Статьи

Аддитивные технологии и аддитивное производство

Применение новых технологий — главный тренд последних лет в любой сфере промышленного производства. Каждое предприятие в России и мире стремиться создавать более дешевую, надежную и качественную продукцию, использую самые совершенные методы и материалы. Использование аддитивных технологий — один из ярчайших примеров того, как новые разработки и оборудование могут существенно улучшать традиционное производство.

Что такое аддитивные технологии?

Аддитивные технологии производства позволяют изготавливать любое изделие послойно на основе компьютерной 3D-модели. Такой процесс создания объекта также называют «выращиванием» из-за постепенности изготовления. Если при традиционном производстве в начале мы имеем заготовку, от которой оптом отсекаем все лишнее, либо деформируем ее, то в случае с аддитивными технологиями из ничего (а точнее, из аморфного расходного материала) выстраивается новое изделие. В зависимости от технологии, объект может строиться снизу-вверх или наоборот, получать различные свойства.

Общую схему аддитивного производства можно изобразить в виде следующей последовательности:

Первые аддитивные системы производства работали главным образом с полимерными материалами. Сегодня 3D-принтеры, олицетворяющие аддитивное производство, способны работать не только с ними, но и с инженерными пластиками, композитными порошками, различными типами металлов, керамикой, песком. Аддитивные технологии активно используются в машиностроении, промышленности, науке, образовании, проектировании, медицине, литейном производстве и многих других сферах.

Наглядные примеры того, как аддитивные технологии применяются в промышленности — опыт BMW и General Electric:

Преимущества аддитивных технологий


  • Улучшенные свойства готовой продукции. Благодаря послойному построению, изделия обладают уникальным набором свойств. Например, детали, созданные на металлическом 3D-принтере по своему механическому поведению, плотности, остаточному напряжении и другим свойствам превосходят аналоги, полученные с помощью литья или механической обработки.
  • Большая экономия сырья. Аддитивные технологии используют практически то количество материала, которое нужно для производства вашего изделия. Тогда как при традиционных способах изготовления потери сырья могут составлять до 80-85%.
  • Возможность изготовления изделий со сложной геометрией. Оборудование для аддитивных технологий позволяет производить предметы, которые невозможно получить другим способом. Например, деталь внутри детали. Или очень сложные системы охлаждения на основе сетчатых конструкций (этого не получить ни литьем, ни штамповкой).
  • Мобильность производства и ускорение обмена данными. Больше никаких чертежей, замеров и громоздких образцов. В основе аддитивных технологий лежит компьютерная модель будущего изделия, которую можно передать в считанные минуты на другой конец мира — и сразу начать производство.


Схематично различия в традиционном и аддитивном производстве можно изобразить следующей схемой:

Аддитивное производство: технологии и материалы

Под аддитивным производством понимают процесс выращивания изделий на 3D-принтере по CAD-модели. Этот процесс считается инновационным и противопоставляется традиционным способам промышленного производства.

Сегодня можно выделить следующие технологии аддитивного производства:


  • FDM (Fused deposition modeling) — послойное построение изделия из расплавленной пластиковой нити. Это самый распространенный способ 3D-печати в мире, на основе которого работают миллионы 3D-принтеров — от самых дешевых до промышленных систем трехмерной печати. FDM-принтеры работают с различными типами пластиков, самым популярным и доступным из которых является ABS. Изделия из пластика отличаются высокой прочностью, гибкостью, прекрасно подходят для тестирования продукции, прототипирования, а также для изготовления готовых к эксплуатации объектов. Крупнейшим в мире производителем пластиковых 3D-принтеров является американская компания Stratasys.
    Посмотреть все FDM-принтеры.



  • SLM (Selective laser melting) — селективное лазерное сплавление металлических порошков. Самый распространенный метод 3D-печати металлом. С помощью этой технологии можно быстро изготавливать сложные по геометрии металлические изделия, которые по своим качествам превосходят литейное и прокатное производство. Основные производители систем SLM-печати — немецкие компании SLM Solutions и Realizer. 
    Посмотреть все системы SLM-печати.



  • SLS (Selective laser sintering) — селективное лазерное спекание полимерных порошков. С помощью этой технологии можно получать большие изделия с различными физическими свойствами (повышенная прочность, гибкость, термостойкость и др). Крупнейшим производителем SLS-принтеров является американский концерн 3D Systems. 
    Посмотреть все системы SLS-печати.



  • SLA (сокращенно от Stereolithography) — лазерная стереолитография, отверждение жидкого фотополимерного материала под действием лазера. Эта технология аддитивного цифрового производства ориентирована на изготовление высокоточных изделий с различными свойствами. Крупнейшим производителем SLA-принтеров является американский концерн 3D Systems. 
    Посмотреть все SLA-принтеры.


В отдельную категорию стоит вынести технологии быстрого прототипирования. Это способы 3D-печати, предназначенные для получения образцов для визуальной оценки, тестирования или мастер-моделей для создания литейных форм.


  • MJM (Multi-jet Modeling) — многоструйное моделирование с помощью фотополимерного или воскового материала. Эта технология позволяет изготавливать выжигаемые или выплавляемые мастер-модели для литья, а также — прототипы различной продукции. Используется в 3D-принтерах серии ProJet компании 3D Systems.
  • PolyJet — отверждение жидкого фотополимера под воздействием ультрафиолетового излучения. Используется в линейке 3D-принтеров Objet американской компании Stratasys. Технология используется для получения прототипов и мастер-моделей с гладкими поверхностями.
  • CJP (Color jet printing) — послойное распределение клеящего вещества по порошковому гипсовому материалу. Технология 3D-печати гипсом используется в 3D-принтерах серии ProJet x60 (ранее называлась ZPrinter). На сегодняшний день — это единственная промышленная технология полноцветной 3D-печати. С ее помощью изготавливают яркие красочные прототипы продукции для тестирования и презентаций, а также различные сувениры, архитектурные макеты.


Основы 3D печати

Все что нужно знать о профессиональной 3D-печати

Итак, ваша компания планирует приобретение 3D-принтера. Но вы не знаете, на что обратить внимание при выборе оборудования: какие материалы выбрать, чем одна технология отличается от другой, как происходит процесс построения изделия? На этой странице мы постарались собрать максимум информации о профессиональных 3D-принтерах, необходимой для знакомства с аддитивными технологиями: основные термины, понятия, особенности технологий и различных систем печати.




  • Что такое 3D-печать
  • Виды 3D-принтеров
  • Какие технологии 3D-печати бывают
  • Материалы для 3D-печати
  • Что такое материал поддержки и зачем он нужен
  • Как можно использовать 3D-принтеры
  • Чем отличаются профессиональные и домашние 3D-принтеры
  • Как начать бизнес в сфере 3D-печати
  • Как выбрать профессиональный 3D-принтер





1. Что такое 3D-печать

3D-печать — процесс аддитивного (послойного) построения объектов из твердого материала на основе компьютерной CAD-модели. Трехмерная модель прототипа в формате STL отправляется на 3D-принтер, который слой за слоем образует реальный объект из нужного материала. 3D-печать также называют аддитивным производством, трехмерным прототипированием, прямым цифровым производством, выращиванием.


2. Какие типы 3D-принтеров бывают

Все 3D-принтеры можно разделить на три большие группы — по возможностям и сферам применения.

Пользовательские (домашние) — недорогие (500 - 4 000 USD) настольные системы 3D-печати, в 98% случаев работающие с различными типами ABS- или PLA-пластиков. Отличаются невысоким качеством и низкой стабильностью построения. Часто собираются из недолговечных комплектующих. Используются частными энтузиастами, в небольших компаниях, школах. 

Профессиональные — надежные 3D-принтеры для решения различных производственных, исследовательских и бизнес-задач. Отличаются промышленным уровнем комплектующих, долгим сроком работы, высокой стабильностью печати, большим выбором материалов с различными характеристиками.

Промышленные — системы 3D-печати для использования на крупных производственных объектах. Как правило, оснащаются большими камерами печати (свыше 50 см). Позволяют работать с различными промышленными материалами (выжигаемыми, сверхпрочными, термостойкими). К этому классу относятся, например, 3D-принтеры по металлу, системы печати песчаных литейных форм и другое оборудование. 


3. Основные технологии 3D-печати

FDM (Fused Deposition Modeling) — самая распространенная технология 3D-печати в мире. Основана на послойном построении объекта из расплавленной пластиковой нити. Готовые изделия отличаются особой прочностью и слоистостью, разной степени выраженности.

PolyJet — процесс построения основан на послойном отверждении фотополимерного материала под воздействием УФ-излучения. Готовые изделия отличаются гладкими поверхностями и хорошей детализацией. Используется в 3D-принтерах серии Objet. 

SLM (Selective Laser Melting) — селективное (выборочное) спекание металлических порошков лучом лазера. Самая популярная технология 3D-печати металлом. Используется в 3D-машинах компаний SLM Solutions и Realizer.


4. Виды материалов для 3D-печати

Пластик — большая группа материалов на основе термопластика. Самый популярный — ABS и его разновидности. Пластики используются для печати 3D-принтерами компании Stratasys (технология FDM). Порошковый пластик также применяется для построения изделий в промышленных SLS-принтерах.

Фотополимерные материалы — большая группа материалов, объединенных общим способом отверждения под воздействием УФ-излучения или лазера. Обладают широким набором свойств (от гибкости до прозрачности и термостойкости). Фотополимерные материалы используют для печати 3D-принтеры серий Objet и ProJet.

Металлические порошки — группа материалов, используемая в системах SLM-печати. Наиболее популярные порошковые металлические материалы: сталь (инструментальная и нержавеющая), титан, кобальт-хром, алюминий и их сплавы.

Композитные порошки — порошковый материал на основе гипса. Используется в 3D-принтерах серии Projet x60(ZPrinter). Самый доступный способ полноцветной 3D-печати.


5. Что такое материал поддержки

Материал поддержки — вспомогательный материал, используемый в качестве опоры для выстраиваемого объекта. В различных технологиях удаляется по-разному: механически, растворением, выплавлением, вымыванием.

Зачем нужен: для качественной печати детализированных изделий, построения нависающих конструкций, полостей, арок, тонких стенок.



