[筆記] 多一點、少一點 ─ 雷切或 3D 列印卡榫時的預留空間

　　個人在設計作品時，多多少少會加入螺絲孔，或是耍廚想要作一個純粹使用卡榫固定的作品。而當材料的製作是使用雷切或是 3D 列印時，在設計時就要考慮一些眉角，讓螺絲孔或是卡榫能夠符合預期的樣子使用。本篇文章介紹我在使用雷切與 3D 列印的這方面的心得（我也只用過這兩種）

雷切

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　　雷切是利用能量比較高的雷射將材料燒開以將材料製成所需要的形狀，如下圖左示意。下圖右紅線是雷切的經過路線，藍色斜線是實際燒開的部分，是有寬度的。因為是用燒燒燒燒燒的，所以說成品會比原本小一點，所以才能體驗到雷切成品從基材框啦框啦掉下來的快感阿。

如果有卡榫的設計的話，凸頭會比預期的「小」（下圖左），凹頭會比預期的「大」（下圖右），就會造成成品卡榫太鬆，無法卡住。

應對的方法當然就是在設計時，讓會變小的大一點，讓會變大的小一點，也就是考慮雷切時的誤差。我在考量誤差時會偷懶一些，只考慮寬度的變化，不考慮深度的變化。原因如下圖，深度的部分因為上下都會被燒掉，所以畫圖時與加工後的卡榫深度（a 與 b）不會改變；而寬度的部分就會受到影響（x 與 y）。所以我會讓凸頭寬一些，凹頭窄一些，預留被燒掉的部分。

至於要多寬就得要看雷切機與欲加工的基材了，能量、材質、厚度都會影響加工後的寬度。我會先畫一個 10mm x 10mm 的正方形下去切，並測量出來的成品，以我使用密迪板的經驗，會誤差 0.1mm ~ 0.2mm。例如：切出來的成品寬度是 9.76mm 的話，就可以推得一邊要加寬 0.12mm（或是雷切線寬 0.24mm），如下圖。

3D 列印

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　　接著是 3D 列印。3D 列印是藉由加熱塑膠（PLA、ABS等），將融化的塑膠從擠出頭擠出並一層一層堆積而形成成品的加工方式，如下圖左。下圖右紅線是擠出頭經過的路徑，而藍色斜線是實際的寬度。因為融化塑膠的擠出後會攤平在平面上，所以成品會比實際大一點。

接著就可以知道，3D 列印跟雷切相反，卡榫的凸頭會比預期的「大」（下圖左上），凹頭會比預期的「小」（下圖右上），就會讓成品的卡榫卡不進去。同樣的，我只考慮寬度的改變，所以在設計時，凸頭會窄一些（下圖左下），凹頭則會寬一些（下圖右下），預留融化材料的延展空間。至於寬度也同樣要看加熱程度與擠料速度，最好還是先經過測試找出誤差，我常使用的 3D 列印機是成品會寬 0.3mm，所以一邊要變窄 0.15mm。

總結

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　　雖然雷切與 3D 列印的加工過程中會有些許的誤差，在成品的外觀上並不會有太大的影響，然而這些不到 1mm 的誤差卻會造成卡榫能否成功接合，不過也只有在卡榫的設計上需要考慮。
　　至於孔的部分，以雷切為例，都要設計的比較小一些（如下圖），假設單邊誤差是 0.12mm，則每邊要小 0.24mm；圓孔的話可以視為特別的正方形，則直徑縮短 0.24mm 或是半徑縮短 0.12mm；3D 列印的話當然就是要大一些，之前某次因為沒有考慮到誤差，所有螺絲通孔都變攻牙孔，鎖到手痠。

　　之前有想過可以將部件稍微放大或縮小，但是要考慮到部件之間或是部件上的孔洞之間的距離也會被放大或縮小，如果該部件是要搭配固定大小的零件，就要考慮這種方法是否可行了。