fabacademy.org/2025/labs/chaihuo/docs/assignment/week-053d-scanning-and-printing/。

测试设备与材料

• 打印机：Bambu Lab A1 mini
  • 打印体积：180 x 180 x 180 mm
  • 喷嘴直径：0.4 mm（默认）
  • 支持材料：PLA、PETG、TPU 等（无需封闭式机身）

带 AMS lite 的 Bambu Lab A1 mini 3D 打印机

看打印机的说明支持多种材料，所以我们买了 2 种材料，想测试不同材料的打印效果。

• 材料：

  • 拓竹 PLA Basic：易打印、刚性好，适合测试精度和悬垂。
  • TPU95A：柔性材料，适合测试柔性结构和桥接性能。

• 切片软件：Bambu Studio（推荐，专为 Bambu Lab 打印机优化）

• 测试文件：

  • [angle.stl](http://academy.cba.mit.edu/classes/scanning_printing/angle.stl)：测试悬垂角度。
  • [thickness.stl](http://academy.cba.mit.edu/classes/scanning_printing/thickness.stl)：测试最小壁厚。

测试文件 3D 模型展示

我们使用 VitePress 将 Markdown 文档转为网页，并在其中嵌入 <model-viewer> 来展示 3D 模型。假设测试文件已放入项目的 public/models 文件夹，具体实现如下：

angle.stl

thickness.stl

注意：为确保模型在网页中正确显示，请将 .stl 文件放入 public/models/ 目录，并在 docs/.vitepress/config.js 中全局引入 <model-viewer> 脚本：

// docs/.vitepress/config.ts
export default defineConfig({
  // Existing configuration...
  
  vue: {
    template: {
      compilerOptions: {
        isCustomElement: (tag) => tag === 'model-viewer'
      }
    }
  },
  
  // Remaining configuration...
})


head: [
  // Existing head elements...
  ['script', { 
    type: 'module', 
    src: 'https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/model-viewer/4.0.0/model-viewer.min.js' 
  }],
  // Remove the legacy script as it's not necessary with the latest version
],

上料失误

我们在收到 PLA 材料的时候，由于购买的是不带料盘的材料，因为缺乏经验，还没把新料装入料盘时，就剪短了料盘固定胶带，结果导致无法安装料盘，这一卷材料无法接入打印机。

切记，换料的时候，在新料装入料盘后，再减掉箭头所示的固定胶带，否则就会像右侧那样“炸盘”，将使你无法安装料盘

后来找来其他的 PLA 材料，才将 2 种耗材都接入了 3D 打印机， 如下图所示，白色 PLA 安排在AMS lite 的 4 号位，TPU 安排在 1 号位。

左边是白色的 PLA 材料，右边橘黄色的是比较软的 TPU 材料

打印机可以通过料盘上的电子标记识别材料的颜色和类别，如下图所示。

上料后打印机识别出了材料类别和颜色

测试过程

1. 准备工作

1. 检查打印机状态：
   • 确保 Bambu Lab A1 mini 已组装完成并通过自检。
   • 校准打印床（使用 Bambu Studio 的自动调平功能）。
   • 清洁打印平台（推荐使用 PEI 纹理板，适合 PLA 和 TPU）。
2. 安装耗材：
   • 安装白色 PLA Basic 到 AMS lite 4 号位，TPU95A 到 1 号位 。

2. PLA 切片配置

使用 Bambu Studio 进行切片，针对 PLA 和 TPU 设置不同的参数，我们使用了 0.4mm 的喷嘴。

PLA Basic 设置

• 层高：0.2 mm（平衡精度与速度）
• 填充密度：20%（测试结构强度）
• 打印速度：50 mm/s
• 喷嘴温度：250°C（根据拓竹 PLA 推荐）
• 床温：60°C
• 支撑：关闭（测试无支撑性能）
• 首层设置：
  • 速度：20 mm/s
  • 高度：0.25 mm

