Печать смолой была первой формой аддитивного производства, когда-либо изобретенной. С момента своего первого появления в 90-х годах технология прошла долгий путь: в некоторых машинах используется лазер, перенаправляемый зеркалами, а в других - проектор или ЖК-маскирующий экран. Мы можем печатать точные и сложные модели на относительно дешевых и простых в эксплуатации настольных машинах.
Печать на полимерной основе дает преимущество перед FDM-принтерами с точки зрения точности и качества деталей. Между тем, калибровка и эксплуатация полимерных принтеров проще, и они обычно требуют меньшего технического обслуживания.
#
3DMART студия - услуги 3D печати, изготовление запасных частей, заказ образцов, 3D моделирование, разработка корпусов РЭА, 3D формы для настенной плитки.
#
Эта технология часто используется в медицине и стоматологии для производства протезов, а также в различных областях техники для быстрого прототипирования. В последнее время появление более дешевых ЖК-принтеров позволило многим любителям начать осваивать технологию на основе смолы.
Тем не менее, несмотря на непревзойденную детализацию и жесткие допуски, печать смолой далеко не легка. В этой статье мы рассмотрим несколько советов и хитростей о том, как моделировать и настраивать печать, обрабатывать сбои печати и выполнять последующую обработку детали для обеспечения наилучшего результата. Но сначала давайте посмотрим, как выглядят наиболее распространенные сбои.
Общее
Работа с 3D-принтером может быть источником как радости, так и разочарования. Печать смолой ничем не отличается и имеет свои недостатки. Но как вы можете определить возможные результаты? Вот краткое резюме:
Расслоение слоев действительно легко диагностировать: напечатанные слои расщепляются, а не склеиваются вместе.
Отрыв опоры происходит, когда несущая конструкция, предназначенная для крепления отпечатка к монтажной пластине, не справляется с этим. Это часто приводит к другим проблемам.
Слои, прилипающие к листу FEP, будут препятствовать прохождению света и предотвращать отверждение последующих слоев. Часто это является результатом повреждения подложки.
Неплотное прилегание к монтажной плите приводит к тому же результату повреждения подложки, но обычно это происходит только на первых нескольких слоях.
Растрескивание - это дефект поверхности, в результате которого стены становятся шероховатыми на ощупь и имеют резкий или неровный внешний вид.
Это лишь наиболее распространенные проблемы, с которыми можно столкнуться, и они могут относиться ко многим процессам нанесения смол (особенно SLA, DLP и MSLA). Причины включают в себя плохую конструкцию детали, неподходящие настройки слайсера и чрезмерное усилие всасывания листа FEP во время печати.
Далее мы рассмотрим общие этапы 3D-печати с использованием смолы и представим другие проблемы и решения, которые могут возникнуть, так что оставайтесь здесь, чтобы узнать, как получить максимальную отдачу от вашего полимерного принтера.
Планирование
Важной частью сообщества 3D-печати является обмен моделями с другими участниками. Но когда нужных вам файлов нигде нет, единственный вариант - создать их самостоятельно.
Мы не будем описывать сам процесс проектирования. Вместо этого мы дадим дополнительные советы, как адаптировать ваши навыки проектирования к этой технологии.
Хотя было бы быстрее придерживаться произвольных допусков и значений размеров, они также могут ограничивать или превосходить возможности некоторых машин. Это связано с тем, что разные принтеры на полимерной основе имеют разную точность, допуски и требования к дизайну. Например, при печати детали на жидкокристаллическом принтере допуски печати будут отличаться. Это связано с тем, что свет проникает сквозь контуры изображения на экране, делая каждую стену немного больше во всех направлениях. Но этого не происходит с DLP или SLA (которые также имеют разные требования и недостатки).
Итак, как вы можете спроектировать что-то, учитывающее все это?
Ответ довольно прост: спроектируйте для имеющегося у вас принтера. Проведите несколько тестов допусков, чтобы определить, насколько низко вы можете безопасно печатать и насколько тонко вы можете печатать, а затем используйте эту информацию в своем проекте. Конечно, конечная деталь, предназначенная для жидкокристаллического принтера, не будет сильно отличаться от детали, предназначенной для машины SLA. Но поскольку вы не можете разработать универсальную модель и ожидать отличной производительности от всех машин, для достижения наилучшего возможного результата вам необходимо сузить область применения.
Но как вы можете сделать это на практике? Говорят, что деталь проектируется трижды: сначала в программе САПР, затем в slicer и затем в процессе постобработки. Каждый из этих шагов повлияет на конечный результат. Давайте начнем с первого.
