列印替換零件:照片 → STL → 成品

白色表面上的黑色塑膠零件
圖庫照片: Mastars / Unsplash · 圖片來源

洗碗機的碗架卡扣斷了。製造商好幾年前就不賣了,二手刊登來自只有兩則評價的賣家,而另一個選擇是買一台新的洗碗機。這正是 3D 列印為之而生的工作,流程有三個步驟:照片、STL、成品。

步驟 1:拍攝並測量損壞的零件

你不需要掃描器。你需要的是:

如果零件斷成兩塊,請拍攝它們拼在一起的樣子。如果完全缺少一塊,請拍攝配合的零件,並描述缺少了什麼。

用一句話寫下零件的功用。「把下層碗架滾輪固定在軌道上;卡入式,承受裝滿碗盤的碗架重量。」這句話決定了材料。

步驟 2:取得 STL

發布照片與尺寸,並說明你需要建模。提供 CAD 服務的製作者會報兩項價格:建模與列印。對於簡單的機械零件(卡扣、旋鈕、有幾個孔的支架),建模通常很快。他們會在列印前把 STL 或算圖寄給你,讓你對照原件檢查尺寸。

值得要求的兩件事:

「做得稍微強一點。」 原件斷了。以 PETG 列印、並在故障處加厚截面的替換件,通常能比原件更耐用。製作者可以在裂痕開始的地方加上圓角。

「把檔案寄給我。」 工作完成後,STL 歸你所有。下次零件壞掉時,就可以直接重印,不需要建模步驟,找任何製作者都行。

如果你已經有檔案(現在有些製造商會公布備品的 STL,社群也會張貼常見家電的檔案),就跳過這個步驟並直接上傳。請說明單位。

步驟 3:列印

材料對替換零件的重要性勝過其他一切,因為原件幾乎可以確定是以比 PLA 更堅韌的材料射出成型的。

請要求讓層紋橫跨負載方向,而不是順著負載方向列印。製作者都懂這點;一句「這個是垂直卡入並承受重量」就足以讓他們擺對方向。

什麼會影響價格與等待時間

替換零件通常很小,所以列印本身往往落在製作者的單件最低收費或接近最低收費。會改變報價的因素:

因素 影響方向
材料 PETG 是日常之選;尼龍與 ABS/ASA 會推高價格
建模 沒有檔案時需要;報價中會多一項
大小與體積 零件越大,材料越多,價格越高
交期 急件會推高價格;彈性的日期有幫助
運費 取決於距離與重量;附近的製作者可能在總成本上勝出

製作者會在報價中註明交期,所以你可以並排比較交貨時間。如果你需要得急,請說明,並預期會有加價。

詢問能不能在同一塊列印板上多印一個備用的。你會希望抽屜裡有一個備品。

適合的零件

碗架卡扣與滾輪、抽屜滑軌與擋塊、吸塵器的支架與門閂、家電旋鈕與轉盤、百葉窗與窗簾五金、玩具與遊戲配件、電池蓋、鉸鏈銷、理線夾、工具箱隔板、三腳架與固定座轉接件、車內卡扣與飾板扣件。

不適合的零件

任何必須在高溫下仍符合食品安全的東西、任何承受壓力的東西、車輛上任何結構性的零件、墊片與密封件,以及薄於約 1 mm 的零件。好的製作者會告訴你什麼時候列印是錯誤的答案。

已停產的零件用 3D 列印重製:該寄給製作者什麼

老玩具少了電池蓋。老擴大機的腳墊裂了。車內飾板的卡扣斷了,而經銷商說這個零件早在好幾年前就停產了。沒有人上傳過它的檔案,因為還沒有其他人需要過。

這是很常見的情況,而且是可以解決的。這個主題大多數的搜尋結果是寫給工廠看的,而這一篇是寫給手上有一個壞零件的個人。

製作者如何重製沒有檔案的零件

不論是工業級的代工廠還是獨立製作者,流程都一樣:

  1. 擷取形狀。 簡單的零件用數位游標卡尺。複雜的曲面零件則用 3D 掃描或攝影測量。3ERP 稱掃描是「複製既有零件最有效率的方法之一」,而游標卡尺則是量測關鍵尺寸的備案(3ERP)。
  2. 在 CAD 中建模。 測量結果會變成乾淨、可列印的模型,而不是帶著損傷痕跡的粗糙複製品。
  3. 修正弱點。 如果原件是在尖角處斷裂,新零件可以在那裡加厚或加上圓角。Pea3D 稱之為失效分析:「強化應力集中處」(Pea3D)。
  4. 試裝。 在列印最終零件前,先做一次快速的試印來檢查尺寸(3ERP)。
  5. 以合適的材料列印最終零件。

你付的錢,步驟 1–3 與列印同樣重要。對於單件委託,建模時間通常是報價中最大的一部分。

該寄什麼

製作者能看到的越多,需要猜測的就越少。

內容 原因
損壞的零件,所有碎片 這是最好的參考。請詢問製作者是否希望你寄給他們
每個面的照片,並放在尺旁邊 讓製作者在收到任何郵件之前就能報價
關鍵特徵的尺寸 孔距、卡扣寬度、軸徑:任何必須吻合的尺寸
配合的零件,或安裝位置的照片 配合度取決於另一半
物品的品牌、型號與年份 有時網路上會有圖面或爆炸圖
它的功用,以及壞掉的原因 負載、熱、日曬、彎折

如果零件是對稱的,或你有一個沒壞的對應件(右邊的卡扣壞了,而左邊的還在),請一併寄出。鏡像複製一個完好的零件,比重建一個壞掉的零件更好。

何時不該列印

有些零件,在沒有原始規格的情況下,不該由任何人重製。英國政府一份關於列印家電備品的報告,將火災、觸電以及機器無法停止,列為未經授權零件的危害(BEIS 2020/039)。

請不要委託列印以下零件的複製品:

對於這些零件,請尋找專業的二手零件供應商,或能依規格作業的工程公司。

還有一點:複製的是功能,而不是品牌。請不要在新零件上放製造商的標誌與商標。

連製造商也這麼做

Whirlpool 在 2018 年宣布將依需求列印備用零件。其消費者服務副總裁將「零件過時與短缺問題」列為理由(3D Printing Industry)。列印已停產的零件,是一種正常的維修方法。

維修權的實務面

製造商越來越被要求必須持續供應零件,但「有供應」與「價格合理」是兩回事,而且較舊的機器本來就不在規範之內。列印零件填補了這個缺口。如果你想檢查報價,價格指南說明了哪些因素會影響報價;當你備齊照片後,就發布零件委託,並說明你需要建模。

常見問題

我需要 3D 檔案才能請人列印零件嗎? 不用。製作者可以根據損壞的零件、照片與尺寸來建模。預期要支付建模的時間費用。

我應該把損壞的零件寄給製作者嗎? 對於複雜的造型,這很有幫助。請先談好,並在寄出之前先拍照。

複製品會和原件一樣堅固嗎? 取決於材料與列印方式。列印零件在層與層之間可能比較弱,所以請告訴製作者受力的方向。SLS 尼龍最接近成型零件的性質。

我可以訂購不只一個嗎? 可以,而且值得這麼做。模型一旦建好,多印幾份只需要列印時間。請詢問製作者是否也會交出模型檔,這樣下次你就有了。

手上有照片與尺寸了嗎?免費發布已停產零件的委託,讓製作者來報價重製。

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