6. Как можно использовать 3D-принтеры

Профессиональные системы 3D-печати эффективно используют в самых разных отраслях производства, разработки продукции, образования и бизнеса. Можно выделить следующие способы эффективного использования:


  • быстрое прототипирование;
  • создание образцов продукции для проведения тестов;
  • печать пресс-форм;
  • производство мастер-моделей для литья;
  • печать производственной оснастки;
  • изготовление пластиковых корпусов приборов;
  • печать готовых к эксплуатации изделий;
  • производство уникальной сувенирной продукции;
  • архитектурных макетов.


О том, каким образом 3D-печать используют в различных отраслях (например, в образовании или промышленности), можно прочитать здесь.


7. Чем профессиональные 3D-принтеры лучше пользовательских (домашних)

Есть ряд важных различий:


  • точность печати (любой профессиональный 3D-принтер полностью соответствует заявленным характеристикам; позиционирование печатной головки тщательно калибруется на заводе, что гарантирует точность построения изделий);
  • стабильность и повторяемость печати (10 копий изделия, напечатанные на профессиональном 3D-принтере, будут идентичны, домашний принтер обеспечить этого не может);
  • срок службы (средний срок работы профессионального 3D-принтера — 7-10 лет, домашнего — менее года);
  • выбор профессиональных материалов (проф принтеры работают с надежными материалами, используемыми в серийном производстве — прочными, термостойкими, прозрачными, резиноподобными и т.д.).


О других особенностях, за счет которых профессиональные 3D-принтеры настолько превосходят пользовательские, читайте в этой статье.


8. Я хочу начать бизнес в сфере 3D-печати. Что для этого нужно?

Сегодня существуют 2 основных типа предприятий по оказанию услуг 3D-печати и сканирования: студии печати миниатюрных фигурок людей и центры общего прототипирования. Что нужно, чтобы начать зарабатывать в каждой из этих сфер (или в двух сразу), читайте в этой статье.


9. Как выбрать профессиональный 3D-принтер?

Выбор 3D-принтера зависит сразу от нескольких условий. Самое главное из них — задачи, которые вы планируете решать с его помощью. Для печати пластиковых прототипов используются одни модели, для восковок — другие, для сверхточных изделий — третьи. Также при выборе 3D-принтера нужно учитывать требования по допускам (это влияет на точность печати) и конечно — бюджет, которым вы располагаете. Более подробная информация о выборе профессионального 3D-принтера представлена на этой странице.

Печатаем ABS пластиком без трещин и термокамер

Расслоения-трещины

При изготовлении крупной детали на 3D принтере из ABS пластика, кроме обычной деламинации происходит деламинация на стенках детали. Это выглядит как расслоение и трещины. Хороший пример в заметке "Печать АБС-ом". С этим борются несколькими способами. Можно обмотать 3D принтер полиэтиленовой плёнкой. Мы же рассмотрим другой способ, не разрушающий механику и электронику 3D принтера высокой температурой. Вокруг детали возводится стенка, имитирующая локальную термокамеру. Используем бесплатный редактор 3D моделей Blender.

Импортируем выбранную модель.

меню

В правой панели нажимаем пиктограмму Scene. Выбираем метрическую систему. Изменяем масштаб измерения Scale до 0.001. Теперь можем моделировать в привычных миллиметрах.

параметры

Для изготовления стенки нужно нарисовать контур вокруг модели. Используем кривые Безье. Начальная точка моделирования обозначена 3D курсором.

3D курсор

Его нужно перенести на уровень с нижней плоскостью модели по координате Z для начала возведения стенки. Для просмотра модели сбоку нажмём клавишу 1 на цифровой клавиатуре. Перейдём в режим редактирования, нажимаем кнопку Tab на клавиатуре. Режим редактирования индицируется внизу надписью Edit Mode.Выделение

Нажмём клавишу A а клавиатуре для снятия выделения с модели. Нам нужно выделить нижнюю плоскость. Поворачиваем вид модели нажимая клавишу 2 на цифровой клавиатуре несколько раз. Переходим в режим выделения плоскостей, нажимая пиктограмму Face select внизу окна. Выбираем одну из нижних плоскостей, кликая на ней правой кнопкой мыши.Плоскость

Переносим на неё 3D курсор, нажимая Shift+S и выбираем Cursor to Selected.

меню

Выходим из режима редактирования, нажимая клавишу Tab на клавиатуре. Нажимаем клавишу 1 на цифровой клавиатуре для просмотра модели сбоку. Видим, что 3D курсор перемещён на нижнюю плоскость.

3D курсор

Пришло время рисовать контур вокруг модели. Переключаем на просмотр модели сверху, нажимая клавишу 7 на цифровой клавиатуре. Нажимаем сочетание клавиш Shift+A и добавляем Curve Bezier.

Mesh

Переходим в режим редактирования (Tab). Переключаемся на каркасный вид клавишей Z.

Немного инструкций с сайта http://presspull.ru/BlendTut/Nurbs/

Контрольные точки (vertex) кривой Безье состоят из самой точки и двух ручек (handles) иногда их называют рычагами Безье. Точка в центре позволяет перемещать контрольную точку целиком, перемещение же ручек позволяют менять кривизну линии.
Кривая Безье является касательной к линии ручки. Крутизна изгиба кривой зависит от длины ручек.
Есть четыре типа ручек:
- свободная - Free (черный цвет). Возможность задавать любые изгибы.
- выровненная - Aligned (пурпурная). Всегда лежат на одной линии.
- вектор - Vector (зеленая). Указывают на предшествующую и следующую ручки.
- авто - Auto (желтая). Имеют установленные автоматически длину и направление для достижения самого гладкого результата.
Тип переключается из меню по клавише V.

Начало моделированияBezier Handles

Ручки могут быть перемещены, повернуты и масштабированы. Перемещаем правой кнопкой мыши, устанавливаемлевой кнопкой мыши.

Ориентируемся на размеры модели и расположим точки на расстоянии нескольких миллиметров от модели. Чтобы продолжить кривую и создать следующую точку нажимаем клавишу E. Чтобы замкнуть линию выделяем крайние точки и нажимаем клавишу F. Чтобы удалить точку нажимаем клавишу X.

вид сверху

Выйдем из режима редактирования и продублируем созданный контур, сочетание клавиш Shift+D и сразу Enter. Дублируем для возможности вернуться и всё изменить. Копию переименуем в Wall (стенка). Теперь контур Wall нужно преобразовать в Mesh, для возможности экструдирования.

конвертируем

Переходим в режим редактирования (Tab). Нажимаем клавишу A для выделения объекта. Переходим на вид сбоку (1) и начинаем поднимать стенку из контура. Для этого нажимаем клавишу E (экструдировать) и Z (по оси Z). Ведём курсор вверх до поднятия стенки до нужного уровня. Нажимаем Enter для подтверждения.стенка

Теперь объекту Wall добавим модификатор Solidify (Толщина).модификатор



Установим толщину стенки в параметрах модификатора, примерно полтора диаметра сопла (у меня сопло 0,6 мм). В дальнейшем толщину можно уменьшить или увеличить.

параметры модификатора

Выйдем из режима редактирования (Tab) и посмотрим сверху (7). Стенка равномерной толщины.стенка

Выделяем клавишей A оба объекта и экспортируем обратно в STL модель. Для дальнейших правок нужно сохранить проект в формате .blend (Ctrl+S).

экспорт

Загружаем модель в Cura и проверяем, печатается ли стенка. Отчётливо видим, что стенка будет (красная линия). Теперь можно поэкспериментировать с толщиной стенки в Blender.Cura

Добавляем Brim и увеличиваем его толщину параметром Initial layer thickness (mm). Это уменьшит задирание углов детали (деламинацию).

Печатаем!

Mendel90

Готово!

деталь в стакане

Фактическое время печати. Если ускорения в прошивке совпадают с настройками Ultimaker, то и время будет совпадать, так как Cura пишется для Ультимейкера.

LCD

На нижней стороне детали не обнаружено следов деламинации. Печатал на каптоновом скотче с покрытием пивом Светлый Козел. 3D принтер Mendel90.

низ детали

   В Blender важно научиться манипулировать 3D курсором. Сочетания клавиш Shift+C, Shift+S и Ctrl+Alt+Shift+C. А также ручное управление координатами в панели, вызываемой клавишей N.

3D cursor

Эта деталь для 3D принтера Mendel90 и возможно мы почитаем рассказ о нём на этих страницах

Техничка. Настраиваем прошивку Marlin и заливаем её в 3D принтер

Многие 3D принтеры работают под управлением популярной прошивки Marlin. Прошивка изначально сконфигурирована для Ultimaker Original. Разберём основные настройки для других 3D принтеров.
Marlin01.png

Теперь скачиваем Arduino IDE для исправления и загрузки прошивки в 3D принтерСсылка. Давим на Windows Installer. Скачивается установщик arduino-1.6.0-windows.exe. Запускаем его и устанавливаем среду Arduino IDE.Arduino - Software

Переходим в папку с прошивкой и запускаем файл Marlin.ino.Marlin

Открывается среда Arduino IDE с прошивкой. Нам нужна вкладка Configuration.h.Marlin _ Arduino 1.0.6

В начале мы видим ссылки на калибровку 3D принтера. Пролистываем дальше и читаем: "Это конфигурационный файл с основными настройками. Выберите тип контроллера, тип температурного датчика, откалибруйте перемещения по осям и сконфигурируйте концевые выключатели."

Начнём с выбора контроллера (MOTHERBOARD). Список контроллеров находится во вкладке boards.h. Давим на треугольник в правом верхнем углу и выбираем boards.h.Marlin _ Arduino 1.0.6

Теперь посмотрим на установленную электронику. Вот некоторые типы плат:

MelziRepRapMelziRAMPS 1.4RAMPS 1.4

У меня стоит RAMPS 1.4

.Marlin _ Arduino 1.0.6

Заменяю в configuration.h "MOTHERBOARD BOARD_ULTIMAKER" на "MOTHERBOARD BOARD_RAMPS_13_EFB".

#ifndef MOTHERBOARD
#define MOTHERBOARD BOARD_RAMPS_13_EFB
#endif

Следующим выбираем датчик температуры - термистор. Видим большой список "//// Temperature sensor settings:". У меня стоит хотэнд E3D-v5 и китайский термистор на столе. Для E3D-v5 я выбираю "// 5 is 100K thermistor - ATC Semitec 104GT-2", для стола "// 1 is 100k thermistor - best choice for EPCOS 100k". Если тип термистора неизвестен можно выбрать 1, а если температура не понравится можно выбирать любой и тестировать. Меняю.