Проектирование
При разработке моделей для печати из смолы вы можете следовать этим простым, но эффективным советам:
Углы имеют решающее значение: все выступы более 45° потребуют некоторой поддержки. Если модели не могут быть адаптированы в соответствии с этим правилом, более сложный подход заключается в наклоне и вращении модели в положении, при котором учитываются наиболее крутые углы, а затем продолжении моделирования.
Создайте единую непрерывную поверхность: не оставляйте объекты плавающими или отделенными от основной модели. Это уменьшит потребность в поддержке и впоследствии увеличит шансы на успех с первой попытки.
Подумайте, должна ли модель быть полой: более крупные модели выиграют от пустот внутри, чтобы уменьшить площадь поперечного сечения и предотвратить поломки, плюс это экономит материал.
Рассмотрите возможность разделения модели: вы не будете ограничены размером принтера, если разделите STL-файл, и такой подход минимизирует затраты в случае неудачной печати.
Исправьте модель: При создании чего-либо в программном обеспечении свободной формы, таком как Blender, конечный результат иногда полон ломаных полигонов, открытых сеток и неперерывных плоскостей. Большинство слайсеров предлагают инструменты для ремонта (и доступно множество онлайн- и офлайн-инструментов), и рекомендуется отремонтировать сетку перед подготовкой модели. Это обеспечит водонепроницаемость модели и ее готовность к пустотелости.
Если это слишком сложно выполнить в САПР, некоторые из этих шагов можно учесть при нарезке.
Нарезка
Хотя основные изменения можно внести только в CAD, slicer предлагает множество инструментов для манипулирования объектом. Основная цель - подготовить деталь к печати путем поворота, добавления опор, создание полостей и добавления дренажных отверстий. Кроме того, многие продвинутые слайсеры, такие как Lychee и Formware3D, включают инструменты манипулирования сеткой для достижения больших допусков без необходимости переделывать исходный файл.
Большинство принтеров работают на материнских платах CBD-tech и, следовательно, по умолчанию совместимы со слайсером Chitubox. Тем не менее, эти и другие принтеры также будут работать с Lychee. Помимо этих двух основных вариантов, есть производители со своими собственными слайсерами, в частности Anycubic, но многие рекомендуют отказаться от фирменных слайсеров и использовать другие варианты.
Давайте начнем с наиболее распространенных операций, которые вам необходимо знать, чтобы нарезать модель для печати.
Ориентация
Это ключевой момент, когда дело доходит до нарезки. При ориентировании детали вы можете расставить приоритеты по трем моментам:
Меньшее количество опор: Правильная ориентация модели уменьшит количество крутых углов и, следовательно, потребность в опорах.
Сокращенное время печати: Чем ближе деталь расположена к платформе, тем меньше количество слоев и тем быстрее печать.
Меньшая площадь поперечного сечения: В зависимости от ориентации, каждый слой будет иметь различную площадь, подверженную воздействию смолы. Чем она больше, тем сильнее будет усилие отслаивания листа FEP. Чрезмерное усилие может привести к прилипанию слоя к листу, отрыву отпечатка или расслаиванию последующих слоев.
Автоматическая ориентация (если она предусмотрена вашим слайсером) может быть полезной и, безусловно, выполняется быстрее, чем вручную, но она не идеальна. Всегда перепроверяйте результаты, прежде чем продолжить.
Автоподдержки и плоты
Искушение нажать на кнопку автоматической генерации без проверки может быть сильным. Конечно, алгоритмы автоматической поддержки стали великолепны в добавлении поддержки там, где это необходимо, но они не безошибочны. Всегда проверяйте наличие островков (неподдерживаемых частей модели, которые могут отсоединиться во время печати) и вручную добавляйте опоры там, где это необходимо. Если предыдущая печать не удалась из-за недостаточной поддержки, увеличьте плотность или размеры конструкций (если возможно, решетки - отличная идея).
С другой стороны, плоты легко активируются и являются отличным способом увеличить площадь поверхности, контактирующей с монтажной плитой, чтобы избежать неплотного прилегания.
Полости
Это позволяет сэкономить смолу там, где она не нужна, но для этого всегда потребуется дренаж в виде небольших отверстий. Вы можете размещать отверстия там, где хотите, при условии, что во всех полых карманах (в некоторых моделях их может быть несколько) есть хотя бы один. Размеры произвольны: они должны быть достаточно большими для печати и обеспечивать выход смолы и воздуха, но достаточно маленькими (и хорошо расположенными), чтобы не повлиять на внешний вид отпечатка.
