【霍尔榜】金属3D打印中E-Stage支撑到底有何魔力？

• 从事3D打印行业的朋友都知道，E-stage技术的领先者是玛瑞斯。这里我们要重点聊一下E-stage支撑的应用与探讨。现在3D打印行业用最多的，基本上是块状支撑和实体支撑，我们发现E-stage有比块状支撑和实体支撑很多好处，它不仅可以提高效率，还可以原材料等优势。但E-stage支撑单独应用的时候也是有一些弊端。E-stage支撑到底有哪些特点，块状支撑和实体支撑配合应用时我们怎么应用更便捷。

2022年6月16日下午2：30分，来自鑫精合激光科技发展（北京）公司、选区熔化工艺总师李会敏做客霍尔榜直播间， 围绕E-stage支撑技术难点在线案列拆解，解决大家在3D打印方面可能会遇到的一些常见问题。

《金属3D打印中E-stage支撑的应用与探讨》主要包括以下六个内容。第一，E--Stage Stage 支撑介绍。第二，E-Stage支撑有哪些先进性。第三，E-Stage支撑主要解决的困难点。第四，E-Stage支撑的实际案例，有成功的案例，也有失败的案列。第五，E-Stage支撑的操作技巧。第六，E-Stage支撑的应用的一个总结。

E-Stage主要是Magicse中对3D打印零件添加支撑的一个模块。它提供了一种简单高效的支撑结构， 为生产自动化提供了便捷。 相比较实体支撑和块状支撑，E-Stage金属支撑模块对于大幅提高生产效率、方便后处理、节省原材料等方面有很大的提升。

E-Stage支撑旨在简化金属3D打印的工艺设计， 自动化生成支撑， 技术人员可以节省数据准备和加工的时间，从而缩短产品的交付周期。 E-Stage支撑智能化判断需要添加支撑的位置，避免一些人为的错误， 提高了产品成功的几率。

那E-Stage支撑到底是一种什么样的结构呢？大家看一下，这是一个十字形的一个零件。下面这种网格，镂空的结构和蓝色的，和支撑连接的就是E-Stage支撑。它主要分成两种结构，一个就是大部分的镂空状的，还有蓝色伞状的，其实主要起作用的就是蓝色伞状的连接点，它主要是作为E-Stage支撑和零件之间起强度作用连接的一种结构。

在上面可以看到已经打印完成的，完全用E-Stage支撑托起的一个零件，下面网格状就是E-Stage支撑，网格有大有小，可以看到和零件连接部分是伞状的，从下面网格状的点开始起的，向上越来越大，和零件连接的位置强度还是比较高的。

大家可能都觉得E-Stage就是网状的一个支撑结构，它的先进性体现在哪呢？首先，它特别智能。E-Stage支撑可以自动化判断零件结构，零件的不同位置，生成的E-Stage支撑结构也不同。同一个零件、不同的结构生成的E-Stage它的连接点的结构和数量也不相同。

智能性方面， E-Stage支撑和块状支撑不一样。块状支撑自动生成的时候，它只会竖直向下落，不会管不同结构，需要不同密集程度的支撑。块状支撑不会管支撑是不是落在表面上，对后续支撑去除和后处理会不会带来更大的工作量，它判断不了这些。

但E-Stage不一样，它会根据不同的角度设置不同的连接结构，密集程度也会不同。比方说10度和40度连接点的密集程度就是不一样的。还有不同高度，距离基本5毫米和50毫米。E-Stage支撑结构的宽度、网格大小也都会不同，这些都是它生成的时候会自己计算出来，根据不同结构上传不同的支撑。

E-Stage还有一个特点，它在自动生成支撑的时候，还会尽可能地避免落在零件上，保证零件的外观更好看。后处理的时候，去除的时候也是比较容易，不用再继续打磨了。这是它一个智能的体现，还有其它体现形式，不局限于这些。

