Первое знакомство с 3D-принтером: подробная инструкция для новичка
Трехмерная печать стала все чаще внедряться в нашу повседневную жизнь. Благодаря новым технологиям появилась возможность без особого труда напечатать от маленькой детали до крупного здания. Радует и ассортимент продукции — сегодня можно встретить модельный ряд, включающий как доступные по цене устройства, так и более дорогостоящие. Но как работать с 3D-принтером ? Этот вполне нормальный вопрос возникнет у любого новичка, именно по этой причине постараемся на него ответить максимально просто и доступно.
- Что такое 3D-принтер и как он работает?
- Принцип работы 3D-принтера: особенности
- Как пользоваться 3D-принтером: советы новичкам, с чего начать
- Установка принтера
- Подготовка к работе
- Проверка проходимости экструдера
- Заправка 3D-принтера
- Работа с моделями
- Начало печати
- Обработка готового изделия
Что такое 3D-принтер и как он работает?
3D-устройство состоит из самого принтера и компьютера, который управляет всеми процессами. Принцип работы подобной конструкции состоит в создании 3D-моделей путем наложения слоев жидкого материала. Существует большое количество моделей принтеров — от больших промышленных до компактных, но у всех них один принцип работы и составные детали:
- Экструдер — печатная головка, через которую проходит нить. Головка разогревает нить до полужидкого состояния и равномерно подает материал на рабочую поверхность.
- Рабочая поверхность — платформа для печати, на которой формируется 3D-модель.
- Двигатели — механизмы, отвечающие за точность движения и скорость печати.
- Датчики — электронные устройства, которые ограничивают подвижные детали по заданным координатам.
- Рама — конструкция, соединяющая все детали принтера.
Принцип работы 3D-принтера: особенности
Работа с целью построения трехмерной модели начинается с построения эскиза, который создается в специальной программе. После чего ПО самостоятельно формирует план движения печатной головки и последовательность печати. 3D-модель воспроизводится путем сильного нагрева пластика и его равномерного распределения.
3D-принтер применяют во многих сферах. Перечислим некоторые из них:
- Архитектура — создание макетов зданий.
- Медицина — зубное протезирование, изготовление макетов органов для изучения.
- Строительство — изготовление домов по технологии 3D-печати.
- Образование — наглядное пособие для изучения трехмерной печати.
- Автомобилестроение — создание деталей тюнинга, макета прототипов и других изделий.
Это незначительный список отраслей, где активно применяется 3D-печать. Сегодня принтер может себе позволить практически каждый предприниматель и просто увлекающийся человек.
По особенности конструкции выделяют следующие принтеры:
- RepRap — самовоспроизводящие принтеры, способные создавать собственные копии.
- DIY-kit — аппарат приходит в разобранном виде с инструкцией, на сборку которого потребуется достаточное количество времени.
- Готовые — модели доставляются в собранном виде и уже готовые к эксплуатации.
- Коммерческие и промышленные — устройства, способные печатать металлом, бетоном, полимерами и другими материалами.
Как пользоваться 3D-принтером: советы новичкам, с чего начать
Овладеть техникой трехмерной печати — дело несложное, если следовать рекомендациям и советам. Специально для тех, кто планирует постичь азы 3D-моделирования, был подготовлен актуальный список вопросов и подробных ответов на них.
Установка принтера
Для начала вам потребуется аккуратно распаковать коробку и удалить все ограничители. Следующий этап — установление принтера на поверхности при помощи строительного уровня. Это позволит разместить устройство максимально ровно, что обеспечит более качественную печать.
На заметку. В комплект некоторых моделей 3D-принтеров входит уровень для установки.
Далее вам потребуется подключить принтер к компьютеру и установить необходимые драйверы. Диск с программным обеспечением идет в комплекте с 3D-устройством.
Подготовка к работе
Для начала работы необходимо сделать калибровку рабочей поверхности — без этого печать качественных изделий невозможна. Подобный процесс осуществляется автоматически или вручную. В приложенной инструкции есть подробная информация о том, как выполнить калибровку в ручном режиме.
Проверка проходимости экструдера
Следующий важный шаг — настройка экструдера. В первую очередь, вам потребуется проверить его сопло. Если принтером уже пользовались, следует очистить сопло от застывших частиц, которые будут мешать проходимости материала.
Заправка 3D-принтера
После того как экструдер освобожден от застывших элементов, наступает следующий этап — заправка принтера. Нить заправляется в экструдер напрямую с катушки. Но есть один нюанс — для этого необходимо сначала его прогреть. Для заправки нити придется приложить небольшие усилия с целью ослабить прижимной механизм.
Работа с моделями
Создавать модели можно в разных программах, предназначенных для трехмерного моделирования. Процесс изготовления трехмерных деталей — творческий, требующий тщательной подготовки. Чем качественнее и детальнее прорисовать модель, тем лучше на выходе будет 3D-макет.
Начало печати
После создания модели в программе и подготовке принтера к работе необходимо отправить файл на печать и ждать получившийся результат. Скорость печати зависит от модели принтера и его технических характеристик, а также от используемого материала.
Обработка готового изделия
3D-изделия, полученные в результате печати на принтере, обычно не радуют пользователя идеальным внешним видом: детали имеют неровную поверхность. Но это характерно для моделей 3D-принтеров на FDM, SLA- и DLP-устройства отличает более высокое качество печати. Владельцам принтеров FDM отчаиваться не стоит — простая обработка изделий придаст изделиям привлекательный внешний вид и сделает поверхность гладкой.
Несколько действенных способов для последующей обработки напечатанных 3D-деталей:
- Механический — осуществляется методом ошкуривания поверхности наждачной бумагой или специальной губкой для шлифовки.
- Химический — обработка поверхности агрессивными растворителями, такими как ацетон и дихлорэтан.
- Смешанный — в этом случае используются два вышеперечисленных способа обработки.
Какие могут быть ошибки и как их избежать?