100K thermistor - ATC Semitec 104GT-2E3D

Обычный китайский термистор 100К

100KMarlin _ Arduino 1.0.6

Ограничение максимальной температуры хотэнда "#define HEATER_0_MAXTEMP 275".

Ограничение минимальной температуры хотэнда "#define EXTRUDE_MINTEMP 170".

Если концевой выключатель подключен не стандартно и его состояние нужно инвертировать, то это можно сделать в прошивке, не перепаивая провода. Значения false или true. Команда M119 (например в Pronterface) показывает состояние концевых выключателей. У меня концевые выключатели стоят только в позиции HOME на MAX.
В положении HOME

Pronterface

В положении отличном от HOME по всем осям

Pronterface

Мне ничего менять не потребовалось.


const bool X_MIN_ENDSTOP_INVERTING = true;
const bool Y_MIN_ENDSTOP_INVERTING = true;
const bool Z_MIN_ENDSTOP_INVERTING = true;
const bool X_MAX_ENDSTOP_INVERTING = true;
const bool Y_MAX_ENDSTOP_INVERTING = true;
const bool Z_MAX_ENDSTOP_INVERTING = true;

Изменение направления вращения шаговых двигателей, значения false или true. Правильные перемещения сопла относительно стола:

- По оси X - влево "-", вправо "+".
- По Y - вперёд "+", назад "-".
- По оси Z - сближение "-", удаление "+".
- Экструдер. Extrude - выдавливание нити, Reverse (retract) - откат, втягивание нити.

#define INVERT_X_DIR false
#define INVERT_Y_DIR false
#define INVERT_Z_DIR false
#define INVERT_E0_DIR true

Дальше идёт настройка концевых выключателей. Нам нужно узнать где они расположены. Как это узнать? Начало координат находится в ближнем левом углу на поверхности стола, если сопло вывести в эту точку, то сработали бы концевики MIN, если в правую дальнюю верхнюю - сработают MAX. У меня в положении HOME находятся три концевых выключателя MAX, поэтому мои установки

// Sets direction of endstops when homing; 1=MAX, -1=MIN
#define X_HOME_DIR 1
#define Y_HOME_DIR 1
#define Z_HOME_DIR 1

Установка габаритов перемещения, после инициализации в положении HOME. Здесь мы задаём габариты рабочей зоны по X и Y, а также настройку сопла относительно стола.
Если при касании стола соплом срабатывает концевой выключатель (MIN), как у Ultimaker Original, то поднастройка сопла относительно стола выполняется перемещением концевого выключателя, а в "#define Z_MAX_POS" записываем значение координаты при максимальном удалении сопла от стола. Координату можно узнать по команде М114 или посмотрев на экран дисплея.
Если концевой выключатель по Z срабатывает при максимальном удалении сопла от стола (MAX), то нужно найти габарит по Z самостоятельно. Устанавливаем значение "#define Z_MAX_POS" изначально больше нормы, например 250 при габарите 200 мм. Опускаем сопло до касания стола и на дисплее (или по команде M114) видим координату больше нуля, теперь вычтем из установленного большого значения полученную координату и получим габарит по Z, который теперь запишем в "#define Z_MAX_POS". По итогам печати первого слоя можно будет подкорректировать это значение.

// Travel limits after homing
#define X_MAX_POS 215
#define X_MIN_POS 0
#define Y_MAX_POS 215
#define Y_MIN_POS 0
#define Z_MAX_POS 200
#define Z_MIN_POS 0

Можно подкорректировать скорость перемещения в положение HOME.

#define HOMING_FEEDRATE {50*60, 50*60, 4*60, 0} // set the homing speeds (mm/min)

Переходим к самому важному. Настройка шагов перемещения по осям. Экструдер тоже ось. Мои настройки.Marlin _ Arduino 1.0.6

Теперь посмотрим, как я их получил. По всем осям стоят шаговые двигатели 200 шагов на оборот, 16 микрошагов на шаг (устанавливается перемычками на плате). По осям X и Y стоит приводной ремень GT2 с шагом 2 мм и 20-ти зубые шкивы, итого получаем формулу (200*16)/(2.0*20). По оси Z стоят шпильки М8 с шагом резьбы 1,25 мм, итого формула 200*16/1.25.

Находим спецификации (даташит) на установленные шаговые двигатели. Видим, что за один шаг вал поворачивается на 1,8 градуса, а это значит 360/1,8=200 шагов на полный оборот. Этот параметр одинаковый у большинства шаговых двигателей устанавливаемых в домашние 3D принтеры.42BYGHW609-Stepper-Motor-Datasheet

Профили ремней, обычно используемых на 3D принтерах и их шаг. Оригинал здесь, страница 61.TimingBeltDatasheet_GT2

Шкив

Puley

Как померить шаг винта? Замеряем участок винта и считаем на нём витки, затем длину участка в миллиметрах делим на количество витков 20/16=1.25 мм. Для более точного результата замеряем участок максимальной длины.Замер

Настройка экструдера зависит от коэффициента редукции и диаметра подающей шестерни. Подберём экспериментально, после первой заливки прошивки в 3D принтер. Откручиваем сопло и уменьшаем ограничения минимальной температуры сопла до 5 градусов "#define EXTRUDE_MINTEMP 5". Теперь экструдер будет работать при холодном сопле, что нам и нужно. Пока не меняем настройки экструдера. Для настройки я использую программу Pronterface. Для начала ставим 50 мм и скорость 100 мм/сек. 50 мм - это длина прутка, проходящего через экструдер. Измеряем длину прутка прошедшего через экструдер линейкой или штангенциркулем.

Pronterface

Подбирая настройку экструдера добиваемся точной цифры на разумной длине прутка, например 300 мм. После настройки вернём ограничения минимальной температуры "#define EXTRUDE_MINTEMP 170".

Следующие цифры - это ограничение максимальной скорости перемещения по осям. На X и Y я ставлю 200 мм, остальные не трогаю.

#define DEFAULT_MAX_FEEDRATE {200, 200, 5, 25}

Настройка ускорения перемещений по осям. При больших ускорениях возможны пропуски шагов. Можно подбирать, гоняя в программе Pronterface по осям на заданной скорости. Вот мои настройки:

#define DEFAULT_MAX_ACCELERATION {1000,1000,100,10000}
#define DEFAULT_ACCELERATION 1500

Осталось активировать LCD дисплей с SD картой. Свой дисплей я нашёл на RepRap.org и идентифицировал как RepRapDiscount Smart Controller.

LCD 2004

Раскомментируем (уберём двойные слэши) следующие строки:

#define ULTRA_LCD
#define SDSUPPORT
#define ULTIPANEL
#define REPRAP_DISCOUNT_SMART_CONTROLLER

Есть ещё один твик для повышения точности срабатывания некоторых концевых выключателей. При настройке нуля по Z столкнулся с тем, что после каждой инициализации HOME положение сопла над столом немного менялось. Порывшись в прошивке нашёл параметр отвечающий за инициализацию концевых выключателей. Переходим во вкладку Configuration_adv.h и ищем строку "#define Z_HOME_RETRACT_MM 2", меняем значение 2 на 5 и больше не вспоминаем про этот параметр.

Пора заливать прошивку в контроллер. Для этого нужно в Arduino IDE правильно выставить тип платы и номер COMпорта. Внизу окна отобразится тип платы и номер порта. Не забываем сохранять изменения (Ctrl+S).

RAMPS

Marlin _ Arduino 1.0.6 2015-02-13 22.19.24.pngMarlin _ Arduino 1.0.6

MELZI
Для выбора нужной платы в Arduino IDE нужно скопировать с заменой всё из папки с прошивкой "Marlin-Development\ArduinoAddons\Arduino_1.5.x\hardware\marlin\avr" в папку Arduino IDE "C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\arduino\avr". После этого появляется возможность выбрать плату Sanguino (базовая плата для Melzi) и нужный тип процессораУ меня нет платы Melzi, поэтому проверить не могу.Marlin _ Arduino 1.6.0Marlin _ Arduino 1.6.0

Для заливки прошивки нажимаем на круг со стрелкой.

Marlin _ Arduino 1.0.6

Прогресс заливки прошивки отображается индикатором

Marlin _ Arduino 1.0.6

После того, как всё заработает нужно откалибровать PID нагрева хотэнда и стола. Для этого я использую Pronterface. Вводим команду "M303 E0 C8 S260". Где M303 - команда калибровки, E0 - хотэнд, C8 - количество циклов нагрева-охлаждения, S260 - типичная температура работы сопла.

Pronterface

Последние результаты записываем в прошивку.

#define DEFAULT_Kp 12.22
#define DEFAULT_Ki 0.58
#define DEFAULT_Kd 64.08

По такой же схеме калибруем PID стола. Команда "M303 E-1 C8 S110". Где E-1 - стол, S110 - типичная температура нагрева стола. Последние результаты записываем в прошивку. У меня стол нагревается очень медленно и поэтому приходится перезапускать команду из-за ошибки Timeout.

Pronterface

#define DEFAULT_bedKp 105.94
#define DEFAULT_bedKi 4.97
#define DEFAULT_bedKd 564.11

Как узнать уже прошитые в 3D принтер параметры чтобы не калибровать повторно?

Параметры установленные в прошивке можно узнать в программе Repetier-Host через меню Конфигурация\Конфигурация EEPROM. Предварительно нужно указать COM порт в настройках и нажать кнопку "Подсоединить".Настройки Marlin EEPROM

При подключении 3D принтера к программе Pronterface в правой части окна выводится список параметров прошивкиPronterface

Также параметры можно увидеть на LCD дисплее. Через меню Control\Motion.

Хотелось бы увидеть подобные инструкции для Delta принтеров, CoreXY и H-Bot 3D принтеров

Дешевые 3D-принтеры на любой вкус

Кто сказал, что чем дороже, тем лучше? Реалии мира 3D-печати таковы, что зачастую бюджетные устройства от относительно малоизвестных производителей оказываются более способными и симпатичными, чем дорогостоящие фирменные конкуренты. Сегодня мы расскажем о нескольких примерах наиболее популярных и доступных 3D-принтеров, как уже распространенных, так и ожидающих выхода на рынок. Но никаких теоретических разработок, а только проверенные в деле печатающие системы!

