Рад всех приветствовать. Сегодня хотел бы разобрать весьма интересную тему, как 3D печать. Сейчас почти каждый хотя бы слышал про такую технику. Данная статья отлично подойдет для тех, кто думает о приобретении принтера, так и для его владельцев.
Сначала я расскажу о 3д печати в общих чертах, а уже потом подробно, основываясь на своём опыте, рассказывая о своих ошибках, проблемах с которыми столкнулся, а главное, как их исправить.
Виды 3д принтеров.
Существует несколько видов 3D принтеров, и каждый из них работает по-своему.
Начнем с FDM принтеров, которые являются наиболее доступными для любителей. Они работают так: пластиковый филамент (подобный тому, что используется в 3D-ручках) нагревается и равномерно наносится на платформу. Пластик охлаждается и стыкуется, образуя слой за слоем вашу модель. Этот процесс довольно прост в использовании, но требует некоторой настройки и калибровки, чтобы получить качественный результат.
Существует еще FFF принтер
FDМ и FFF принтеры, на самом деле, представляют один и тот же тип 3D принтеров. Термин "FDM" означает "Fused Deposition Modeling" (моделирование с использованием расплавленного нанесения), а "FFF" расшифровывается как "Fused Filament Fabrication" (фабрикация с использованием расплавленного филамента). Таким образом, FDМ и FFF принтеры представляют собой один и тот же тип принтеров, которые используют технологию расплавленного нанесения для создания 3D моделей. Отличие заключается только в названиях, которые были использованы из-за юридических и торговых соображений, но технология и процесс работы остаются одинаковыми. Это не очень интересно...
Другим типом принтеров являются SLA (стереолитография). Он использует смолу, которая затвердевает при воздействии лазерного или светового луча. SLA-принтеры способны создавать более детализированные и гладкие модели, но они могут быть дороже и требуют более аккуратного обращения с материалами.
Как работает 3д принтер.
Теперь давайте поговорим о том, как работает 3D принтер. Вам нужна цифровая модель вашего объекта, которую можно создать с помощью специального 3D-моделирования программного обеспечения или скачать из онлайн-библиотеки моделей. После этого вы загружаете модель в программу, связанную с вашим принтером, и выбираете параметры печати, такие как качество и наполнение.
После всех подготовительных настроек, принтер начинает работу. Он двигает свою печатающую головку или платформу, в зависимости от типа принтера, и постепенно наносит слой за слоем материал, чтобы создать вашу модель. Этот процесс может занять некоторое время, в зависимости от сложности и размера объекта. По завершении вы получите готовую физическую копию вашего 3D объекта, которую можно использовать для множества творческих или практических целей.
Короче, принтер любого типа создаёт модель послойно.
Выбор 3Д принтера.
С теорией вроде всё. Дальше пойдет рассказ уже чисто от моего лица. Постараюсь максимально подробно рассказать о всех трудностях, которые встретились на моём пути и как я их преодолевал. Так же постараюсь поделиться полезными советами, которые упрощают работу с принтерами или расширяют возможности вашей печати. Если какие то технические характеристики я не поясню сразу, то сделаю это дальше, когда дойду до разбора параметров. Можно сказать, статья будет обучающей.
На момент написания статьи я являюсь студентом третьего курса. Ещё со школы я увлекался не сложными самоделками и порой жёстко не хватало деталей, которые либо хрен сделаешь сам без особых инструментов, либо я не располагал подходящим материалом. В институте для своих личных и учебных проектов потребность в возможности создания своих собственных разработанных моделей возрастала. Лучшим вариантом для решения требуемых задач было приобретение 3д принтера.
Первое с чем нужно определиться, какой тип моделей вы преимущественно будете печатать. Мне больше нужны были технические модели, средних и больших размеров (5-30см в каждую сторону) для разных корпусов, элементов механизмов или декоративных объектов. Это вовсе не значит, что детализация таких моделей должна быть низкого уровня. Забегая вперед, продемонстрирую возможности печати своего принтера, чтобы стало понятно на примерах, какой результат можно получить.