Технологию 3D-печати под силу освоить даже новичку, но, несмотря на это, изготовление первых изделий вызывает у пользователя волнение. Простая эксплуатация, подробные инструкции и рекомендации в интернете позволят каждому человеку разобраться практически с любой моделью принтера. Но есть несколько полезных лайфхаков, знание которых поможет избежать типичных ошибок новичков:
- Откалибруйте и протестируйте 3D-принтер перед началом работы.
- Следите за правильным расширением файла для качественной печати.
- Не вынимайте готовое изделие из принтера сразу после его обработки: это может нанести вред детали и спровоцировать появление дефектов.
- При возникновении ошибок в процессе 3D-печати попробуйте перезапустить устройство – чаще всего это помогает.
- Если перезагрузка принтера все же не помогла, попробуйте изменить настройки или введите модель заново.
- При сборке устройств для трехмерной печати четко следуйте приложенной инструкции.
- Используйте только подходящие материалы для вашего 3D-принтера.
- Подписывайтесь на полезные каналы по теме трехмерной печати и читайте статьи.
Следование вышеперечисленным советам позволит вам настроить 3D-принтер, подготовить к его работе и, самое главное, — напечатать первые трехмерные изделия. Выбирайте модель в соответствии с бюджетом и возможностями, а освоить основы 3D-моделирования и получить первые детали будет несложно, если следовать инструкции и рекомендациям.
Правильное использование 3D принтера: гайд для новичков
Приобрели свой первый полимерный 3D принтер? ВЫ переполнены желанием создавать интересные заготовки, но не знаете с чего начать. Тогда представленный пост для вас.
Каждый из нас когда-то был новичком, каждый сталкивался с теми или иными проблемами. Нужно было правильно выбирать материалы, инструменты и настройки, о чем поговорим в этой статье. Информация будет представлена в сжатом виде, но с большой долей рекомендаций и выжимок. Именно они помогут правильно использовать 3D печать в любое время. Предлагаем прямо сейчас ознакомиться с ключевыми позициями управления печати собственного полимерного 3D принтера.
Обратите внимание, что в статье не будем глубоко погружаться в суть. Наша основная цель обойти все проблемы до старта процесса. В последующем вы погрузитесь в проблемные моменты более глубоко самостоятельно.
Выбирайте правильные инструменты
Выбор инструментов для работы считается основой выполнения поставленных перед 3D принтером задач. Это тяжелый процесс, который требует критического переосмысления особенности работы техники. В основе эффективного выполнения любых проектов считается безопасность и точность. Помните, что полимеры могут нанести вред здоровью, поэтому ей нужно уделить особое внимание. Обычно для этого используются:
1. Нитриловые перчатки. Для работы с горячим пластиком латексные перчатки не подойдут. Рекомендуется выбирать нитриловые перчатки, которые также представлены в магазинах. Они помогут сократить контакт с заготовкой и снизить риск ожогов.
2. Защитные очки. Каждому владельцу принтера приходится работать с горячими полимерами. Иногда случаются ситуации, когда этот пластик разлетается. И при близком нахождении человека может попасть в глаза. Для их защиты следует использовать очки или специальные щитки.
3. Силиконовый шпатель. Этот инструмент используется при работе с непосредственной площадкой, на которой создается деталь. Ни в коем случае не работайте с металлическими шпателями в этой области, в ином случае можно нанести повреждения принтеру.
4. Металлический шпатель. Металлические шпатели также применяются, для дальнейшей работы с заготовками.
5. Пластиковые контейнеры. Здесь могут подойти емкости, которые применяются приема пищи. Обычно достаточно 2 контейнера, которая применяется для чистой и грязной зоны работы с оборудованием.
Желательно приобрести фильтры для резины, которые помогут более комфортно прерывать процесс печати. Также вам потребуются расходные материалы. Среди важных нужно выделить спирт или спиртосодержащие жидкости для очистки принтера. Для этих же целей применяются бумажные салфетки, которые не только удалят остатки резины, но и помогут просушить поверхность. Обратите внимание, что вы работаете с химией, поэтому применяйте средства защиты. Очищать поверхность также следует силиконовым шпателем.
Подготовка рабочего места
Для эффективного выполнения поставленной задачи важно подготовить рабочее место. Это должна быть широкая площадка, на которой будет размещаться непосредственно принтер. Ничего не должно мешать процессу, также желательно обеспечить высокую циркуляцию воздуха для удаления химических примесей.
Пробный прогон
Никогда не спешите загружать модель и выполнять операции с резиной до проверки работоспособности прибора. Начните выполнять процедуру с пробного прогона, сделайте несколько слоев без пластика. Это позволит увидеть правильность работы оборудования. Также соблюдайте требования безопасности и не смотрите долго на УФ-свет, что может нанести вред глазам.
Уделяйте больше внимания расходникам
Обычно материалы, которые используются новичками далеки от идеала. Тем не менее для первых заготовок рекомендуется использовать именно эти расходники. Это позволит научиться непосредственно процессу без потери денег из-за испорченного материала.
Перепроверяйте настройки
Обычно производители принтеров указывают все особенности эксплуатации устройства. Они прописывают основные величины по толщине линии. Для начала рекомендуем выбрать не более 0.05 мм. Это прекрасная возможность получить неплохой результат и понять некоторые особенности работы устройства. Еще одной важной характеристикой считается температура. Убедитесь, что в комнате достаточно прохладно до 22-25 градусов.
Начните с маленьких заготовок
Начните работать с маленькими заготовками. Это наиболее простой способ научиться настраивать оборудование и получать определенные результаты. Калибровочные партии товаров помогут подобрать оптимальные настройки для будущих творений.
Периодически проверяйте процесс печати
При создании заготовки время от времени важно проверять и обслуживать установку. Для этого следует выбрать правильную схему поддержки. В большинстве случаев проблемы начинаются из-за отсутствия контроля со стороны пользователя на промежуточных стадиях формирования модели.