PRINTRBOT SIMPLE

Printrbot SimplePrintrbot Simple – даже не один 3D-принтер, а целая линейка. Наиболее доступный комплект-конструктор с корпусом из дерева обойдется в $349, а собранная версия с металлическим корпусом (на иллюстрации) и опциональной подогреваемой платформой стоит $599. Конструктор металлической модели выйдет несколько дешевле, но потребует умелых ручек для сборки. Даже самая дорогая версия вполне соответствует бюджетной категории. Простейший же набор, с панелями из березы и несколько уменьшенной рабочей платформой без подогрева, отлично послужит в качестве 3D-принтера начального уровня, вполне способного печатать PLA-пластиком. Установка подогреваемой платформы значительно расширит диапазон возможных расходных материалов. В первую очередь, будет возможна печать заветным ABS-пластиком, но заодно можно будет поэкспериментировать и с нейлоном, композитными материалами вроде древесного имитатора Laywoo-D3, поликарбонатом и пр.

Главное достоинство принтеров Printrbot – широкий ассортимент модификаций, включая не только подогрев рабочего стола, но и контрольный модуль для автономной работы, дополнительные экструдеры и даже сенсоры для автокалибровки. Таким образом, заполучив недорогую базовую модель всегда можно расширить ее способности по мере желания и необходимости.

На видео продемонстрирована работа варианта с металлическим корпусом и дополнительным экструдером, позволяющим печатать двухцветные модели:

SOLIDOODLE

SolidoodleЕще одно проверенное временем решение по цене от $399. Базовая версия, Solidoodle 2 Base, оснащается акриловой рабочей платформой размером 152х152мм и обеспечивает аналогичную высоту построения. За $499 можно получить усовершенствованную версию: Solidoodle 2 Pro добавляет подогреваемую платформу, что облегчает печать ABS-пластиком, а Solidoodle 2 Expert еще и оснащается закрытым корпусом для поддержания фоновой температуры. При этом есть возможность апгрейда с базовой версии до более продвинутых вариантов. Solidoodle 3 стоит еще на $100 дороже, но сохраняет подогрев платформы и имеет рабочую зону, увеличенную до 203х203х203мм. Наряду с ABS-пластиком возможна и печать PLA – этому способствует открытая конструкция большинства принтеров в линейке.

Каждая из моделей оснащается прочной металлической рамой и алюминиевым экструдером. Разрешение печати соответствует «золотому стандарту» – 100 микрон по вертикали. К сожалению, контрольный модуль не предусмотрен, поэтому передача данных и управление производятся исключительно за счет USB соединения. С другой стороны, открытая архитектура Solidoodle позволяет проводить всевозможные модификации. В общем и целом, этот принтер лучше всего подойдет для энтузиастов с ограниченным бюджетом, желающих помастерить собственными руками.

Видео, демонстрирующее работу Solidoodle 3:

PORTABEE GO

Portabee GOПомните, как начиналась эра персональных компьютеров? С достаточно громоздких устройств, едва помещающихся на стол, с программными возможностями где-то на уровне современных тостеров, да стоимостью, сравнимой с ценником на хороший автомобиль. Теперь же мы имеем недорогие ноутбуки и планшеты – высокопроизводительные, удобные и компактные. Portabee GO, изготовляемый сингапурской компанией Romscraj, в точности повторяет эволюцию компьютеров.

Этот 3D-принтер предназначен для печати полилактидом (PLA-пластиком) по технологии FDM/FFF. Размер области построения достигает 120х160х120мм, что сравнимо с популярным бытовым 3D-принтером 3D Systems Cube. Габариты Portabee GO уже скромнее: 208х225х277мм против 260x260x340мм у Cube. Но у Portabee Go есть одна изюминка: этот принтер складывается, что позволяет сократить высоту с 277мм до 79мм! В сложенном виде устройство легко умещается в наплечную сумку, а скромный вес в 2,8кг облегчает длительную транспортировку. Подготовить же Portabee GO к работе почти так же просто, как включить ноутбук. Автоматическая система калибровки платформы сводит заботы пользователя к минимуму. Остается лишь вставить пластиковую нить, загрузить цифровую модель и ждать окончания печати.

Самое приятное в этом выдающемся дизайне, это его стоимость. Отпускная цена последней версии Portabee GO от производителя составляет всего $595. Предлагаем вашему вниманию видео, демонстрирующее процесс автоматической калибровки и печати:

M3D MICRO

M3D MicroНо даже если вы и не собираетесь брать принтер с собой в дорогу, вполне возможно, что вам необходимо очень и очень компактное устройство небольшого веса. Другими словами, принтер, который можно было бы поставить даже на книжную полку. Встречайте M3D Micro – миниатюрный 3D-принтер кубической формы с длиной стороны в 185мм. Само собой, огромных моделей от такого устройства ожидать не стоит. Зато стоит ожидать простоты эксплуатации! Катушка с нитью аккуратно укладывается в нишу под рабочей платформой, не занимая лишнего места, а автоматическая система калибровки устраняет самый надоедливый этап печатного цикла. Остается лишь подключить Micro к компьютеру и печатать. Порадует и низкий, почти отсутствующий, уровень шумов – немаловажный фактор при офисной или бытовой эксплуатации.

Что интересно, разработчики заявляют о совместимости не только с PLA-пластиком, но и с ABS и даже с нейлоном. Учитывая отсутствие нагреваемой платформы и открытую конструкцию корпуса, может иметь место определенный оптимизм. С другой стороны, проблемы с печатью ABS-пластиком и нейлоном обычно начинаются при печати моделей относительно большого размера, длиной около 150мм или выше. Micro же, ввиду своих скромных габаритов, печатает относительно небольшие модели: размер области построения составляет 109х113х116мм. Кроме того, толщина наносимого слоя варьируется от 50 до 350 микрон – при относительно низком вертикальном разрешении скорость печати вполне может оказаться достаточна высокой, чтобы быстро напечатать модель до того, как неравномерная усадка приведет к деформации. Главное – запастись малярным скотчем и ацетоновым клеем для покрытия платформы. В любом случае, проблем с печатью PLA-пластиком возникать не должно.

Компания принимает заказы по скромной цене в $349. За работой принтера можно понаблюдать в предложенном видео. Печать производилась ABS-пластиком с толщиной наносимого слоя в 150 микрон:

ROBO3D R1

Robo3D R1Или же вам нужен полноценный, бескомпромиссный 3D-принтер менее чем за $1000? Тогда взгляните на RoBo3D R1. Симпатичный, аккуратный дизайн, рабочая зона достойного размера, возможность печати широким ассортиментом пластиков – полный набор всего за $799. Единственное, чего не хватает, это контрольного модуля, но свободный слот на контроллере позволяет осуществить такую модификацию собственными силами.

Подогреваемая платформа позволяет печатать всевозможными материалами, включая PLA, ABS, полистирол, T-Glase, Laywoo-D3 и другие. Область построения составляет 254х228,6х203,2мм – это больше, чем у эталонного MakerBot Replicator. При этом новейшая версия Replicator позволяет печатать лишь PLA-пластиком и стоит в три с половиной раза дороже.

Недавно была анонсирована усовершенствованная версия R2, хотя отпускная цена нового принтера пока не разглашается.

NEW MATTER MOD T

Mod TВскоре у перечисленных принтеров может появиться еще один серьезный конкурент: компания New Matter только что закончила успешную кампанию Indiegogo на сбор средств для производства 3D-принтера Mod-T.

За $249 компания предлагает симпатичный, минималистичный дизайн, который будет не стыдно оставить на виду. Кроме того, компания намеревается развить свой собственный 3D-печатный сайт, где будут предлагаться цифровые модели, оптимизированные для печати на Mod-T.

Что касается технических характеристик, то особо выдающимися их назвать нельзя. Принтер компактен и имеет относительно небольшую рабочую зону – 150х100х125, что все же объемистей, чем камера MakerBot Replicator Mini, продаваемого за $1 375. Толщина наносимого слоя варьируется от 200 до 400 микрон, хотя разработчики тестируют работу со слоями в 100 микрон в надежде внедрить более высокое разрешение к моменту начала поставок. Подогрев платформы не предусмотрен, ограничивая выбор расходного материала PLA-пластиком. Зато имеется Wi-Fi интерфейс, что позволит установить принтер в удобном месте без лежащих на виду кабелей.

В целом, Mod T смотрится, как прямой конкурент MakerBot Replicator Mini, но по несравнимо более доступной цене. Mod T ориентирован на бытовое использование – на простоту, безопасность для детей и, конечно же, сохранение семейного бюджета.


PEACHY PRINTER

Peachy PrinterЛазерные стереолитографические 3D-принтеры всегда отличались относительно высокой ценой по сравнению с FDM-принтерами. В то же время, спрос на такие устройства остается неизменно высоким из-за высоких стандартов точности и разрешения печати. Как следствие, идет дизайнерская гонка, направленная на снижение стоимости подобных систем. Безусловным рекордсменом считается SLA-принтер Peachy. Хотя проект еще дорабатывается, компания набрала достаточное количество предварительных заказов на площадке Kickstarter, чтобы профинансировать проект. Изначально планировалось, что поставки начнутся в апреле 2014 года, но в связи с необходимостью совершенствования дизайна до приемлемого уровня выпуск первых партий был перенесен на осень. Тем не менее, дизайнеры продемонстрировали функциональность устройства. Цена вопроса? Для первых заказчиков – всего $100. Такая низкая цена обуславливается максимальным упрощением конструкции и использованием широкодоступных компонентов.Конечно же, при выборе бюджетного 3D-принтера стоит проявлять определенную осторожность. Так, в наш список очень хотелось бы включить Makible MakiBox. Это устройство обещало стать одним из самых достойных соперников в категории бюджетных 3D-печатных систем и уже продемонстрировало свою работоспособность, но компания-разработчик столкнулась с серьезными проблемами. На данный момент идет расследование на предмет мошенничества, хотя представители компании отрицают обвинения и заявляют о срывах сроков, вызванных ограниченными производственными возможностями и задержками поставок со стороны производителей комплектующих. Если эта история разрешится положительно, 3Dtoday обязательно расскажет о MakiBox подробнее. А пока, будьте осторожны и счастливой вам печати!

Купили 3D-принтер, решили заработать. Что дальше?

Итак, вы задумались о возможности заработать на 3D-печати. Насколько это реально? Вполне, хотя путь тернист. Мы целенаправленно не будем рассматривать возможности, предоставляемые использованием дорогих профессиональных установок. Эта ниша давно и успешно развивается, ибо есть стабильный спрос. Наиболее продвинутые технологии позволяют создавать даже детали ракетных двигателей, но такие устройства стоят немалых денег и оказываются вне бюджетных возможностей простого энтузиаста. Мы же взглянем конкретно на возможность подзаработать, используя недорогой FDM или SLA-принтер.