Короче, как писали в интернете, на FDM принтерах вполне можно получать прочные, детализированные модели, довольно больших размеров, по относительно низкой себестоимости и не особой прихотливости самой печатающей техники. Именно по этому я решил выбрать именно FDM принтер (дальше я расскажу немного и про фотополимерные принтеры).
После нескольких часов актуальных по дате обзоров на ютубе и горке сайтов в интернете, мой выбор пал на далеко не самый бюджетный принтер - Creality ender 5 plus. (50тыщ рублей)
У моих знакомых есть принтеры и за 12 и за 20 тысяч, они вполне справляются со своей задачей. Тогда почему именно он? (не реклама)
- Рабочая зона стола 350х350х400 мм (это больше среднего размера среди домашних принтеров)
- Очень приличная детализация моделей (не знаю в цифрах, но писали, что слои ложатся ровно, в настройках можно указать весьма тонкие слои для печати)
- Работает прямо из коробки
- Не требует обновления прошивки или кастомной прошивки (часто принтеры продаются с хреновой калибровкой, прошивкой, и их приходится перепрошивать самому)
Заказал. Получил. Открыл. Собрал по инструкции с ютуба + по той, что была в коробке (она не очень понятная). Вставил филамент, запустит печать модели, что была залита на карту памяти в комплекте.
Результат был лучше чем у авторов в ютубе) модель при первой же печати была ровной, без наплывов, хорошо проработанная. Да, это конечно заслуга слайсера по большей части, но я это к тому, что принтер полностью работает из коробки сразу после сборки!
Начало печати.
Ну а теперь по порядку. Что я сделал, чтобы начать печать и как она происходит. Самые основы уж гляньте в уже отснятых роликах, там не сложно.
Перед печатью нужно откалибровать печатный стол. Это нужно для того, чтобы расстояние между соплом и каждой частью стола было одинаковым для адекватного прилипания модели к каждой части стола. Самый верный метод это вымерять расстояние от сопла до стола путем просовывания между соплом и столом лист бумаги А4. Если лист по углам и центру стола одинаково проходит без зазоров и трудностей, то стол откалиброван. У разных принтеров калибровка происходит немного по разному, но суть одна. Через дисплей мы выбираем высоту всего стола, а уже корректируем углы стола при помощи болтов под столом печати на каждом из углов. Говорят, что калибровку нужно проводить перед каждой печатью. Возможно. Но мне не потребовалось. Ну может раз в 20-40 печатей.
Дальше на дисплее выбираем печать нужной модели и просто наблюдаем за тем, что происходит. Если первый слой лёг хорошо и не оторвался от стола, значит можно проверить печать где то минут через 5, чтобы убедиться, что следующие слои ложатся ровно, а модель всё еще прилеплена к столу.
Печатный стол тоже нагревается. в зависимости от того каким пластиком печатаем, выбираем и температуру стола. Пластик имеет свойство расширяться при нагреве и обратное при охлаждении. Подогрев стола нужен для того, чтобы пластик не дал усадку и не оторвался от стола во время печати.
Материал для печати.
Для печати нужен филамент. Существует просто хренова гора материалов. Расскажу про те которые использовал я (они самые распространённые)
- PLA (полилактид) - PLA считается одним из наиболее популярных и дружелюбных к окружающей среде пластиков для 3D печати. Он производится из растительных и возобновляемых источников, таких как кукурузный крахмал или тростниковый сахар. PLA легко печатается на FDM/FFF принтерах и имеет низкую токсичность. Он подходит для создания моделей с хорошей детализацией и приятной текстурой. Однако, он менее прочен (но на практике я бы так не сказал), чем некоторые другие пластики, поэтому не рекомендуется для функциональных или высоконагруженных объектов. Кто-то люто не любит и презирает данный пластик, я же являюсь его фанатом. Печатать им одно удовольствие. К столу прилипает без дополнительных адгезивных составов, отделяется после остывания легко, модели получаются качественными и ровными, температурная настройка простая. Кайф короче.
- ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) - ABS пластик является более прочным и устойчивым к ударам, чем PLA. Он подходит для создания функциональных деталей, которые должны быть более прочными и износостойкими. Однако, печать с ABS может быть более сложной, чем с PLA, так как он требует более высокой температуры печати и контроля над стабильностью печати из-за подверженности деформации при охлаждении. Вообще пластик весьма интересный в плане обработки и что из него можно делать. Но возни с ним.... Долго я мучился, чтобы печатать им с первого раза. Модели вечно отлипали (не помогала ни регулировка температуры, ни обработка стола клеями, специальными составами, скотчем и прочими "лайфхаками"). Короче. чтобы нормально им печатать понадобится: испорченная модель из ABS или поддержка или просто филамент ABS, ацетон, стеклянная банка с крышкой, которая не расплавится от ацетона и которая не будет выпускать пары ацетона из банки, кисть. ABS - ацетонорастворимый пластик. Кидаем в ацетон в стеклянной банке пластик, ждем растворения и полученным составом обрабатываем печатный стол в том месте, где будет печататься модель. концентрация состава должна быть такая, чтобы состав стал вязким, чтобы при отстаивании состава отделившийся слой ацетона был небольшим. Если такой состав намазать на бумагу или еще куда, после испарения останется тонкий, но заметный слой пластика. Дальше запускаем печать, температура стола должна быть примерно 70-75 градусов. После того как напечаталось 1-2 слоя, ставим печать на паузу и прямо на эти слои наносим состав так, чтоб состав склеил крайние части печатаемой модели со столом, если внутри модели есть какие то пространства наносим состав и туда. Короче везде куда можно, и в таких количествах, чтобы эти 1-2 слоя модели не растворились. ждем пару минут, чтобы ацетон испарился (стол горячий, всё произойдет быстро). состав будет пузыриться. Ниче страшного. Разогретое сопло пузыри за мгновение проплавит и дальше слои как надо лягут.
PETG (полиэтилентерефталат с модификацией гликолем) - PETG представляет собой усовершенствованную версию PET (пластик, который используется для бутылок для напитков). PETG обладает комбинацией характеристик PLA и ABS. Он прочнее и более гибкий, чем PLA, но проще в печати, чем ABS. PETG обладает отличной устойчивостью к ударам, хорошей прозрачностью и обладает свойствами, которые позволяют избегать образования трещин или деформаций при печати. Им я мало печатал. Могу сказать, что хрупковат, печатать тоже не очень просто, нужно температуру подбирать, но к столу лучше ABS липнет. Хочу попробовать нарезанными в ленту бутылками попечатать, да пока не успел. Сделаю потом и про это статью). Но пластик вполне пригоден для использования.
4. Из интересного ещё есть Flex филаменты. они резиноподобные. Печатать ими стоит только если у вас экструдер (механизм проталкивания пластика) находится рядом с соплом (Direct extruder), а не как у меня на корпусе принтера (bowden extruder). Я кстати уже заказал первый вариант, чтобы модернизировать свой принтер.
В принципе принтер сразу стоит улучшать, особенно боле бюджетные модели. Мне вот пришлось печатать кабель канал, иначе без слез на принтер было не взглянуть. провода почти на столе лежали.
Возвращаясь к теме с ABS пластиком. модели из него можно глянцевать тем же ацетоном. Позже расскажу.
Теперь о слайсерах.
Слайсер (англ. "slicer") - это программное обеспечение, которое преобразует цифровую 3D модель инструкции по перемещению печатающей головки и остальным двигательным системам. по сути преобразует 3Д модельку длиннющую сосиску пластика, которая должна будет уложиться в форму модели.
У слайсера просто до хрена параметров, но конечно, нужны далеко не все. Не помню какие параметры дефолтные, поэтому просто покажу все включенные у меня и поясню ключевые параметры, которые сильно влияют на результат печати.
Про настройку слайсер есть много видео, статью растягивать не хочется. Если будут вопросы, то сделаю полный разбор слайсера и его параметров + при наведении курсором на параметр, программа показывает зависимости параметров и их назначение. Пока же просто покажу свои параметры, чтобы вы могли их скопировать.
Если каких-то параметров нет, то добавить их можно так:
Потом "управление видимостью настроек".