Используйте длительные выдержки для формирования нижнего слоя
Любая печать начинается с нижних слоев, которые специально обладают расширенной выдержкой. Это становится основой хорошей фиксации к пластине, что повышает устойчивость. Обычно для этих целей достаточно 15-20-кратной экспозиции. Если этой величины недостаточно, тогда следует увеличить параметр до 25-30. Тем не менее желательно провести пробную работу с заводскими настройками.
Проводите предварительную чистку
Площадку и контейнеры следует обрабатывать специальными растворами на основе спирта. Это позволит подготовить все необходимое для реализации поставленных задач. Обратите внимание, что нельзя оставлять спиртосодержащую жидкость в течение длительного периода. Также запрещается размешивать последнюю с водой, так как это может приводить к неприятным последствиям. Для улучшения результата важно дать выстояться заготовке. После сеанса также проводите очистку до полного исчезновения резины на поверхности.
Обработка ультрафиолетом
Для придания крепости заготовки важно проводить обработку УФ-лампой. Для этого используются как отдельные устройства, так и комплексные варианты, которые идут в комплекте. Иногда для небольших заготовок достаточно выставить деталь на солнце на несколько часов.
3D-печать для начинающих: начало работы с 3D-печатью
Начало работы с 3D-принтерами не должно быть пугающим. Мы создали это простое руководство по 3D-печати для начинающих, чтобы помочь всем новичкам разобраться в основных терминах.
3D-печать – это очень общий термин. Средства массовой информации, особенно мейнстрим-маркетинг, изображают 3D-печать как волшебную технологию будущего, способную воспроизводить сложные объекты.
Но такой подход затрудняет понимание того, что такое 3D-печать с технической точки зрения.
В реальности существует множество различных технологий 3D-печати, но наиболее распространенным для начинающих является метод послойного моделирования (FDM или FFF), на котором сосредоточена данная статья.
Ender 3 V2 — один из самых популярных 3D-принтеров для любителей.
FDM печатает детали с использованием термопластика, который в основном представляет собой нить из материала, способного плавиться, охлаждаться и застывать. Детали строятся путем наложения слоев друг на друга.
Эта технология была создана потому, что людям нужен был способ быстро создавать прототипы деталей. Даже сегодня быстрое производство прототипов является одним из самых больших преимуществ FDM и 3D-печати в целом. Неудивительно, что 3D-печать также постепенно становится мощным производственным решением.
Прежде чем мы перейдем к деталям того, как работает FDM, стоит упомянуть еще одну вещь. Если вы уже провели некоторое исследование FDM, вы могли заметить, что некоторые источники используют термин «FFF» (метод наплавления нитей) вместо FDM, когда речь идет о технологии. Это объясняется тем, что FDM — это термин, изначально запатентованный Stratasys, а FFF – это незапатентованное общее сокращение. Помните, это одна и та же технология, только названия разные. Сегодня большинство людей используют термин FDM.
3D-печать FDM. Как это работает?
- Интерфейс управления 3D-принтера
- Пластик для 3D-печати (филамент)
- Экструдер
- Хотенд (горячий конец)
- Вентилятор (кулер)
- Печатная платформа (стол)
- 3D-печать
Самый простой способ понять, как работает FDM, — это изучить детали 3D-принтера FDM. Однако прежде чем мы поговорим о конкретных деталях, стоит упомянуть, что большинство 3D-принтеров могут выполнять движения по трем осям: X, Y и Z. Оси X и Y отвечают за движение влево, вправо, вперед и назад, в то время как ось Z отвечает за вертикальное перемещение.
Теперь рассмотрим основные компоненты 3D-принтера:
Интерфейс управления: некоторые современные 3D-принтеры имеют сенсорный экран, который используется для управления 3D-принтером. На старых принтерах вместо сенсорного интерфейса может присутствовать простой ЖК-дисплей с физической прокруткой и колесом управления. В зависимости от модели также могут присутствовать слот для SD-карты и порт USB.
Печатная платформа: Платформа или стол 3D-принтера — это, по сути, поверхность, на которой изготавливаются детали. Платформы чаще всего изготавливают с подогревом, чтобы улучшить адгезию детали, но об этом позже.
Экструдер(ы): Экструдер — это компонент, ответственный за плавление и постепенное осаждение пластиковой нити для построения модели.
На самом деле экструдер состоит из двух подкомпонентов: горячего и холодного. Горячий конец или хотенд содержит нагреватель и сопло, которое фактически расплавляют филамент, в то время как холодный конец состоит из двигателя, приводных шестерен и других мелких компонентов, которые проталкивают нить в хотенд для расплавления.
Между горячим и холодным концом находятся радиатор и вентилятор, потому что необходимо, чтобы холодный конец оставался холодным во избежание заклинивания.
В дополнение к вентилятору радиатора обычно есть, по крайней мере, еще один вентилятор, предназначенный для охлаждения расплавленной нити после того, как она выходит из экструдера — он обычно называется вентилятором охлаждения деталей.
Печатающая головка: на печатающей головке установлен один или несколько экструдеров (стандартные 3D-принтеры имеют один экструдер). В верхней части печатающей головки находится трубка, по которой нить подается в печатающую головку.
Как печатает 3D-принтер.
Процесс начинается, когда вы отправляете файл 3D-модели на принтер. После запуска задания на печать сопло начинает нагреваться. Когда сопло достигает температуры, необходимой для плавления нити, экструдер втягивает нить в горячий конец для подготовки к моделированию методом наплавления.
Теперь принтер готов приступить к 3D-печати детали. Печатающая головка опускается на рабочую поверхность (платформу) и начинает наплавлять филамент, который охлаждается и затвердевает вскоре после выхода из сопла благодаря вентиляторам охлаждения детали.
Пластик наносится по одному слою за раз, и после того, как один слой будет завершен, печатающая головка перемещается вверх по оси Z на небольшое расстояние, и процесс повторяется до тех пор, пока деталь не будет завершена.
Создание, скачивание и покупка 3D-моделей.