Пересчет
Эта операция может значительно повысить точность размеров. Смолы часто дают усадку при полном отверждении, в результате чего конечная модель становится на несколько процентных пунктов меньше. Вы можете увеличить масштаб модели, чтобы компенсировать это. Неравномерное масштабирование также может помочь компенсировать растекание света путем применения смещения в плоскости XY. В разных слайсерах эта функция называется по-разному.
Сглаживание
Это сглаживает границы отпечатка, что может оказаться полезным, если вы ищете более однородную текстуру. В некоторых случаях это усугубляет уже существующую светоотдачу и приводит к получению детали с меньшей точностью размеров.
Настройки слоя
Наиболее важными параметрами слоя, которые необходимо знать при печати смолой, являются высота слоя, время выдержки и скорость подъема. Возможно, эти три параметра придется корректировать при переключении типов смолы, поэтому обязательно ознакомьтесь с рекомендованными производителем настройками для вашей машины. Вы также можете настроить эти параметры, чтобы сократить время печати, но это может привести к ухудшению качества печати и повышению риска сбоя печати.
Как правило, большая высота слоя означает меньшее разрешение детали, но более быстрое время печати. Время экспозиции определяет, как долго каждый слой подвергается воздействию ультрафиолетового излучения. Большее время экспозиции можно использовать для функциональных деталей или деталей с выступающими элементами, где может быть полезно чрезмерное затвердевание. Меньшее время выдержки следует использовать для отпечатков, когда важно запечатлеть негативные детали (например, трещины или выгравированные элементы в миниатюре). Скорость подъема - это скорость подъема монтажной пластины из емкости со смолой после каждого отвержденного слоя, и ее следует замедлить, если возникает проблема с адгезией к печатному слою.
Принтер и подготовка смолы
Подготовка к печати смолой действительно проста, и, хотя большинство процедур выглядят одинаково, мы рекомендуем вам следовать руководству пользователя вашего устройства. Тем не менее, вот хороший контрольный список, о котором стоит подумать перед началом работы:
Проверьте пластину: Правильно выровняйте пластину (которая часто является причиной многих проблем) относительно дна емкости и убедитесь, что первый слой не слишком выдавлен.
Проверьте емкость: Убедитесь, что на листе FEP нет разрывов, вмятин или непрозрачных пятен.
Проверьте смолу: Контролируйте температуру смолы и следуйте рекомендациям производителя. Для отверждения большинства смол требуется комнатная температура около 20-25 °C. Очень низкие температуры окружающей среды могут привести к расслаиванию слоя, проблемам с адгезией и вышеупомянутым высыпаниям. Если вы постоянно печатаете в холодных условиях, подумайте о прогреве корпуса принтера. Никогда не печатайте смолой, содержащей отвержденные куски, так как это может повредить FEP.
Что касается калибровки, то наиболее важной настройкой, которую необходимо выполнить правильно, является время выдержки. Неправильное значение не приведет к надлежащему затвердеванию смолы или ее чрезмерному отверждению. В обоих случаях очень вероятным результатом является расслоение.
Последующая обработка
Последующая обработка отпечатков, вероятно, является наиболее трудоемкой операцией и тем, что многие назовут недостатком полимерной печати. На самом деле существует множество способов упростить или даже частично автоматизировать процесс.
Удаление поддержек
При снятии и чистке вашей модели используйте нитриловые перчатки для защиты рук от смолы и маску для лица, чтобы избежать вдыхания отходящих газов. Набор ножей может сработать лучше, чем шпатель, для удаления отпечатка с платформы сборки, но работайте медленно, чтобы избежать образования сколов на модели, и всегда цельтесь в сторону от своего тела. Вы можете дать излишкам смолы (в том числе внутри полых моделей) стечь обратно в резервуар для смолы. Для сбора излишков смолы с платформы сборки хорошо использовать скребок, а затем остатки смолы можно утилизировать.
Несмотря на все сказанное, удаление подложек, к сожалению, по-прежнему остается в значительной степени делом рук. Тем не менее, важно удалить подложки перед дальнейшим отверждением отпечатка, обращая внимание на любые гибкие и хрупкие участки. Снятие их руками может привести к тому, что острые части опор проткнут перчатку, поэтому рекомендуется использовать кусачки и защитные очки (чтобы предотвратить полет предметов после того, как их отрежут).