Первое, на чем стоит остановиться: забудьте о массовом производстве. Оно вам просто не по плечу. Компактные принтеры слишком медленны, чтобы производить большие объемы продукции в короткие сроки, увы. Ни о какой конкуренции с литейной промышленностью не может быть и речи. И дело не только в затраченном времени, но и в себестоимости производства. После того, как изготовлены литейные формы, корпуса для смартфонов можно штамповать тысячами с минимальными затратами времени. Эта ниша прочно занята. Но ведь и сами литейные формы нужно изготовить, не правда ли? Вот здесь уже 3D-печать может оказаться полезной. Не зря эта технология имеет альтернативное название – «быстрое прототипирование».

Компания Мicrosoft перебрала сотни прототипов контроллера для Xbox OneКомпания Мicrosoft перебрала сотни напечатанных прототипов контроллера для Xbox Onе. А ведь это работа, которая по зубам домашнему FDM-принтеру

Множество статей про заработок на 3D-принтерах, написано владельцами данных устройств в личных блогах.

Особенно актуально прототипирование с помощью 3D-печати для отраслей, постоянно меняющих внешний вид своей продукции. Именно поэтому 3D-печать так любят стоматологи и ювелиры. Каждый день новый пациент со своим уникальным набором зубов. Или очередная привередливая светская львица, которой нужны украшения на зависть всем. Но только уникальные! И если китайский завод по производству «настоящих русских матрешек» не проявит никакого интереса к вам или вашим 3D-печатающим чудо-машинкам (у них, скорее всего, есть свои), то в ближайшей стоматологической клинике вполне могут заинтересоваться. Еще не факт, что они готовы вложиться в приобретение собственного SLA-принтера и держать в штате человека, который бы его обслуживал. Ведь это лишние затраты, лишняя бухгалтерия, лишняя рабочая площадь. Куда проще и дешевле использовать подрядчиков. То есть вас.

Вполне реально заработать и на мелкосерийном производстве. Опять-таки, для того, чтобы литейный процесс окупился, необходимо производить большие партии товаров. Себестоимость же мелкосерийного производства на простом FDM-принтере будет ниже, ибо вам не придется вкладываться в создание литейных форм, не говоря уже о дорогостоящем литейном оборудовании, цехах, найме персонала. Если тот же частный стоматолог придет на тот же китайский литейный завод с просьбой недорого отлить партию в 200 рекламных брелков-сувениров, то на него посмотрят… косо. А вот вам это вполне по плечу. Вы даже сможете конкурировать в плане стоимости конечных изделий. Ведь ваш технологический процесс предельно прост: нарисовали и распечатали. А если вы еще и овладеете такими тонкостями, как обработка ABS-моделей ацетоновыми парами, то ваши изделия визуально не будут отличаться даже от литых аналогов.

3D-принтер плюс ацетоновая баня3D-принтер плюс ацетоновая баня. Чем не няшечная сова?


Что самое замечательное: в последнее время появляются «домашние» SLA/DLP принтеры, ничем не уступающие по качеству своим дорогим профессиональным собратьям. Уступают они лишь производительностью, но не так уж и сильно. А вот разница в цене компактных и промышленных устройств может быть колоссальна. Взгляните на цены ближайшей профессиональной конторы по 3D-печати, если таковая вообще имеется в вашем городе, сбросьте цену ради конкурентоспособности, запаситесь необходимыми материалами и обзвоните мелкий ювелирный бизнес и клиники. Хотя, лучше позвоните сначала, поинтересуйтесь. Сделайте предложение, объясните суть. Очень может быть, что вы найдете заказчиков. А если вы еще и подкрепите слова наглядным примером… Представьте реакцию старого, седого мастера-ювелира, впервые видящего модель колечка из выжигаемой фотополимерной смолы и осознающего, что ему больше не нужно выпиливать мастер-модели бормашиной и матом. Или автомеханика, который сможет предложить своим клиентам поменять сломанные мелкие пластиковые детали на напечатанные без долгого ожидания запчастей и по более выгодной цене. Да еще и с возможностью кастомизации. Поставить логотип Ferrari на чье-то любимое «зубило»? Да никаких проблем. Да, будет как настоящий. Нет, не дорого.

Вот такая прелесть на домашнем SLA принтереВот такая прелесть на домашнем SLA-принтере. Ювелиры будут в восторге, мы гарантируем это


Основная проблема в мелкосерийном производстве – поиск клиентов. Давайте скажем честно: мало кто в нашей стране вообще знает, что такое 3D-принтер. Если бы знали, то 3D-печатный бизнес рос бы, как на дрожжах. Вы водитель маршрутки, и ваши пассажиры обломали все пластиковые ручки на форточках? Обращайтесь, напечатаем. Нужна симпатичная ваза, чтобы лучшая подруга извелась от зависти? Сделаем. Нужна модель самолета братьев Райт в масштабе 1:72? Днем с огнем не сыскать? Были бы чертежи, сделаем набор для моделиста.

Но как найти всех этих людей? Или как сделать так, чтобы они нашли вас?

В этом и состоит главная проблема. Пока нет развитого рынка, нет и возможности торговли. Есть, конечно, возможность рекламы – от объявлений на фонарных столбах до Яндекс.Директ. Но в этом случае вам, скорее всего, пришлось бы завести и собственный сайт. Ведь наглядно продемонстрировать товар и объяснить суть услуг в одном объявлении не получится. Это один вариант. Но вам совсем не обязательно создавать рынок самим. Есть и другой вариант – воспользоваться интернет-площадками, торгующими 3D-моделями. Там все уже сделано за вас, остается лишь выложить свои модели или принять заказы. Само собой, придется платить комиссию за продажи, но бизнес есть бизнес. С другой стороны, нет необходимости тратить время и деньги на собственный сайт, да и посещаемость будет выше. Ведь лучше торговать на рынке, чем на отшибе?

А вы записались в мейкерыА вы записались в мейкеры?


Подобные рынки 3D-моделей вполне успешно развиваются и включают в себя мейкеров со всего мира. Shapeways и Thingiverse – характерные примеры. Есть подобные ресурсы и в России – та же Ярмарка Мастеров. Некоторые площадки вообще используют мейкеров в качестве распределенного ресурса – например, makexyz.

Есть еще один нюанс, который невозможно обойти стороной. Вряд ли вам удастся сделать деньги на 3D-принтере, не имея навыков 3D-моделирования. Ведь большинство ваших клиентов будут приходить не с готовыми цифровыми моделями, а с зарисовками, физическими объектами для клонирования, даже просто идеями. Следовательно, потребуются определенные дизайнерские навыки, которые, конечно же, можно включить в стоимость продукции. Не умеете сами? Попробуйте устроить кооператив. Всегда найдется студент-дизайнер, готовый подзаработать и потренироваться. А с вас принтер и обслуживание техники. Кто знает, со временем такое скромное начинание вполне может перерасти в серьезный бизнес – были бы заказы. Опять-таки, исключением можно считать интернет-площадки. Некоторые из них целенаправленно арендуют мощности распределенной сети мейкеров. Заказы будут предоставлены в готовом виде, лишь бы у вас была возможность их напечатать и отправить заказчику.


Улыбнитесь, будет совсем не больноУлыбнитесь, будет совсем не больно


Раз уж мы упомянули клонирование, то стоит вспомнить и о 3D-сканерах. Такие крупные компании, как 3D Systems и MakerBot вовсю создают собственные экосистемы: товарные наборы, состоящие из принтеров, сканеров и поддержки онлайн. Вооружитесь, скажем, принтером MakerBot Replicator 2X и сканером MakerBot Digitizer. Кому-то нужно расширить набор любимых крючков для полотенец, которые десять лет, как не продаются? Вот вам и ниша. Сканируйте образец и печатайте партию на заказ. А выполнив заказ, почему бы не выложить уже имеющуюся модель крючка в свое портфолио на сайте мейкеров? Вдруг найдутся и другие заказчики? 3D-сканеры несколько дороговаты, но зато открывают массу новых возможностей, хотя бы в сувенирном бизнесе. 3D-проектирование уже достаточно сложно, но чтобы сделать чей-то трехмерный портрет, нужно уже быть художником. Тут без таланта не обойтись. Но даже в этом случае проект займет уйму времени. В таких случаях сканеры просто незаменимы. Тот же 3D Systems Sense вполне способен отсканировать человека в полный рост. А желающие сделать экшн-фигурки себя, любимых, всегда найдутся. Если можно Киану Ривзу, то почему не всем остальным?

Напечатаю свой корпус для Самсунга«Напечатаю свой корпус для Самсунга – будет новый iPhone»


Подведем итог: главная сила 3D-печати лежит в возможности быстро и недорого создавать уникальные объекты. Пользуйтесь этим для производства сувениров, предметов искусства, макетов, труднодоступных или чрезмерно дорогих запасных частей. Беритесь за то, за что не желает взяться массовое производство, ориентированное на ширпотреб. Используйте доступные интернет-ресурсы для поиска заказов или сбыта готовой продукции. Постарайтесь создать полный цикл производства – от дизайна до печати. До того момента, когда 3D-принтеры появятся в каждом доме пройдет еще немало времени, поэтому пока еще есть шанс заработать на любимом хобби.

Урок моделирования и 3D-печати в Photoshop CS6

Самостоятельное создание модели не обязательно подразумевает использование специальных 3D- или CAD программ. Для этого вы можете воспользоваться программой Photoshop CS6 Extended и еще двумя бесплатными межплатформными инструментами: Утилитой для 3D-печати Cura и инструментом для проверки и обработки модели MeshLab.


Параметры 3D-моделирования были значительно улучшены в версии Photoshop CS6 и теперь включают в себя в большей степени интуитивно понятные экранные элементы управления, которые позволяют создавать объемные модели из плоского изображения, фотографий или собственного воображения даже наименее технически подкованным дизайнерам.

Photoshop, наверное, обладает весьма ограниченными возможностями в сфере моделирования по сравнению с профессиональными CAD-программами, но использовать ее намного проще, чем изучение NURBS- и SDS-поверхностей. Кроме того, овладев 3D-инструментом от Adobe, вам будет намного проще перейти на более профессиональные 3D-программы вроде Cinema 4D или Maya.