Естественно, если вы хотите напечатать деталь на 3D-принтере, у вас должна быть трехмерная модель этой детали. Трехмерные модели создаются с использованием программного обеспечения для трехмерного моделирования, которое обычно называют программным обеспечением САПР (автоматизированное проектирование). Вот несколько примеров популярных программ для 3D-моделирования:
- Autodesk’s Fusion 360 (бесплатно для некоммерческого использования)
- Блендер (бесплатно)
- ZBrush (платная, но есть бесплатная пробная версия)
Однако большинство новичков в 3D-печати не имеют навыков, необходимых для использования такого программного обеспечения. Если это так, не волнуйтесь, потому что есть и другие решения.
Во-первых, есть более простые варианты программного обеспечения САПР, такие как Tinkercad , программа, которую может использовать почти каждый без какого-либо предварительного опыта. Это онлайн-приложение, разработанное Autodesk, одним из ведущих разработчиков программного обеспечения САПР.
Скачивание файлов
В связи с тем, что в последние годы очень много людей получили доступ к 3D-принтерам, несколько сайтов стали репозиториями для 3D-моделей.
Вот некоторые из самых популярных:
- Thingiverse (бесплатно)
- MyMiniFactory (многие бесплатные, часть платные)
- Cults3D (бесплатная и платная)
- CGTrader (несколько бесплатных и большинство платных)
- PrusaPrinters (все бесплатно)
Таким образом, любой желающий может получить в свои руки модель без каких-либо навыков моделирования.
Подготовка моделей.
3D-модели необходимо подготовить для 3D-печати с помощью специального программного обеспечения, которое переводит модель в машинные инструкции. Это делается с помощью программного обеспечения для нарезки, также называемого слайсером. 3D-модели импортируются в слайсер, который затем фактически «разрезает» модель на слои. Полученные файлы состоят из G-кода, который, по сути, представляет собой длинный список инструкций, которым следует 3D-принтер для построения модели.
G-код — это «язык» 3D-принтеров и станков с ЧПУ. Эти файлы содержат важные параметры, необходимые для создания модели, такие как скорость и температура печати, толщина стенки, процент заполнения, высота слоя и многие другие. Другими словами, 3D-печать невозможна без файлов G-кода!
Поддержки (опорные структуры)
Еще одна из основных функций слайсера — генерирование опорных структур (поддержек). В частности, поддержки нужны для деталей с навесными частями.
Слайсер позволяет вам выбрать, где поставить опоры и насколько плотными вы хотите их видеть. Некоторые слайсеры даже предлагают пользователям возможность выбирать различные типы поддерживающих структур для более легкого удаления или прочности.
Подготовка принтера.
Перед началом печати на 3D-принтере нужно сделать несколько обязательных шагов:
Загрузка пластика: Экструдер должен быть готов выдавливать нить до начала печати. Процесс загрузки начинается с нагревания хотенда до температуры расплава, а затем непосредственно нить загружается в нагретый экструдер.
Выравнивание платформы: Для того чтобы принтер успешно напечатал объект, стол должен быть максимально ровным.
В зависимости от принтера калибровка платформы может выполняться ручным, полуавтоматическим и автоматическим способами.
Выравнивание платформы очень важно, потому что, например, если сопло находится слишком далеко от стола, первый и самый важный слой не будет прилипать к поверхности, в результате чего вы не сможете напечатать объект.
Материалы для FDM 3D-печати.
Как мы уже упоминали, 3D-принтеры FDM используют катушки с пластиком в качестве материала для деталей. Филамент — это в основном термопластик, специально разработанный для расплавления и охлаждения при сохранении своей структурной целостности.
Нити для 3D-печати обычно бывают двух диаметров: 1,75 мм и 3 мм (или 2,85 мм). Большинство 3D-принтеров используют пластик диаметром 1.75, именно поэтому разнообразие типов и оттенков филамента 1,75 существенно превышает 2.85.
Рекомендуем перед тем, как купить 3D-принтер, обязательно уточнить, с каким филаментом он работает.
Переделать экструдер с 2.85 на 1.75 возможно, но требует возни, времени и дополнительных аксессуаров.
Одна из лучших особенностей 3D-принтеров FDM заключается в том, что они могут работать с широким ассортиментом пластиков.
Вот лишь некоторые из различных типов, которые используются в 3D-печати FDM:
- Гибкие (TPU, TPE)
- Нейлон
- С добавками (дерево, металл и т.д.)
- Поликарбонат (PC)
Помимо прочего, филамент для FDM является одним из самых дешёвых материалов, используемых в мире 3D-печати.
Постобработка напечатанных изделий.
Постобработка — это заключительные действия, которые вы должны предпринять для завершения вашего объекта.
Ниже мы перечислили некоторые шаги постобработки 3D-печатной детали. Вам не обязательно нужно выполнять каждый из этих шагов.
Чаще всего постобработка завершается на этапе удаления поддержек.
Удаление поддержек: После печати опорные структуры удаляются механическим путем, вы просто их отламываете. В результате вы можете увидеть следы, оставленные на поверхности детали.
Если вы купили 3D-принтер с двумя экструдерами, вы можете использовать специальные растворимые пластики для печати поддержек. В этом случае, вам просто необходимо поместить объект в воду, если вы печатали PLA+PVA или в лимонен, если вы печатали ABS+HIPS.
Шлифовка: На вашей детали могут остаться дефекты (например, после удаления поддержек). В этом случае, в дело вступает шлифовка. Легкая шлифовка деталей, напечатанных на 3D-принтере, может сделать поверхность более гладкой.
Окрашивание: Часто вы будете печатать одним цветом. Чтобы добавить больше цветов, деталей или защиты, вы можете раскрасить свою модель!
Полировка или сглаживание: Эпоксидное покрытие является одним из способов сглаживания поверхности печатной детали. Для ABS часто используют ацетоновую паровую баню. Под воздействием паров ацетона ABS начинает растворяться и, если вовремя остановить этот процесс, вы получите гладкую и глянцевую деталь.
Склейка: если вы хотите напечатать большую 3D-модель, которая не умещается в камере построения вашего принтера, вы можете распечатать деталь из двух или более частей, а затем склеить их.