E-Stage先进性还表现，它可以很大程度的节省时间。E-Stage是一种多孔结构，因为E-Stage支撑会自己判断，不同的结构设置成不一样的，也不需要后期我们再去调整支撑的密集程度，也不需要去再删减一些东西，整个都给规划好了，生成E-Stage支撑之后，直接切片、打印就可以。然后就是节省打印时间，因为它大多数都是镂空的，实体的面积又小，打印时长有很大范围的提高。

E-Stage是网格状的，强度比较低。我们平常做方案会把零件和基本用实体连接起来，后期再用线切割给它分开，再进行机加。E-Stage 支撑都可以把这些工序都节省掉，它可以直接用手把零件掰下来，也可以用简单的工具把E-Stage支撑去掉，省去了我们平常去块状支撑、去实体支撑一些线切割，机加工、还有一些敲打等工序。既节省了人力，又缩短了产品的加工周期，这是它在节约时间方面的一些体现。

E-Stage可以很大范围的节省原材料。因为它是一种多孔结构，实体面积很小，耗粉量也很低，因孔比较大，粉末也很容易流动，也利于粉末的回收利用，这就是它先进性的一些体现。

E-Stage解决了哪些难点呢？主要是在前处理和后处理方面。我们3D打印行业要培养一个全面的技术人员是需要挺长时间的。但是E-Stage支撑操作比较简单，刚入行的技术人员也不需要经过长时间的培训，就可以把一个零件打印出来。然后后处理，用钳子一掰就可以掉下来，好多用手一掰也可以掰下来，后处理的操作简单易行。E-Stage支撑在保证足够强度的前提下， 采用了超大的多孔结构设计，使残余的粉末能够轻松释放，既提高了生产效率，也节省了成本。

E-Stage支撑连接点的减少和简洁的断开点设计，让后期处理更加容易，无需

使用敲、 砸的方式就可轻松去除， 不仅大大减少了后处理时间，还减少了产品制造过程中的风险点， 除此之外零件外表面也更加光滑美观。

我们公司自主研发的X260A设备打印的零件，TC4、GH3625、316L等零件都是打印成功的。我们对不同材料，不同结构的零件进行了很多在E-Stage方面的一些摸索。从我们的经验来看，E-Stage支撑其实更适用于零件比较小，还有像铝合金，钛合金这种比较轻的材料，它的成功率会更高。

E-Stage支撑的成功案例-【1】： 以我们X260A设备打印的TC4零件为例。这个零件完全是由E-Stage支撑托举而成。我们在重量方面和块状支撑方面进行了一下对比，采用块状支撑成形时零件重量为3.227Kg，采用E-Stage支撑成形时零件重量为2.636Kg，成形重量下降18.3%。当然，我们测的重量是包含支撑和零件的总重的，如果说完全去对比支撑，比例可能会更高。

E-Stage支撑的成功案例-【2】： 以我们X400A设备打印的AlSi10Mg零件为例。我们400A设备的成型尺寸是407x407x以540，零件的尺寸相对比较大的，像这种大尺寸的，我们也进行过E-Stage支撑的一些验证。这个零件我们对它的重量和打印时长都进行了统计。对比发现，采 用 块 状 支 撑 成 形 时 零件 重 量 为 3.38Kg；采用E-Stage支撑成形时零件重量为2.93Kg；成形重量下降13.3%。

在打印时长方面，我们采用块状支撑成形时长为152.5h；采 用E-Stage 支 撑 成 形 时 长 为123h；成形时长下降19.3%。对于我们批产项目来说，这个突破是很有利的。E-Stage支撑有很多利好的特点，但它也不是万能的，我们也有一些打印失败的案例。

E-Stage支撑的失败案例-【1】： 以我们研发X400H设备打印的AlSi10Mg零件为例。这个零件尺寸也是比较大，零件是倾斜45度摆放的，中间部分是采用E-Stage支撑成形的。采用e-Stage支撑成形，去完支撑后零件突现边位置缺量严重，支撑强度不够。

E-Stage支撑的失败案例-【2】：以我们X260A设备打印的AlSi10Mg零件为例。这个零件添加E-Stage支撑的部分结构，它的角度比较小，是小于10度。采用E-Stage支撑成形， 支撑密集，存在过烧的情况，打印过程中多次起翘，导致零件下表面烧结状态不好。