Здесь мы покажем, как можно использовать Photoshop для создания модели фигуры человечка, а затем распечатать его физическую версию. Вы узнаете о творческой и технической стороне этого процесса, а также и о некоторых ограничениях, которые вы должны учитывать при моделировании с целью последующей 3D-печати. Для печати этой фигурки был использован 3D-принтер Ultimaker 2. Однако процесс подготовки и печати практически идентичен для любых настольных 3D-принтеров.

Сколько потребуется времени на выполнение этого проекта:
2 часа на моделирование и подготовку файлов и до 4 часов на печать.

Инструменты:
Photoshop CS6 Extended, Cura, MeshLab

Скачать
Файлы для этого урока можно скачать тут.

  • 1 Шаг 1 - новый документ
  • 2 Шаг 2 - формирование 3D-объекта
  • 3 Шаг 3 - глубина объекта
  • 4 Шаг 4 - формирование модели
  • 5 Шаг 5 - объем модели
  • 6 Шаг 6 - устойчивость
  • 7 Шаг 7 - подошва
  • 8 Шаг 8 - детализация
  • 9 Шаг 9 - слои
  • 10 Шаг 10 - расположение
  • 11 Шаг 11- формирование stl
  • 12 Шаг 12 - экспорт в stl
  • 13 Шаг 13 - подготовка к печати
  • 14 Шаг 14 - параметры печати
  • 15 Шаг 15 - отправка на печать
  • 16 Шаг 16 - печать



Шаг 1 - новый документ


Для начала создайте новый документ в Photoshop – будет вполне достаточно квадрата со сторонами 2000 пикселей – и на новом слое нарисуйте свой дизайн.

Поскольку модель будет печататься слой за слоем снизу вверх, важно, чтобы не было таких мест, где машина будет печатать в воздухе: из-за этого ограничения мы не можем создать фигуру человечка с руками, опущенными вниз.

Шаг 2 - формирование 3D-объекта


В меню 3D выберите New 3D Extrusion из Selected Layer. Форма мгновенно станет объемной за счет «выдвижения назад», это будет началом формирования 3D-объекта.

Шаг 3 - глубина объекта


Вы можете воспользоваться инструментом «Move» в Photoshop CS6 для того, чтобы просматривать объект в разных ракурсах: просто перемещайте инструмент за пределами создаваемого объекта, чтобы посмотреть на него под другим углом.

Убедитесь, что вы не двигаете сам объект, так как вам нужно, чтобы он оставался в вертикальном положении.

Выберите объект, и вы увидите его глубину в индикаторе Extrusion Depth в панели Properties. Перетащите ползунок этого показателя к нулю, чтобы объект не имел глубины.

Шаг 4 - формирование модели


В разделе Cap панели Properties установить значение Inflate Angle на 90 градусов для того, чтобы модель надулась под прямыми углами с обеих сторон.

Затем с помощью ползунка Strength установите такое значение, при котором объект выглядит округлым и трехмерным.

Также вы можете надуть объект, нажав клавишу V и перетаскивая элементы управления на самом объекте.

Шаг 5 - объем модели


По умолчанию надувается только лицевая сторона объекта.

На панели Properties найдите всплывающее меню Sides и смените значение на Front and Back.

Теперь увеличение объекта будет зеркальным.

Чем больше толщина исходного рисунка, тем более "надутым" будет объект, поэтому тело и голова толще, чем руки и ноги.

Шаг 6 - устойчивость


Теперь вам нужно сделать объемную обувь для своей фигуры.

И чтобы фигурка была устойчивой, важно создать достаточно большую площадь, которая будет прикреплена к платформе печати.

Так же, как и с фигуркой человечка, начнете с рисования контура ботинка на новом слое.

Шаг 7 - подошва


Так же, как раньше, сделайте фигуру объемной с помощью меню 3D.

Однако на этот раз вам не нужно будет сводить на нет параметр Extrusion Depth, выставив тут небольшое значение, скажем, 20, мы сделаем плоскую подошву для этой обуви.

Поверните башмак на 90 градусов по оси X, используя вкладку Co-ordinates в панели Properties для того, чтобы он лежал подошвой на основании.

Шаг 8 - детализация


Воспользуйтесь элементами управления Inflate, чтобы сделать башмак более похожим на настоящий.

На этот раз вам нужно, чтобы увеличилась только передняя сторона.

Шаг 9 - слои


Сделайте копию слоя с 3D-башмаком, затем выделите все три слоя и выберите Merge 3D Layers в меню 3D.

Они все будут соединены, и, возможно, у вас получится такая же неудачная ориентация, как на рисунке ниже. Это дело случая.

Шаг 10 - расположение


Вы можете выбирать каждый из башмаков на панели 3D или кликая по ним.

Выберите в меню 3D параметр Snap Object to Ground Plane и подвиньте башмак в сторону, чтобы он оказался точно под одной из ног основной фигуры.

Повторите это для другого башмака.

Затем выберите Export 3D Layer во всплывающем меню на панели 3D и выберите тип файла .obj.

Шаг 11- формирование stl


Затем преобразуйте .obj файл в файл .stl для того, чтобы принтер знал, что с ним делать.

Бесплатная программа MeshLab отлично подходит для этого.

Откройте 3D-файл, который вы создали, и вы увидите пару предупреждений, вроде тех, что показаны на картинке.

Кликните кнопку ОК, потому что они не важны – к примеру, это предупреждение о том, что программа ищет отсутствующие текстуры.

Шаг 12 - экспорт в stl


Вы можете покрутить модель в MeshLab, если хотите.

Но наша основная задача здесь - это экспорт файла: выберите Export Mesh и выберите STL в качестве типа файла.

Шаг 13 - подготовка к печати


Прежде чем отправлять .stl файл на печать, его необходимо нарезать. И для этого нам нужна программа Cura, хотя с ее установкой придётся повозиться, особенно владельцам Mac компьютеров.

Но не пугайтесь, к программе сделаны достаточно подробные инструкции, и на веб-сайте программы предусмотрена поддержка пользователей.

Выберите Load Model, чтобы поместить фигурку на платформу.

Она может показаться слишком большой: здесь мы масштабировали ее до 0,05 ее исходного размера для того, чтобы она уместилась на платформу.

Шаг 14 - параметры печати


Далее вам нужно задать значения всем необходимым параметрам: высота слоя (высота каждого цикла печати), толщина стенок, температура печати и другие параметры.

Многое из этого вам придется устанавливать методом проб и ошибок, хотя на форумах пользователей вашей модели 3D-принтера вы сможете найти довольно полезные советы на этот счет.

Когда все значения выставлены, выберите команду Slice to GCode.

Шаг 15 - отправка на печать


GCode - это файл, понятный вашему принтеру.

Когда этот файл готов, его можно отправить на печать непосредственно с компьютера, но мы рекомендуем скопировать этот файл на SD-карту и вставить ее в ваш принтер.

Шаг 16 - печать


Объект печатается снизу вверх, слой за слоем. И вы увидите, почему мы не могли сделать так, чтобы руки фигурки были направлены вниз, ведь это означало бы, что печать рук началась бы без опоры под ними.

Однако, если это совершенно необходимо, существует несколько способов обойти это ограничение.

Вы можете либо предусмотреть поддерживающие структуры для вашей модели еще в процессе моделирования, которые вам впоследствии нужно будет отрезать и выкинуть (и все это может занять довольно много времени), либо вы можете установить идеально подходящие по размеру блоки в качестве опоры (которые довольно не просто и неудобно устанавливать).

Теперь, когда ваш первый прототип отпечатан, он готов к окончательной обработке, покраске и добавлению аксессуаров.

Как прочистить засорившееся сопло экструдера

Засорение сопла экструдера - это проблема, которая неизбежно требует немедленного решения, и эта статья поможет вам правильно ее диагностировать, а также решить ее наиболее простым и легким способом.

Набор сверл для прочищения сопла экструдера при засорах.

В отличие от многих других сложностей, которые возникают во время 3D-печати, засорение сопла отрицательно влияет не только на качество результата печати, но и, чаще всего, на возможность печатать вообще. Давайте рассмотрим основные причины засорения сопла экструдера, и как можно легко и быстро исправить эту ситуацию. 

  • 1 Причины засорения
    • 1.1 Чрезмерно высокая температура экструдера
    • 1.2 Пыль и мусор, попавший в сопло экструдера
  • 2 Пошаговое решение этой проблемы
  • 3 Комментарии специалистов (Михаил Щекочихин)



Причины засорения

Чрезмерно высокая температура экструдера

При использовании пластика PLA оптимальной температурой экструзии может быть от 160 до 220 градусов Цельсия. Попытки печатать при слишком низкой температуре, скорее всего, приведут к тому, что экструзии не будет совсем, но обратная ситуация может стать более проблематичной. На деле, если вы пытаетесь печатать при слишком высокой температуре для данного материала, ваш филамент может просто остекловаться прямо в экструдере и таким образом забить его.

Остекловываться - превращаться в стекло или стекловидное вещество, особенно при воздействии высоких температур

Остеклование представляет собой процесс, в результате которого PLA или другие виды пластика становятся крайне твердыми и забивают сопло.

То же самое верно и для ABSнейлонаPVA и других пластиков.

Пыль и мусор, попавший в сопло экструдера

Такое часто случается после нескольких выполненных заданий, поскольку в сопло вместе с филаментом попадает пыль и другой мусор. Накапливаясь, они начинают забивать сопло экструдера. Этот мусор может прилипать к внутренним стенкам вашего экструдера и таким образом затруднять поток пластика, что, в конечном итоге, приводит к засорению сопла.

Пошаговое решение этой проблемы

Прочищение сопла с помощью тонкого сверла.

Эта проблема решается довольно просто, но требует соответствующих инструментов.

Вам понадобится небольшое сверло <0,35 мм или что-нибудь еще, что может послужить сверлом, но при этом будет достаточно тонким, чтобы войти в отверстие вашего экструдера.

Очень удобно использовать для этой цели гитарную струну толщиной 0.33мм, которую можно легко найти в любых магазинах музыкальных инструментов.

Другая альтернатива - использование ножек резистора или светодиода, так как они достаточно тонки, чтобы пройти через отверстие сопла экструдера.

  1. Выньте весь оставшийся филамент из экструдера.
  2. Нагрейте экструдер до оптимальной температуры для данного материала.
  3. Вставьте небольшое сверло в отверстие сопла и очистите его от остатков, немного поворачивая сверло (будьте осторожны, чтобы не сломать его!).