Распространенные проблемы с 3D-принтером.
Давайте обсудим некоторые из наиболее распространенных проблем, с которыми могут столкнуться новички при использовании 3D-принтера.
Деформация: Эта проблема возникает из-за разницы температур в процессе 3D-печати. Расслоение 3D-печати — 5 советов и хитростей, чтобы избежать деламинации.
Просачивание пластика (сопли): тонкие дополнительные нити пластика на вашей модели могут быть вызваны неправильными настройками температуры или ретракта. Некоторые типы пластика, например, PETG более подвержены свободному вытеканию из сопла.
Засорение сопла: Засорение сопла — одна из самых неприятных проблем 3D-принтеров FDM.
Если вы слышите странный звук печатающей головки, и пластик не выходит из сопла, возможно, сопло забито. Это может быть вызвано, в частности, плохим качеством филамента или неправильными температурными настройками.
Смещение слоя: эта проблема может быть вызвана вибрациями и колебаниями вашего принтера, недостаточным натяжением ремней по осям Х и Y, а также чрезмерно высокой скоростью печати.
Недоэкструзия: Недостаточная экструзия возникает, когда во время печати выдавливается недостаточное количество пластика. Это может привести к пропускам, отсутствию слоев и даже небольшим точкам или дыркам в слоях. При недостаточном выдавливании ухудшается качество, и даже прочность деталей.
Переэкструзия: Как следует из названия, чрезмерная экструзия возникает, когда ваш 3D-принтер выдавливает слишком много материала. Это может привести к провисанию слоев, нарушению геометрии и плохому качеству ваших отпечатков. Проверьте диаметр вашего филамента, поиграйте с настройками скорости печати и текучести в слайсере.
3D-принтер для чайников: как перестать бояться и начать печатать
Технологии 3D-печати, еще несколько лет назад казавшиеся дорогими и недоступными, с каждым днем становятся все ближе к нам. Сейчас на рынке представлено большое количество моделей 3D-принтеров, простых в управлении и доступных по цене. Выбрать 3D-принтер для начинающих теперь стало гораздо проще.
Присутствуют даже модели, которыми могут пользоваться дети. Как начать печатать 3D-модели с нуля? Мы расскажем об этом подробно.
Суть технологии 3D-печати
3D-печать – это технология, при которой 3D-принтер создает материальный трехмерный объект по компьютерной модели, разработанной в программе 3D-моделирования или на основе 3D-скана. 3D-принтер – это устройство с программным управлением, которое использует данные компьютерной трехмерной модели для послойного создания физического объекта.
Существует много распространенных и хорошо себя зарекомендовавших технологий 3D-печати, и специалисты продолжают работать над их усовершенствованием. Однако лидерство прочно удерживают несколько наиболее удобных в применении технологий – это FDM (fused deposition modeling – моделирование методом наплавления) и стереолитография — SLA (laser stereolithography – лазерная стереолитография) и ее аналог DLP.
Как начать печатать в 3D быстро и легко
Итак, вы решили приобрести 3D-принтер – с чего начать? Прежде всего нужно разобраться в их видах. Принтеры различаются технологиями, по которым они работают – FDM, SLA или DLP, и техническими параметрами. Разберем, какие характеристики имеют эти устройства и на что нужно ориентироваться, выбирая принтер для начала печати.
Характеристики 3D-принтера
Присматриваясь к FDM-моделям принтеров, кроме цены, обращайте внимание на такие параметры:
- Область печати – это габариты или объем той фигуры, которую можно напечатать на данном устройстве. Указывается в см3 или соотношении длины, ширины и высоты готового изделия. Рекомендуемые габариты для начинающих печатников – от 200 х 200 х 200 мм.
- Доступная скорость печати (от 40 до 150 мм/сек и даже выше).
- Разрешение печати или толщина слоя. Они напрямую связаны с внешним видом готового изделия. Начинающему пользователю стоит выбирать принтер с разрешением 50-100 мкм. Чем ниже разрешение, тем грубее выглядит готовая деталь.
- Экструдер – деталь принтера, через которую подается расплавленный материал для печати. Существуют экструдеры для печати несколькими материалами и принтеры с несколькими экструдерами, это позволяет использовать разные материалы и цвета.
Перед началом печати на 3D-принтере следует определиться с целями, для которых будет использоваться принтер — от них будут зависеть конструктивные особенности аппарата; определитесь с размерами изделий – от них будет зависеть рабочий объем будущего принтера; всё это повлияет на цену.
Материалы
Два наиболее популярных материала для 3D-печати по технологии FDM, с которыми начинают работать новички – это пластики ABS и PLA. ABS – прочный и долговечный материал, широко распространенный и популярный, устойчив к ударам. Из ABS делаются, например, детали интерьера в авто и конструкторы LEGO, как и многое другое. PLA – биоразлагаемый нетоксичный полимер на основе молочной кислоты, получаемой из кукурузы и сахарного тростника — экологичная замена ABS. Материал хорошо держит форму, выдерживает трение, подходит для создания подвижных деталей.
Большинство принтеров поддерживают работу с несколькими видами пластика.
Если вы планируете начать работу с SLA или DLP-принтером, то важными параметрами будут рабочий объем, точность печати, которая в случае с SLA-технологией намного выше, чем у FDM-моделей, цена расходных материалов и самого устройства.
Подготовка к 3D-печати
Разработка модели
Начинать печатать в 3D лучше с простых моделей — геометрических фигур несложной конструкции. Модели можно разработать самостоятельно, с помощью специальных компьютерных программ. Наиболее легкие и часто используемые:
- OpenSCAD;
- AutoCad;
- FreeCad;
- GoogleSketchUp;
- Blender.
Программы из этого списка бесплатные, их легко скачать и установить себе на компьютер. Кроме них, можно использовать SolidWorks, 3DS Max, Sculptris и другие.
