Тэг: Статьи про 3D-печать

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.