Теперь вы можете снова приступать к печати!

Обработка распечатанных 3D-моделей

Одна из проблем, с которой встречаются все фанаты FDM 3D-печати без исключения, это ребристость внешних поверхностей. Так как сама технология основана на последовательном нанесении слоев пластика, этого эффекта не избежать. Можно, конечно, сделать его менее заметным за счет повышения вертикального разрешения принтера (т.е. нанесения более тонких слоев), но полностью избавиться от ребристости не получится.


3D-модель из PLA-пластика до и после обработки горелкой. Видна внутренняя структура под просевшим наружным слоем

Практически с первых же дней проекта RepRap начались поиски методов обработки готовых моделей с целью сглаживания поверхностей. Упор был сделан на две особенности термопластиков: способность плавиться под воздействием высоких температур и размягчаться при контакте с соответствующими химикатами.

Как правило, термообработка не дает хороших результатов – регулировать нагревание поверхности достаточно сложно, а это приводит в итоге к вскипанию пластика, проседанию или просто выделению токсичных паров. Тем не менее, этот метод можно попробовать на монолитных моделях из PLA-пластика.

Более многообещающей является химическая обработка, однако и она сопряжена с определенными сложностями. Кроме технологических проблем, актуальна проблема реагентов – разные пластики реагируют с разными растворителями. Если ацетон прекрасно растворяет ABS-пластик, то на PLA-пластик он почти не имеет эффекта. С лимоненом же все с точностью до наоборот.

Основные приемы химического сглаживания до сих пор вращаются вокруг именно ABS-пластика ввиду его высокой популярности и дешевизны подходящих растворителей.

Типичным растворителем для ABS-пластика является ацетон. Хорошая растворяющая способность позволяет использовать его в виде клея для составляющих деталей моделей из ABS, хотя обычно для этого используется самодельная смесь, производимая растворением в ацетоне ABS крошки. Такой же клей (только более густой консистенции) нередко используется и для ремонта расслоений или трещин.

Наряду с повышенной эстетикой, немаловажным фактором в разработке методов сглаживания является повышенная прочность. Монолитная внешняя оболочка усиливает модели, предотвращая расслоение, и гарантирует их герметичность.

Ручная обработка


Makeraser – комбинированный инструмент, предназначенный, в том числе, и для обработки внешней поверхности моделей

Неудивительно, что первым делом 3D-мейкеры вооружились обычными кисточками с натуральным ворсом (синтетика может раствориться) в попытках сгладить свои модели. Однако, обработка с помощью кисточки – дело трудоемкое, да еще и требующее определенной сноровки. Ведь уже размягченный пластик легко деформировать самой кисточкой, то есть волоски будут оставлять на пластике след, который может и не выровняться перед тем, как ацетон испарится. Сравнять ярко выраженные неровности таким методом можно, но добиться ровной поверхности достаточно сложно.

Плюсом же подобной обработки является выборочное нанесение ацетона, что позволяет избегать сглаживания острых углов. Ведь для Хеопса построили пирамиду, а не конус, не так ли?

Попыткой создать специальный инструмент для ручной обработки стало устройство под названием Makeraser. По сути, это простой фломастер с резервуаром, наполненным ацетоном или ацетоновым клеем, и встроенным скребком для снятия моделей с платформы. С точки зрения практичности, этот инструмент лучше подходит для склеивания частей модели или нанесения ABS/ацетонового клея на рабочий столик непосредственно перед печатью для борьбы с закручиванием нижних слоев.

Погружение в ацетон


Неудачные попытки выравнивания поверхности погружением

Более перспективным и наиболее простым методом является погружение в ацетон. Выдержка модели из ABS-пластика в неразбавленном ацетоне около 10 секунд вполне достаточна для растворения внешнего слоя модели. Конкретное время выдержки может варьироваться в зависимости от качества исходной модели и концентрации ацетона. Так как продажа чистого ацетона регулируется, можно воспользоваться техническим растворителем.

После выдержки модель необходимо выдержать на воздухе пока ацетон не испарится. Процесс может занять около получаса.

Хотя этот метод достаточно быстр, регулировать процесс сложно. При излишней выдержке модель просто начнет растворяться, быстро теряя мелкие черты. Кроме того, загрязнение ацетона пластиком одного цвета может привести к появлению разводов на последующих моделях, окунаемых в тот же раствор. Более контролируемым процессом является обработка ацетоновыми парами.

Пожалуй, наиболее эффективный метод получения моделей из ABS-пластика с глянцевой поверхностью. Этот метод требует помещения модели в тару с небольшим количеством ацетона на дне. Сама модель не должна соприкасаться с ацетоном, поэтому модель следует устанавливать на платформу, либо подвешивать над поверхностью растворителя. При установке на платформу следует учитывать свойства материала подставки. Древесина плохо подходит для этой задачи ввиду пористости: нижняя поверхность модели склеится с древесиной, а отделить ее будет достаточно сложно. Наилучшим вариантом считается использование металлической подставки.


Желательно не использовать древесину в качестве платформы

После размещения модели емкость необходимо подогреть, чтобы повысить температуру ацетона. Ацетон испаряется и при комнатной температуре, но слишком медленно. Следует иметь в виду, что кипячение ацетона не рекомендуется, так как это будет способствовать накоплению конденсата на модели, который, в свою очередь, может вызвать образование разводов. Таким образом, для лучших результатов не стоит превышать температурный порог в 56°C.


Безопасное кустарное устройство для обработки парами, использующее кипяток во внешней кастрюле для нагревания ацетона во внутренней

Время выдержки сильно варьируется в зависимости от температуры ацетона. Так, при кипячении может хватить лишь нескольких секунд, тогда как эксперименты при комнатной температуре требовали до 40 минут выдержки. К счастью, используя прозрачный контейнер можно определить готовность модели «на глаз».

Как и в случае с обработкой погружением, готовую модель необходимо проветрить до затвердевания внешней поверхности, избегая лишнего физического контакта.

Как при погружении моделей в ацетон, так и при обработке парами следует учитывать толщину стенок моделей. Оболочка должна быть достаточно толстой, чтобы выдержать неминуемую потерю внешнего слоя. Кроме того, особенно тонкие черты могут просто раствориться, а острые углы будут сглажены.

Техника безопасности


Результат успешной обработки модели из ABS-пластика ацетоновыми парами

Ацетон не считается высокотоксичным веществом, но, тем не менее, следует проявлять осторожность. Вдыхание паров может привести к отеку легких и пневмонии. Признаком отравления служит ощущение интоксикации, сопровождаемое головокружением. Кроме того, ацетон вызывает раздражение слизистых оболочек. При работе с ацетоном не следует пренебрегать индивидуальными средствами защиты – очками и перчатками.

Стоит обратить особое внимание на легкую воспламеняемость ацетона. Воздушные смеси с концентрацией ацетона до 13% по объему взрывоопасны – при обработке ацетоновыми парами категорически рекомендуется проводить работы в хорошо вентилируемом помещении и, по возможности, использовать вытяжку. Не используйте открытый огонь для нагревания ацетона: так как пары растворителя тяжелее воздуха, они будут вытеснять воздух из сосуда, а оказавшись снаружи, охладятся и войдут в прямой контакт с огнем со всеми вытекающими последствиями. Плотно закрывать сосуд также не рекомендуется, особенно при сильном нагревании, во избежание разрушения под давлением.

Коммерческие варианты


Результат работы установки Stratasys Finishing Touch Smoothing Station

Помимо вышеописанного устройства Makeraser, существуют и коммерчески производимые установки для обработки парами как ацетона, так и других растворителей – дихлорметана, бутанона и др.

Компания Stratasys производит малоизвестную, но успешную установку Finishing Touch, способную обрабатывать любые вариации ABS-пластика до качества, практически неотличимого от моделей, произведенных литьем под давлением. Процесс облегчается наличием системы рециркуляции, что позволяет экономить на растворителе и предотвращать загрязнение воздуха потенциально опасными парами.


Перспективная установка Sky Tech MagicBox

Разработчики нового устройства Sky Tech MagicBox обещают совместимость своего устройства не только с ABS-пластиком, но и с PLA. Правда, они намереваются добиться этого с использованием все того же ацетона, несмотря на невысокую растворимость полилактида (PLA) в этом растворителе. Тем не менее, даже при возможности работы только с ABS новое устройство станет хорошим пособием, особенно для компаний, использующих FDM 3D-печать для мелкосерийного производства.

Как выбрать филамент высокого качества

Филамент для 3D-печати - это кровь вашего принтера. В этой статье мы поделимся с вами некоторыми соображениями по поводу пластиковых филаментов. Они помогут вам лучше понять, чем хорош филамент 1,75 мм и на что надо обращать внимание, когда вы покупаете пластиковые материалы для своего принтера.

Схема устройства экструдера

Существует много разновидностей филаментов. Большинство из приведенных ниже в этой статье примеров и соображений будут касаться непосредственно пластиков PLA и ABS, но принципы, описанные в статье применимы, в большинстве случаев, и для других видов пластика.

Как PLA, так и ABS пластики – отличные материалы, и вы можете создавать с их помощью удивительные вещи. Но наверно, лучше попробовать оба эти вида, чтобы понять, какой из них вам больше по душе. Ниже вы найдете список основных характеристик для обоих пластиков.

  • 1 Почему PLA?
  • 2 Почему ABS?
  • 3 Почему 1,75 мм?
  • 4 Допуск по диаметру
  • 5 Округлость сечения филамента
  • 6 Диаметр катушки
  • 7 Хранение филамента
  • 8 Перечень параметров, которые стоит проверять при покупке филамента



Почему PLA?


  • PLA (сокращение от Полимолочная Кислота) представляет собой пластик на основе возобновляемых крахмалов, таких как кукурузный крахмал и крахмал из сахарного тростника.
  • Этот пластик биоразлагаемый и при печати он выделяет малое количество ультратонких частиц (UFCs).
  • При работе с этим пластиком появляется едва заметный, но довольно приятный, сладкий запах.
  • В зависимости от характеристик и цвета филамента, температура экструзии может варьироваться от 160 до 220 ° C.
  • Детали, отпечатанные с использованием PLA более жесткие, чем детали из ABS (ABS пластик более гибкий).
  • В целом, у деталей, отпечатанных из PLA пластика слегка глянцевая поверхность.
  • PLA менее подвержен деформации во время печати и гораздо более «липкий», чем ABS.
  • PLA становится мягким при температуре около 60 ° C (температура тепловой деформации).
  • PLA требует немного больше усилий для проталкивания при экструдировании, так как он отличается более высоким коэффициентом трения, по сравнению с ABS.
  • PLA появился немного позже в истории FDM 3D-принтеров и у него довольно многообещающее будущее.