В качестве альтернативы, можно скачать уже разработанные модели на различных интернет-ресурсах. Например, tinkercad.com, Thingiverse и другие. Главное условие – программа должна сохранять файлы в формате STL. В противном случае придется воспользоваться еще и программой-конвертером для перевода в этот формат. Подробные рекомендации по выбору ПО для моделирования, редактирования и слайсинга 3D-моделей можно найти в этой статье.
Слайсинг и G-Code
Созданную в программе модель необходимо подготовить к печати с помощью еще одного вида ПО. Специальные программы обрабатывают модель, нарезая ее на тонкие слои, в соответствии с которыми затем будет выкладываться пластик. Эта обработка называется слайсингом. Комплект инструкций, который создается в программе-слайсере, называется G-Code.
3D-принтер может иметь комплектное ПО для нарезки STL-файла, либо вам придется установить его дополнительно. Среди рекомендуемых программ – Cura, Slic3r, Repetier и другие. Подробный обзор программ для слайсинга читайте здесь.
Процесс печати
Подготовленную модель можно отправить на принтер через USB-носитель, с помощью SD-карты либо через Wi-Fi. Интерфейс большинства принтеров предназначенных для домашнего использования прост и понятен, не вызывает сложностей с запуском процесса.
На скорость печати влияют настройки принтера, такие как толщина слоя и заполнение, размер и сложность модели. Обычно перед тем, чтобы подержать в руках первую самостоятельно отпечатанную фигурку или деталь, проходит несколько часов.
Обеспечьте хорошую вентиляцию в помещении, где находится принтер, поскольку при его работе от нагревания пластика появляется характерный запах.
Возможные «подводные камни»
Печать первых нескольких моделей – это процесс волнующий, непредсказуемый и захватывающе-интересный. На ваших глазах будет постепенно создаваться новая вещь. Но нужно подготовиться к тому, что не сразу все пойдет гладко. Нежелательно выставлять для печати моделей высокую или максимальную скорость, желая побыстрее получить готовое изделие – спешка скажется на качестве и поверхность изделия может оказаться неровной, а контуры – неаккуратными.
У вас может не сразу получиться подобрать правильную температуру для материала, который планируется использовать. В принтерах используются терморезисторы с разной чувствительностью, что повлияет на температуру с которой будет плавиться пластик.
Даже материалы от одного производителя, но из разных серий или разных цветов, могут слегка отличаться по температуре плавления. Естественно, перегретый пластик может дать неровные, расплывшиеся контуры изделия. Если такое произошло, запаситесь терпением и попробуйте еще раз с другими настройками.
Еще одной возможной проблемой может стать неправильный нагрев платформы. Если платформа имеет слишком низкую температуру, это может привести к отставанию изделия и его деформации.
Обработка готового изделия
Распечатанные на FDM 3D-принтере изделия имеют неровную фактурную поверхность, что обусловлено послойной технологией их создания. На фотополимерных принтерах (SLA и DLP) модели получаются более гладкими, т.к. слои там тоньше, но и они несовершенны и требуют постобработки.
Есть несколько способов, с помощью которых можно сделать поверхность моделей как можно более ровной и гладкой, чтобы придать им более привлекательный вид. В домашних условиях доступно несколько видов постобработки 3D-моделей:
- Механический. Ошкуривание поверхности наждачной бумагой или шлифовальной губкой.
- Химический. Обработка растворителями — с помощью кисти или парами растворителя, для этого используются дихлорэтан, ацетон и другие вещества.
- Смешанный. Полировка модели вручную с применением растворителей.
Ошкуривание
Использовать наждачную бумагу или шлифовальную губку можно для моделей не имеющих мелких деталей. Это трудоемкий способ, и он не позволяет добиться глянцевой поверхности, но исключает работу с токсичными растворителями и убирает слоистость с поверхности. После ошкуривания 3D-модель можно загрунтовать и окрасить или покрыть лаком, придав аккуратный вид, либо подвергнуть химической полировке.
Обработка растворителями
Каждому материалу печати соответствует свой растворитель. Основные растворители, которые используются для постобработки 3D-моделей — ацетон и дихлорэтан. Ацетон подходит для обработки изделий из ABS, дихлорэтан – для PLA.
Всю обработку с помощью растворителей нужно выполнять в перчатках и в хорошо проветриваемом помещении, либо на открытом воздухе. Учтите, что дихлорэтан – летучее ядовитое соединение.
Если вы решили выравнивать поверхность изделий с помощью кисти, нужно брать кисть с натуральным ворсом. Растворитель нужно набирать в умеренном количестве и наносить быстро, не допуская появления потеков или борозд.
Для полировки берется чистая белая ткань без ворса, желательно из натуральных волокон. Растворитель наносится на ткань, затем ею нужно отполировать поверхность круговыми движениями, вплоть до появления желаемой гладкости.
При обработке парами модель помещают на платформу, лучше металлическую, и устойчиво располагают в емкости, на дно которой налит растворитель. Соприкосновения растворителя с изделием быть не должно. Емкость нагревают до появления паров, сильный нагрев не нужен. Этот способ позволяет добиться максимально ровной и гладкой поверхности модели. Также существуют специальные установки для обработки моделей парами растворителей.
После выравнивания поверхности изделие можно загрунтовать и окрасить. Часто применяются акриловые грунты и краски.
Технологии 3D-печати
Технология FDM
Технология FDM (fused deposition modeling), иначе именуемая как FFF (fused filament fabrication), использует метод послойного наплавления нагретого термопластика. Изначально пластик находится в виде нити (филамента), которая нагревается до определенной температуры и укладывается слоями согласно разработанной 3D-модели.
Принтеры, работающие по технологии FDM, имеют специальную печатающую головку – экструдер, через которую расплавленная нить попадает в рабочее пространство. Существуют FDM-принтеры с одним или несколькими экструдерами. Также эти модели принтеров могут отличаться друг от друга разным устройство механизма перемещения экструдера в пространстве – разной кинематикой.
Этот способ 3D-печати может применяться для создания игрушек, изделий для дома, даже костюмов для косплея. Именно эту технологию чаще используют для построения визуализационных и демонстрационных моделей. FDM-принтеры за последние несколько лет упали в цене и стали наиболее доступными и применимыми для домашнего использования.
