3D打印之桥式打法

3D打印中，打印支撑一般费时费料。对于一些模型，其实用桥式打法（Bridging）取代支撑，就可以达到同样的效果，而且省料省时省事。

什么时候用桥式打法？

顾名思义，就是对于类似下面桥梁的结构。梁虽然悬空，但梁下可以不用支撑。

图：适用于桥式打法的结构

复杂一点的例子，Thingiverse上的这个魔方由3个相同的部件构成，打印时是按照右边紫色/橙色的方向放置的，不需要支撑。

图：魔方及其部件

本文后面还有其它的例子，比如墙上的窗户或者镂空的孔。

桥式打法的过程

当然是直接飞线过去。下面是两个例子。

图：魔方桥式打印过程 图：立面上六边形孔的打印过程

桥式打法中的问题

典型的问题就是塌陷。如下面两个例子所示（照片是将物件放倒了拍的，但打印时是立着的）。

图：墙上的“窗”及缺陷（打印时是立着的） 图：墙上的六边形孔及缺陷（打印时是立着的）

问题分析

从前面六边形孔的打印过程的图中，看到“梁”的底面的填充率似乎不是100%。实际上是这样吗？让我们在切片软件（Simplify3D）中看看打印头的路径。

图：桥梁底面的打印路径

上图中可以看到桥梁底面和填充层的差别。这说明，桥梁底面确实是底面的打法。

但是，折线式的填充打法，即使填充100%，对于悬空的梁仍然是不稳定的。

桥式打法的优化

最理想的打法是在打印“桥梁”底面时，所有的线都是直线飞跃“桥墩”的。这样能对桥梁底面提供最高强度的支撑。

增大外圈数

一种办法是加大外圈数。如下图所示，飞跃“桥墩”的直线由4根变成了6根。

图：加大外圈数

但当物件厚度不够时，设置的外圈数不一定能生效。比如下图中，设置的外圈数是5；但对于中间的那个图，理论上应该可以飞8条直线，但实际上只飞了6条直线。

图：外圈数为5时的圆柱形桥梁的打印路径

同心圆填充

前面的六边形孔在设置外圈为4时，也只能飞6根线。如果同时还设置同心圆填充，则可以飞满8根线（对于当前的厚度，最多8根线）。

图：同心圆填充

两者的差别

两种方案哪个好？——不能一概而论。物件形状/厚度不同，或填充率设置不同，都有可能导致不同的结果。下面是一个方形桥梁结构的打印路径。

图：外圈数2，同心圆填充 图：外圈数5，直线填充

上面的两种设置中，虽然都是10根飞线构成桥梁底面，但可以看到后者更好。因为后者的10根线是全部从桥墩上跨越的；而前者，中间的4根线由于没有落在“桥墩”上，并不能提供支撑，反而是负担。

结语

对于有桥梁桥墩式的结构（包括窗、立面上的多边形孔等），我们可以用桥式打法来避免使用支撑。要点是让飞线直接跨越“桥墩”，但两端要附着在“桥墩”上。使用的手段包括增大外圈数，使用同心圆填充等。具体效果可能取决于模型形状甚至软件算法，所以在不确定时可以先在切片软件中预览路径。

顺便说一句，如果不想让桥梁相关的设置应用到整个模型上，可以酌情使用分区间设置（不同的层高/范围使用不同的设置）

下图是优化设置后的测试模型成品。

图：圆柱形及方形桥式结构成品

至于桥梁的最大跨度，取决于材料，层高/线宽，打印速度等多种因素。对于最常用的0.2mm层高的PLA，常规设置下，实测20~30mm是问题不大的。