Существует множество других советов по удалению, но их эффективность сомнительна. Один из них, который довольно популярен и распространен повсеместно, - это погружение модели в горячую воду для легкого удаления опор. Обычно это работает, потому что большинство фотополимеров, чувствительных к ультрафиолетовому излучению, чувствительны к изменениям температуры до полного отверждения. К сожалению, это размягчает весь принт, деформируя мелкие детали (такие как шипы, волосы, мечи и т.д.), поэтому требуется осторожность. Мы рекомендуем экспериментировать и пробовать различные техники, чтобы найти то, что подходит вам лучше всего.
Очистка
Стандартная процедура очистки заключается в промывке модели в изопропиловом спирте (IPA). Если модель полая и имеет дренажные отверстия, дайте спирту частично заполнить модель, закройте дренажные отверстия, а затем осторожно встряхните модель, чтобы промыть внутреннюю поверхность. Чем дольше вы оставляете модель в спирте, тем тусклее она становится, поэтому лучше всего, чтобы продолжительность полоскания была очень короткой – не более 10 минут. Вы можете подержать модель в спирте и с помощью зубной щетки счистить излишки смолы, затем дать модели стечь. Получившаяся деталь должна быть гладкой и не прилипать при прикосновении.
Поскольку IPA трудно достать во многих частях мира (и его нельзя использовать для ультразвуковой очистки), многие компании разработали свои собственные решения для очистки. Среди наиболее известных - Formfutura EasyClean, решение для умной очистки Moiin и средство для очистки смол PhotoCentric3D 30. Хотя IPA остается лучшим, некоторым смолам может помочь промывка специальным средством. В качестве альтернативы может оказаться полезным переход на смываемую водой смолу.
Если вы ищете более совершенное решение для промывки, вы можете рассмотреть магнитную мешалку. Этот инструмент использует вращающееся магнитное поле, чтобы магнитные капсулы, погруженные в изопропиловый спирт, перемешивали спирт во время промывки детали. Кроме того, существуют станции для мойки и сушки 2 в 1, которые направлены на упрощение процесса при минимизации беспорядка и необходимости ручного вмешательства. Далее мы рассмотрим их подробнее.
Отверждение
Отверждение является важным этапом последующей обработки отпечатка из смолы. После того, как излишки смолы будут смыты с поверхностей, модели необходимо отверждать и затвердевать под воздействием ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовая лампа должна быть на той же длине волны, что и используемая смола (которая обычно составляет 385-405 нм). В качестве альтернативы, если сегодня солнечный день, можно немного дольше подвергать отпечаток воздействию солнечных лучей, время от времени переворачивая его, чтобы равномерно осветить все поверхности.
УФ-стенд своими руками, изготовленный из картонной коробки, оловянной фольги и УФ-светодиодов, позволит добиться отличных результатов, но иногда стоит перейти на следующий уровень, чтобы упростить последующую обработку. Наборы для промывки и отверждения обычно изготавливаются из единого блока, который одновременно служит изопропиловой ванной и кабинкой для УФ-лампы. Они, как правило, того же размера, что и принтер, для которого они предназначены, поскольку обычно позволяют погружать и промывать всю печатную форму целиком.
После очистки поворотный стол с ультрафиолетовым излучением вращается и освещает деталь, чтобы обеспечить ее полное отверждение. Многие модели предлагают циклы по времени для получения стабильных результатов. Многие производители полимерных принтеров продают станцию промывки и отверждения для каждой из своих машин или линейки принтеров.
И как только вы подготовите отпечаток к использованию или демонстрации, очень важно правильно обращаться с остатками смолы и IPA, поскольку это опасные материалы. Вот несколько советов, которые следует иметь в виду:
Не выбрасывайте неотвержденную смолу в раковину, а утилизируйте ее в соответствии с местными правилами обращения с опасными продуктами.
Полностью отверждайте опоры и другие отходы, загрязненные смолой, прежде чем выбрасывать их в мусорное ведро. Неиспользованную смолу также можно полностью отверждать, а затем утилизировать вместе с бытовыми отходами.
Соберите все сточные воды или ПНД, использованные в процессе мойки и очистки. Утилизируйте их в соответствии с местными рекомендациями.
Независимо от ситуации, не выбрасывайте побочные продукты или отходы любого происхождения в окружающую среду.
ПОСТAВЬ ЛAЙК И ПОДПИШИCЬ, ЭТО ПОДДЕРЖИВАЕТ НАШ КАНАЛ!
еще интересные статьи по теме:
Новая технология печати жидким металлом позволяет изготавливать детали в десять раз быстрее
Паутина и PETG: 3 простых решения
Cura: как получить заполнение в виде сот
4D-печать: Исследователи раскрывают потенциал экономичных смол с памятью формы
Сравниваем SolidWorks 2023 и Solid Edge 2024