FDM-принтеры имеют несколько режимов скоростей печати: 40-50 мм/сек, 80-100 мм/сек и 150 и более мм/сек. На высоких скоростях печати качество модели обычно падает. Преимущество FDM-печати перед 3D-печатью по другим технологиям — в сравнительно доступных ценах на принтеры и материалы. Среди основных недостатков можно назвать необходимость в постобработке изделий, из-за неровностей на поверхности, и меньшую детализацию, по сравнению с фотополимерными 3D-принтерами.
FDM-принтеры
FDM-принтеры отличаются диаметром используемого филамента, обычно это 1,75 и 3,0 мм. Трехмиллиметровый филамент чаще используют в промышленных принтерах, где скорость зачастую важнее гладкости поверхности, а 1,76 — наиболее распространенный диаметр, используемый и в хоббийной 3D-печати, и в профессиональной. Диаметр филамента необходимо учесть при покупке расходников.
Используемые виды пластика – ABS, PLA, поликарбонаты, полиамиды и другие полимеры. Наличие у принтера двух и более экструдеров позволяет печатать несколькими цветами пластика одновременно.
Anycubic Mega-S
3D-принтер Anycubic Mega-S, с внушительной по размерам областью печати 210 x 210 x 205 мм, имеет надежную конструкцию с жесткой металлической рамой. Платформа данного принтера прогревается до 110°C , а экструдер до 260°C . Высокая адгезия и четкая калибровка обеспечивают точность печати.
Принтер оснащен сенсорным экраном, с помощью которого можно управлять печатью в режиме реального времени. Для печати подойдут такие материалы: PLA, ABS, TPU, HIPS, Wood.
Anycubic Mega-S подходит для домашнего использования, образования и мелкосерийного производства рекламной продукции.
FlashForge Adventurer 3
Adventurer 3 – 3D-принтер с одним экструдером. Размер рабочей камеры – 150 x 150 x 150 мм. Работает с пластиками PLA и ABS. Принтер имеет функцию автоматической загрузки филамента и гибкую подогреваемую платформу. Adventurer 3 поддерживает 5 способов отправки файлов на печать. Толщина слоя – от 100 мкм. Подойдет для домашнего использования, создания игрушек и сувениров.
Подробнее о принтере читайте здесь.
Wanhao Duplicator 12/300 с двумя экструдерами (D12)
Wanhao Duplicator 12/300 с двумя экструдерами (D12) имеет открытую конструкцию с вместительной рабочей камерой 300 х 300 х 400 мм. Печатает модели с толщиной слоя 100-400 мкм. Гибкая платформа способствует простому отделению готовых моделей. Сенсорный экран с диагональю 5″ имеет интуитивно понятный интерфейс и обеспечивает удобное управление печатью на всех этапах. Есть возможность экспериментировать с видами пластиков, но нужно учитывать, что максимальная температура нагрева составляет 260ºC.
Подробнее о принтере читайте здесь.
Как заработать на FDM-принтере
Сколько можно заработать с помощью 3D-печати — зависит от типа продукции, которую планируется изготавливать, спроса на нее, цены расходников, затрат на постобработку и других факторов. При выполнении заказов, например, на изготовление костюмов для косплея, при средней сумме заказа в 30000 р., FDM-принтер может окупиться за 5-15 заказов (зависит от цены принтера).
При желании открыть бизнес и зарабатывать на 3D-печати стоит приобрести модель печатающую как минимум двумя филаментами одновременно – это позволит создавать гораздо более привлекательные изделия, за счет использования нескольких цветов, или более гладкие, при использовании растворимого материала для печати поддержек. Для этой цели начинающему пользователю подойдут Wanhao Duplicator 12/230 с двумя экструдерами и Anycubic 4MaxPro v.2.
Технология DLP
Данная технология во многом схожа с технологией SLA. Общее в их принципе работы – отверждение жидкого фотополимера светом. В технологии SLA фотополимер затвердевает при воздействии лазерного луча на конкретные области модели, а DLP использует для полимеризации ультрафиолетовый проектор и излучение попадает на весь слой изготавливаемой модели одномоментно. DLP, а тем более LCD-принтеры (использующие LCD-матрицу вместо проектора) как правило доступнее аппаратов с технологией SLA.
По технологии DLP модель формируется при постоянном подъеме и опускании платформы. Когда платформа находится в нижней точке своего движения, срабатывает ультрафиолетовый проектор и засвечивает очередной слой материала, вызывая его полимеризацию. Затем платформа поднимается, чтобы свежий слой модели оторвался от проекционной поверхности и чтобы под него попала следующая порция фотополимера, а затем модель опускается на высоту нового слоя над дном ванночки. Этот слой также засвечивается и твердеет. Процедура повторяется до полного завершения модели.
Как заработать на фотополимернике
Применяются DLP-принтеры в стоматологии, для изготовления прототипов коронок и протезов, в ювелирной промышленности, дизайне, производстве сувенирной продукции, машиностроении и других сферах.
Положительная сторона метода – в возможности изготавливать модели с высокой детализацией и гладкой поверхностью, не требующей такой серьезной постобработки, как при печати по технологии FDM. Точность печати по технологии DLP сопоставима с точностью технологии SLA и начинается от 12 микрон у отдельных устройств, по сравнению с минимально возможными 50 мкм у FDM-моделей.
Недостатком технологии можно назвать довольно высокую стоимость расходных материалов. Цена на фотополимерные смолы начинается от 80$ за литр, тогда как килограмм пластиковой нити для FDM-печати можно приобрести за 35$.
DLP-принтеры
На рынке сегодня представлены различные модели DLP-принтеров. Присутствуют и бюджетные, подходящие для использования дома, и достаточно дорогостоящие, предназначенные для частого использования и масштабного производства.