Заполнение ставьте минимум 15%. 10 у меня стояло для теста и уменьшения времени печати.
Дополнение про печать.
Производитель обычно пишет рабочую температуру для своего пластика. Чаще всего я ставлю максимальную граничную температуру или на 5 градусов выше, чтобы слои лучше спекались. При печати ABS выключаю дополнительный обдув модели. Если деталь небольшого размера, стоит понизить скорость печати, чтобы слои успевали остывать и не провисали от перегрева. Если печать доходит до каких-то очень тонких участков типа столбиков, то стоит подойти к принтеру и снизить скорость до минимума (20-40мм/с). Это можно сделать и в слайсере, настроив печать с помощью скрипта. Но для домашней печати не вижу смысла так делать + программа обновляется, смотрите актуальную информацию сами).
Дефекты 3д печати.
Если нашли свою проблему, дочитайте главу до конца, сделаю пару пояснений из опыта.
Пойдем по этапам печати:
1) Плохая адгезия к столу. Модель отлипает. Можно обезжирить стол растворителем или спиртом, обработать клеем-карандашом, специальным клеем для 3д принтеров (крутая вещь, распыляется на стол), ABS в ацетоне.
2) Излишне высокая температура. Просто снизьте температуру печати(снижать по 2-4 градуса, чтобы проверить результат)
3) Недостаточное втягивание филамента. Такое чаще происходит у Bowden extruder из за большого расстояния от толкающего механизма и сопла. нужно увеличить откат филамента.
4) Плохая спекаемость стенок, пустоты в стенках, щели в стенках. В слайсере нужно проверить, что включена функция печати тонких стенок. Попробуйте повысить температуру, снизить скорость печати, на 1-3% повысьте экструдирование. Возможно диаметр сопла больше чем указано в слайсере (ну это вряд ли, но при покупке новых сопел такое возможно)
5) Заполнение какое-то рыхлое. Возможно не хватает подачи пластика. Причин может быть несколько. Диаметр филамента меньше заявленного, забилось сопло, неверные настройки в слайсере, неподходящий шаблон заполнения, высокая скорость печати, нехватка температуры филамента.
Это основные проблемы с которыми я столкнулся. Теперь пояснения.
Большинство моих проблем были связаны либо с филаментом, либо с температурой/скоростью.
Как влиял филамент:
При продаже навязали мне филамент от российских производителей. Я решил поддержать нашу продукцию и купил белый PLA. Получил пыльное говно, которое где-то метров через 10 перестало печатать. Только потом я узнал, что филамент был неровный, а с наплывами из-за чего экструдер не смог пропихнуть пластик, а шестерня проточила филамент. Следите, что бы ваш филамент был ровным. напечатайте чехольчик для губки, которая будет очищать пыль с филамета, чтобы не засорить сопло. Вот ссылка. https://www.thingiverse.com/thing:1692395
Температура/скорость. Если углубиться в настройки слайсера, то мы узнаем, что скорость печати делится на скорость заполнения, скорость печати стенок и поддержек. Может оказаться так, что элементы с более высокой скоростью печати будут рыхлыми с недозаполнением. Возможно скорость печати высоковата или температура низковата и пластик просто не успевает плавиться.
Есть вероятность, что при частой замене филамента с разной температурой плавления сопло может забиться от сгустков более высокотемпературного пластика. После смены нагрейте сопло до рабочей температуры более горячего пластика и рукой щедро протолкните филамент, чтобы вылезла приличная сопля пластика, понизьте температуру, продолжая толкать пластик, до рабочей температуры более низко градусного пластика. Если произошёл засор, можно замочить сопло в ацетоне, чтобы растворился ABS, так же можно горелкой, но не до красна прожечь сопло, чтобы прогорел пластик внутри (пойдет чёрный дым). Но я просто купил новое сопло за 50 рублей и всё.