从我们这些失败和成功的案例，我们总结了一些E-Stage支撑的特点。首先就是E-Stage支撑并不适合所有的结构。不是说所有的零件拿回来，扔到Magicse里边，摆合适的角度，直接生成E-Stage支撑就可以了。它还是适合应力相对较小的一些材料和结构。比方说，尺寸较小，100以内的尺寸，然后铝合金和钛合金可能会更适合。

我们发现E-Stage支撑的强度，它是基于块状支撑和实体支撑之间的，就是说，它取代块状支撑是没有问题的，但是，让E-Stage支撑去取代实体支撑就会造成失败的情况，缺量或者是太密集，造成浮起，零件起翘然后打印失败。

我们通过打印之后对它那个连接点观察发现，E-Stage支撑对于不同的零件，同一零件的不同结构，它连接点的设置的密集程度是不一样的。当然这个是可调的，因为它是自动化生成的，所以调整得去做不同的实验去试，到底要调整成什么样的参数才利于零件的成形。

E-Stage支撑的适用结构总结：角度应大于10°小于45°；悬臂、突现结构等需实体支撑与E-Stage支撑配合使用。E-Stage支撑可替代块状支撑，但不能取代实体支撑；E-Stage支撑越靠近基板占地面积越大，接近成形设备极限尺寸的零件，要考虑尺寸问题。

我们在批产项目或者是研发项目上需要判断，我是不是仅仅用E-Stage支撑就可以成形。大多数零件仅仅用E-Stage支撑成形是不太可行的，它需要和实体支撑、块状支撑配合使用。

如果我们只想对零件的一个面添加E-Stage支撑怎么实现呢？对于结构比较复杂、正常的零件生成E-Stage支撑，我们把不需要添加E-Stage支撑的位置连接点给删除掉，这个操作起来是有很多缺点的，因为E-Stage支撑是按照连接点删除的，就是一个点一个点删除。当然，你也可以框选，但是框选的时候会把一些不想删除的连接点给删除掉了，它就是有两个缺点：一个是删除点的工作量是特别大的；删多了之后也容易出现误删的情况。

如果说，对一个复杂零件只想对其中一个面添加E-Stage支撑，怎么操作会更简便呢？我们总结了一些小技巧，我们可以先把零件的所有面都标记上，标记完之后，把想添加E-Stage支撑的那个面取消掉，相当于是反选了一下。反选之后，把不需要添加E-Stage支撑的面全添加到无支撑区域里，添加到无支撑区域里之后，我们再去生成E-Stage支撑，相当于只选了一个面，这就是一个反向操作的方法，这样我们就不需要再去删点，就得到了单个面添加E-Stage支撑可以直接用了。

根据我们做的一些实验，以及我们成功和失败的案例，我们总结了一些E-Stage支撑应用的一些总结。首先，它的优点是显而易见的。它可以节约成本，在耗粉量、成形时间方面都有明显的优势。可以降低成本，缩短产品的加工周期，还可以节约劳动力，降低劳动强度。它的重量，还有大孔的结构，其实是很容易去除的。不管是清粉，还是去支撑都很大程度的节约了劳动力。

但是，E-Stage的强度毕竟是支撑，强度是介于块状支撑和实体支撑之间的。它的单点接触，还有面积比较小，点的接触、面积相对实体支撑还是比较小的。这个特点就导致了它无法满足较大面积，小角度面的成形需求。我们需要它和实体支撑结合使用可能会弥补这样的缺点，既提高了生产效率，还可以保证零件成形。

它完全智能应用范围还是比较小的，后期我们希望E-Stage支撑在模块操作上，可以添加更多的可能性，有了改进之后，我觉得这个模块可能应用比较广泛。其实现在大多数产品， E-Stage支撑应用相对来说不够多，主要还是在展示方面，展件方面可能看起来比较多一些。

文章：霍尔榜公益直播