Anycubic Photon Mono SE
Anycubic Photon Mono SE — LCD-принтер с рабочей камерой 130 х 78 х 160 мм. Толщина слоя – от 10 мкм. Имеет пульт дистанционного управления, который значительно облегчает работу и управление процессом печати. Высокая скорость печати, при скромных габаритах самого принтера, позволяет использовать принтер как дома, так и в офисе, в том числе для мелкосерийного производства небольших деталей. В принтере предусмотрена система охлаждения, для стабильной печати и увеличения срока службы устройства.
Подробнее о принтере читайте здесь.
Phrozen Sonic Mini 4K
Принтер Phrozen Sonic Mini 4K имеет рабочую камеру с размерами 134 х 75 х 130 мм и позволяет создавать изделия с толщиной слоя от 10 мкм. Полупрозрачный защитный колпак, закрывающий принтер во время печати, препятствует распространению запаха при полимеризации. Сенсорный экран позволяет наблюдать за процессом печати и своевременно его корректировать. Устройство будет полезно как любителям, так и профессионалам, так как его скорость работы и высокое разрешение удовлетворяют требованиям стоматологических клиник и ювелирных мастерских.
Подробнее о принтере можно почитать здесь.
Wanhao GADOSO REVOLUTION 1 (GR1)
Фотополимерный принтер Wanhao GADOSO REVOLUTION 1 (GR1) имеет вместительную рабочую камеру — 140 х 78 х 200 мм. Благодаря своей высокой производительности и точности, принтер может использоваться в ювелирном деле и стоматологических клиниках. Толщина слоя – от 35 мкм.
Подробнее о принтере читайте здесь.
Какую технологию выбрать?
Технология FDM больше подходит для печати моделей больших размеров, не требующих высокой детализации. Расходные материалы для нее – пластики ABS, PLA и другие, недороги и постоянно есть в продаже. По этой технологии можно быстро и просто изготовить игрушку, несложный инженерный или дизайнерский прототип, сувенир или бытовую деталь. Недостаток – грубая шероховатая поверхность, в большинстве случаев требующая постобработки.
Источник: all3dp.com FDM-принт после печати и после химической полировки.
Технология SLA или близкая к ней DLP позволяют создавать объекты малых размеров с высокой детализацией. Это могут быть изделия стоматологического назначения, прототипы ювелирных изделий, инженерных моделей сложной конструкции. Стереолитография позволяет получить изделие с гладкой поверхностью, требующее минимальной постобработки.
Если вы приобретаете 3D-принтер, чтобы освоить печать с нуля и, возможно, начать на этом зарабатывать в будущем, лучше попробовать начать с принтера FDM. Это не потребует значительных финансовых вложений и позволит изучить тонкости 3D-печати на довольно простых в обращении устройствах.
SLA или DLP-принтеры предназначены для изготовления более сложных по конструкции моделей. Стоимость принтеров и расходных материалов этой категории окажется выше, поэтому начинающему пользователю стоит выбирать их либо при наличии некоторого опыта в 3D-печати, либо для применения в конкретной сфере, где эта технология необходима – стоматология, ювелирное дело, инженерное конструирование и т.д.
Промышленные технологии
Кроме распространенных среди начинающих FDM, SLA и DLP-технологий, которые позволяют создавать небольшое количество копий, существуют промышленные технологии. Их цель – создание высокоточных прототипов, 3D-печать моделей для автомобильной, авиационной и других отраслей промышленности. Кроме пластика, для печати могут использоваться металлы, стекло, керамика, композитные материалы.
SLM
Технология SLM – выборочная лазерная плавка, при которой, с помощью лазеров высокой мощности, из металлических порошков создаются трехмерные объекты. Позволяет создавать модели из тугоплавких и особо прочных металлов и сплавов, таких как титан, кобальт-хром, нержавеющая сталь и специализированные сплавы. Часто применяется для создания полых моделей, прототипов сложных конструкций с большим количеством отверстий и полостей, которые невозможно создать более традиционными методами производства. Также используется в медицине, для создания ортопедических имплантатов.
SLS
Технология выборочного лазерного спекания, или SLS, состоит в последовательном спекании слоев порошкообразного материала с применением мощных лазерных установок. Расходные материалы – различные пластики и композиты. Эта технология позволяет печатать модели любой сложности без создания опорных структур, как это происходит при печати по технологии SLA или FDM.
DMLS
DMLS – технология прямого лазерного спекания металлов. Используется для производства металлических деталей сложной формы. По сути — специализированный вариант SLS для металлов, где частицы металлического порошка спекаются под действием лазера.. Технология DMLS применяется в аэрокосмической, стоматологической, медицинской отрасли и других областях, где необходимо изготовление сложных металлических деталей.
MJM
Технология многоструйного моделирования MJM сочетает в себе элементы SLA, 3DP (струйной трехмерной печати) и FDM — она может использовать фотополимеры, печатает по струйному принципу и наносит материал сверху вниз. Построение моделей происходит с помощью печатной головки, имеющей большое количество сопел – от 96, до 448 в современных моделях. Используемые материалы – термопластики, воски и фотополимерные смолы. Для MJM характерна высокая точность – от 16 микрон. Технология применяется для создания прототипов небольших размеров с высокой степенью детализации. Сфера применения – стоматология, разработка электронных компонентов, ювелирное дело, промышленный дизайн.
PolyJet
Альтернативой MJM стала технология PolyJet – создание моделей путем послойного отверждения жидких фотополимерных материалов под действием УФ-лучей. Отличается высоким качеством поверхности и точностью печати. Применяется вымываемая поддержка. Для объектов размером до 50 мм точность находится в пределах 20-85 мкм. Применяется для создания выжигаемых моделей, а также мастер-моделей для литейных форм и вакуумной формовки.
Выводы
Освоить азы 3D-печати начинающему будет несложно. Современные 3D-принтеры просты в управлении и часто имеют необходимое установленное ПО. Выбирая для себя первый 3D-принтер, можно начать с простой бюджетной модели FDM или SLA-технологии, а затем перейти на более функциональные и сложные устройства, которые помогут получать более совершенные результаты.