6) Не докрученное сопло. Фотографий я к сожалению не сделал, потому что в тот момент принтер мысленно похоронил. Оказалось, что просто плотно закрутить сопло - мало, нужно до усрачки, до хруста. Из-за отсутствия прокладки между соплом и нагревательной частью, сопло нужно оооочень плотно вкручивать (ВОЗМОЖНО ТОЛЬКО У МЕНЯ ТАК). В итоге незаметно для меня пластик вытекал и полностью покрыл и сопло и весь хотенд. Понял, что что-то не так только по запаху, когда пластик пригорал об нагревательный элемент. Но, благо пластик от длительного нагрева стал хрупкий как обожжённая глина и легко скалывался. Я всё починил. Из-за того что пластик вытекал ни туда, была недоэкструзия. Всегда проверяйте целостность механизмов, обращайте внимание на запах, не привычные звуки, и всякие дефекты модели.
Обработка модели.
Особо нечего сказать. Я использую строительный нож, скальпель, наждачку, дремель. Тут как сможете так и обрабатывайте модель. В основном требуется убирать остатки поддержек.
Глянцевание модели.
Тут всё просто. Есть два варианта для глянцевания: обмазать модель ацетоном или подержать в ацетоновой бане.
1) Ацетоновая баня. просто кладём модель на какую-нибудь подставку в банку или кастрюлю с крышкой, которая плотно прилегает, наливаем на дно немного ацетона и для скорости испарения ставим на уже разогретую плиту. НУЖНО ВКЛЮЧИТЬ ВЫТЯЖКУ или хотя бы сквозняк в квартире сделать. Я намерено не рассказываю про технику безопасности по типу: ацетон не пить, в глаза не капать, не занюхиваться, комнату проветривать и прочее. Думаю статью читают далеко не дебилы и сами понимают специфику работы с ацетоном). После того как ацетон начнёт активно испаряться нам нужно минуты 2-4 держать модель в бане. Потом нужно проверить модель, что с ней стало. Если результат устраивает, то достаем подставку с моделью. Поверхность модели мягкая, так как пары ацетона равномерно впитались во внешние слои пластика. Через час всё 100% испариться. Если модель передержать в ацетоне, то модель может поплыть, искривиться, потечь. Тут просто нужно самому пару раз попробовать и на опыте понять сколько держать модель. Данный способ подходит для хорошо пропечатанных моделей, слои которых плотно лежат драг к другу. Я так покрываю фигурки и детали с мелкими элементами, которые вторым способом можно просто смазать или повредить.
2) Обмазывание модели ацетоном. Тут я использую не чистый ацетон, а чуть чуть более жидкий состав ABS в ацетоне (мой состав до предела наполнен ABS так, что больше уже не влезает). Обычной кистью для рисования я наношу состав где-то в два слоя, уверенными и быстрыми движениями по поверхности так, чтобы состав заполнял какие либо дефекты модели после печати или механической обработки. Если использовать состав как клей, то он буквально сращивает модели в одну. Поэтому мне нравится работать с ABS моделями, но не с их печатью). Этот способ даёт возможность откорректировать модель и сделать поверхность более глянцевой, хоть и похуже первого способа, но вполне приемлемо.
PLA пластик глянцевать не выйдет. В ацетоне он просто становится мягким. Помните эксперимент, где скорлупу от яйца в уксусе держали и она становилась гибкой. Тут так же. только ацетон потом из пластика испариться и модель вновь затвердеет.
Почему не фотополимерный принтер?
Для моих целей такой принтер не подходил. Ключевые минусы по которым я отбраковал данный тип:
- Маленькая зона печати
- Дорогая смола для печати
- Постоянно нужно мыть резервуар со смолой (свой печатный стол я чищу раз в 10-30 печатей)
- После печати модель нужно промыть от остатков смолы
- После промывки поставить на солнце или под УФ камеру для дополнительной "прожарки" смолы, чтобы она набрала максимум прочности
- Хрупкие модели. В основном такой тип принтеров используют для фигурок или крайне высокодеталезированных моделей.
- Цена самого принтера
Фотополимерники - не плохие принтеры. Они просто нужны для других целей и не каждому подойдут.
Конец.
В принципе я рассказал всё с чем мне пришлось столкнуться во время осваивания 3д печати. Если я где-то ошибся, поправьте в комментариях.