Почему ABS?


  • ABS (сокращение от акрилонитрил бутадиен стирол) является обычным термопластиком (к примеру, конструктор LEGO изготовлен из ABS пластика). Этот пластик производится из нефтепродуктов.
  • Пластик ABS более склонен к выделению ультатонких частиц (UFCs) по сравнению с PLA. Поэтому использовать этот пластик рекомендуется в хорошо проветриваемом помещении.
  • При работе с ним появляется слабый запах «жженого пластика».
  • В зависимости от характеристик и цвета, температура экструзии может варьироваться от 220 до 260 градусов по Цельсию.
  • Изделия, распечатанные из ABS пластика слегка эластичны и менее хрупкие, чем изделия из PLA.
  • В целом, детали, отпечатанные из ABS пластика обладают более глянцевой поверхностью, чем детали из PLA пластика.
  • Пластик ABS становится мягким при около 100 ° C (температура тепловой деформации), что делает его более теплостойким, чем PLA пластик.
  • ABS обладает меньшим коэффициентом трения, чем PLA и требует немного меньше сил для экструдирования, чем PLA.
  • ABS может считаться «традиционным» типом филамента, поскольку его использовали для 3D-печати еще до появления пластика PLA.


Почему 1,75 мм?


  • Чем легче филамент из расчета на единицу длины, тем меньшие массы приходится перемещать мотору экструдера, и тем легче ему производить эту работу.
  • Кроме того, филамент с меньшим диаметром нагревается быстрее (поскольку требуется меньше времени для того, чтобы тепло достигло центра), и поэтому вы можете печатать быстрее.
  • Это позволяет использовать чуть более компактную конструкцию горячего сопла экструдера.
  • Меньшие по размеру сопла позволяют добиться более точного управления потоком пластика и уменьшает риск протеканий.
  • Обладая более компактными размерами, они могут очерчивать более точно контуры и делать более острые углы.
  • Сила, необходимая для проталкивания пластика в экструдер меньше, потому что давление, образующееся внутри сопла, тоже будет меньше.

Теперь, когда мы объяснили достоинства филамента с диаметром 1,75 мм, давайте поговорим о том, на что надо обращать внимание при покупке хорошего филамента. Некоторые их этих правил более очевидны, чем другие, но и другие правила не менее важны при выборе. В этой статье мы рассмотрим наиболее важные из них, для того, чтобы вы могли самостоятельно принять обоснованное решение при покупке филамента для 3D-принтера.


Допуск по диаметру

Нестабильный диаметр = нестабильная экструзия

При печати на любом принтере типа FDM, важно понимать, что программное обеспечение, управляющее принтером вычисляет объем экструзии на основании диаметра филамента, диаметра сопла экструдера на вашем принтере и скорости экструзии (обычно используют название скорость потока – в мм/с).

По сути, ваш принтер контролирует количество пластика, которое выталкивается из сопла, при вращении шестеренки экструдера и проталкивании определенной длины филамента в горячее сопло.

Если у филамента нерегулярный диаметр, объем экстрадированного пластика будет меняться, и программное обеспечение не сможет регулировать длину экструзии для компенсации этих колебаний. Вместо этого он будет продолжать печать, с расчетом, что выйдет «теоретически» определенное количество пластика. Это то, что мы называем «нестабильной экструзией».

Допуск на диаметр филамента

В идеале филамент обладает абсолютно постоянным диаметром по всей длине, до самого конца. Однако, в реальной жизни, из-за производственного процесса, всегда есть допуск, в пределах которого будет варьироваться диаметр филамента.

Допуск филамента показывает фактические изменения в диаметре определенного филамента. Например, филамент компании Boots Industries, при диаметре 1,75 мм, имеет допуск ± 0,03 мм.

Серьезные проблемы могут возникнуть из-за непостоянности диаметра филамента. Типичным последствием является отказ экструдера, состояние, при котором экструдер перестает функционировать и пластик больше не поступает в его горячее сопло. Это может произойти, если нить филамента вдруг становится слишком тонкой для натяжного механизма и давление, оказываемое на нить, оказывается недостаточным для сцепления.

Тонкая нить филамента может потерять контакт с колесиком экструдера

Еще одним эффектом уменьшения диаметра нити филамента является обратный поток в горячем сопле (препятствующий поступлению пластика в головку устройства).

Другой крайностью является внезапное большое расширение диаметра филамента, когда мотору экструдера не хватает мощности, чтобы протолкнуть его или же такой большой диаметр не входит в отверстие горячего сопла.

Другим эффектом большого увеличения в диаметре филамента является то, что шестеренка экструдера может стереть поверхность пластика, в результате чего натяжной механизм не сможет захватить нить, чтобы протолкнуть ее и подача прекратится.

Сильное увеличение диаметра у филамента плохого качества

Во всех случаях, сложности с экструдером такого характера могут быть компенсированы натяжным механизмом, который поддерживает давление на нить динамически, независимо от ее диаметра, с помощью пружины. Однако не все натяжные механизмы обладают этой особенностью и поэтому не могут предотвратить сложности, связанные с большими отклонениями в диаметре.

Обычно, при поиске качественного филамента, ориентируются на золотой стандарт, принятый в этой отрасли в отношении допусков по диаметру, составляющий не больше 0,05 мм. Тесно сотрудничая с производителями, мы обнаружили, что очень трудно улучшить этот стандарт и поддерживать постоянность диаметра по всей длине катушки. При покупке новой катушки филамента вы можете воспользоваться микрометром для измерения диаметра в нескольких местах и чтобы убедиться, что он соответствует объявленной толерантности.

Округлость сечения филамента

При контакте с колесом экструдера, нить филамента всегда подвергается некоторому сжатию из-за того, что колесу экструдера необходимо сцепление с пластиком. Это в самом деле, уменьшат округлость сечения нити филамента, но этот эффект постоянен по всей длине катушки, поэтому практически не влияет на качество печати.

Нормальная деформации при контакте с колесом экструдера

Но, несмотря на вышесказанное, постоянность круглая форма филамента по всей длине катушки имеет большое значение. Это потому, что если нить филамента внезапно теряет свою идеально круглую форму и становится овальной, это может привести к сбою в работе экструдера так же, как и при увеличении или уменьшении диаметра нити филамента.

Диаметр катушки

При покупке филамента, вероятней всего, вы хотите использовать его весь. Мы исследовали материалы от различных поставщиков и сталкивались с различными типами катушек. Мы обнаружили, что некоторые конструкции катушек могут значительно снижать удобство использования материала. При использовании катушки с относительно небольшим (< 100 мм) внутренним диаметром, мы обнаружили, что плотно намотанный пластик труднее разматывается. Это может зависеть от температуры пластика, при которой он наматывался на катушки заводом-изготовителем. Некоторые производители при производстве пластика вводят дополнительный шаг производства, позволяя готовому пластику немного остыть перед намоткой на катушки.

Тем не менее, важно помнить, что большинство конструкций экструдеров предполагает стягивание филамента прямо с катушки. Таким образом, когда вы достигнете конца плотно намотанной катушки, становится все труднее разматывать нить филамента, и колесико экструдера может начать скользить и обдирать нить филамента.

Плотно намотанный на катушку пластик PLA

Эта ситуация обычно исправляется путем увеличения давления экструдера, но следует учесть, что слишком большое давление колесика может значительно повлиять на округлость нити филамента (при слишком большом давлении при прохождении через экструдер, нить филамента становится немного овальной).

Во избежание таких сложностей и для сведения к минимуму деформации нити при прохождении через экструдер, мы рекомендуем катушку с внутренним диаметром более 100 мм. Конечно, катушка со слишком большим внутренним диаметром так же не является наилучшим выбором, потому что они более дорого обходятся при транспортировке и хранении. У каждого поставщика свои собственные принципы и приоритеты в отношении производства и качества филаментов, но мы обсуждали здесь внутренний диаметр катушки лишь с точки зрения удобства для 3D-печати.

Хранение филамента

Три различных диаметра катушек, которые мы тестировали

Если вы планируете приобрести филамент высокого качества и правильно настроить принтер для достижения высокого качества печати, условия хранения филамента тоже важны. Распространенная проблема, которая присуща большинству видов пластика (независимо от качества) это то, что со временем, он впитывает влагу, и в результате, внутри нити филамента образуются маленькие капельки воды. Проблема заключается в том, что эти небольшие капельки, при нагревании в горячем сопле экструдера, достигают точки кипения примерно при 100 градусов Цельсия и взрываются. Это резко снижает качество печати, поскольку из-за этого пластик будет время от времени разбрызгиваться, вместо того, чтобы аккуратно укладываться слоями. Мы рекомендуем простую стратегию для хранения филамента. Мы рекомендуем вам приобрести большой пластиковый контейнер для хранения филамента и использовать ведро с сухим рисом в качестве осушителя. Это недорогой и очень эффективный способ, позволяющий сохранить филамент совершенно сухим.

Перечень параметров, которые стоит проверять при покупке филамента

Обычный пластиковый контейнер с катушками филамента и ведром риса в качестве осушителя

Выше мы обсудили некоторые из наиболее важных параметров, которые следует учитывать при покупке пластикового филамента. Ниже мы приводим полный перечень советов для покупающих филамент, который вы, возможно, найдете полезным.

  • Покупайте только такой филамент, допуск по диаметру которого является гордостью производителя, и соответственно рекламируется (0,05 мм и меньше - золотой стандарт).
  • Покупайте только такой филамент, который обладает идеально круглым сечением по всей длине (обычно при этом параметре и допуск по диаметру бывает очень хорошим).
  • Если внутренний диаметр катушки очень мал, будьте готовы к сложностям в использовании материала.
  • Покупайте филамент, только в надлежащей упаковке, которая защищает его свойства.
  • Убедитесь, что человек, продающий филамент, обладает опытом работы с 3D-печатью. Некоторые торговцы являются лишь посредниками, и не знают или не проверяют свой товар. Не торопясь задавайте вопросы продавцам и не удовлетворяйтесь неполными или расплывчатыми ответами.

Успехов!