在对 angle.stl 文件进行设置，我们关闭了支撑，以此考察在大角度悬垂的情况下的表现。

在准备标签进行打印材料、精度、强度、速度、支撑等的设置

在打印前对 angle.stl 文件进行切片，给出了报告，并给出了耗材消耗的重量，打印时间等信息。

切片报告的总预估给出

对thickness.stl进行设置。

打印前对 thickness.stl 文件进行切片，可以看到右侧比较薄的 3 个薄片（0.3mm，0.2mm，0.1mm）因为小于最小可打印厚度，变成半透明，这意味着这部分内容将无法打印。

启动打印

启动打印，打印文件通过网络传输到打印机。

启动 angle.stl 的打印，提示需要 42m35s。

启动 thickness.stl 的打印，提示需要 21m45s

3. 打印过程

打印 PLA 材料的测试件：

- 依次打印 `angle.stl`、`thickness.stl` 。
- 记录每件打印时间和任何失败情况（如翘曲、断裂）。

打印文件被通过网络传输到了 3D 打印机，打印机开始预加热

TPU 材料打印失败

在我们完成 PLA 材料的打印测试，准备换料 TPU 材质时，出现了故障，TPU 95A 材料始终无法成功装料。我们再尝试换 PLA 的时候，而且也无法退料。打印机始终提示有料卡在打印头部分，我们推测是上料 TPU 的时候，没有修改温度（TPU 的温度为 200-220℃），而之前使用的 PLC 为 250℃ 可能导致了堵头。这种情况大家都没有经验，所以需要等打印头冷却后拆开查看。

换 TPU 材料时，打印头在换料操作显示堵头，无法继续打印

4. 测试与记录

打印的过程比想象的顺利，打印时间也预估的比较准确，我们成功获得了 2 个测试件的打印样品。

angle.stl 在 30 度以下出现了一些毛刺和不光滑的状况。

打印质量评估，20,10,0 的悬垂面有塌陷而无法确保平整

thickness.stl 如切片预期，有 3 个薄片完全没有被打印

打印质量评估，3 个在切片时被忽略的薄片没有出现在打印样品上，但槽孔都齐了

悬垂与桥接

• 测试方法：
  • 检查 angle.stl 上不同角度的悬垂质量。
• 记录表：

悬垂角度（度）	悬垂面质量
90	完好
80	完好
70	完好
60	完好
50	完好
30	良好，边缘有轻微凸起
20	良好，边缘有轻微凸起
10	有明显毛刺
0	有堆积且不平整

壁厚

• 测试方法：
  • 检查 thickness.stl 上不同厚度的壁是否完整。
• 记录表：

设计壁厚 (mm)	实际壁厚 (mm)	偏差 (mm)
0.1	未打印
0.2	未打印
0.3	未打印
0.4	0.5	0.1
0.5	0.5	0
0.6	0.6	0
0.7	0.7	0
0.8	0.8	0
0.9	0.9	0
1	1	0
2	2	0
3	3	0

槽宽精度

• 测试方法：
  • 在 thickness.stl 中测量槽宽的实际尺寸。
• 记录表：

设计槽宽 (mm)	实际槽宽 (mm)	偏差 (mm)
0.1	只在表面留下浅线痕迹	0.1
0.2	大约 0.1	0.1
0.3	约 0.2	0.1
0.4	约 0.3	0.1
0.5	0.4	0.1
0.6	0.6	0
0.7	0.7	0
0.8	0.8	0
0.9	0.9	0
1	1	0
2	2	0
3	3	0

首层粘结

• 测试方法：
  • 检查每个模型的首层是否平整、无翘边。
• 记录表：

文件	材料	首层质量（优/良/差）	备注
angle.stl	PLA	优
thickness.stl	PLA	优

总结

通过此次测试，我们了解了 Bambu Lab A1 mini 在 PLA 材料下的设计规则和性能局限，为后续项目提供了宝贵的参考。