Постобработка при 3d печати металлом и еще 8 вопросов о slm принтерах

Конструктивные особенности 3D принтеров FDM

Некоторые конструктивные решения, применяемые в трехмерных принтерах, покажутся спорными неискушенному пользователю.

Так, многие модели FDM устройств выпускались с деревянными корпусами — недолговечными и хрупкими на первый взгляд. Но дерево поглощает вибрации во время печати, что улучшает качество конечной продукции. Рамы из стали и алюминия служат дольше и обеспечивают защиту печатающего механизма от внешних воздействий.

Свои плюсы и минусы есть у закрытой или открытой (вентилируемой) рабочей камеры принтера. Некоторые филаменты (PLA-полимеры) нуждаются в быстром охлаждении, что достигается при хорошей вентиляции рабочей поверхности.

ABS-пластики, напротив, должны остывать медленно: это предотвратит неравномерное застывание слоев изделия. В этом случае модель не будет деформироваться (трескаться, перекашиваться, «растекаться»). Для ABS-полимеров желательно использовать принтер с закрытой рабочей платформой.

Высота и размер устройства напрямую связаны с предельным размером готового изделия. На принтере с большой рабочей платформой можно напечатать крупные заготовки. Для изготовления вытянутых по вертикали изделий необходимо выбирать модель, работающую в дельтаобразной системе координат. В этом случае рабочая поверхность максимально удалена от печатающего модуля, а вертикальная область построения легко расширяется.

С помощью технологий FDM печати можно производить полимерные детали нестандартных размеров и функциональные модели из пластика. Сфера применения 3D принтера достаточно широка: с его помощью можно напечатать как простейшие изделия (игрушки, сувениры, фурнитуру), так и детали для сложных механизмов.

Наиболее оправдано применение FDM принтера, если необходимо изготовить небольшую партию или единичный экземпляр изделия по точной цифровой модели. В этом случае соотношение производительность—качество—соответствие размерам будет оптимальным.

Адгезия модели к рабочей поверхности стола 3D-принтера — способы ее повышения

Технология 3D-печати FDM предполагает исполнение ряда условий для получения наилучшего результата печати. Одним из таких необходимых условий является высокий показатель адгезии, то есть надежное закрепление нижнего печатного слоя изделия к рабочей платформе устройства. В том случае, когда первый слой не прилипает надежно к столу, то высока вероятность возникновения таких неприятностей, как деформация изделия. Особенно это актуально ABS-пластика, в отношении выступающих частей изделия и углов.

Перед печатью любой 3D-принтер нуждается в калибровке. При этом будет регулироваться высота печатного слоя по оси Z. Все знают, что от сопла до горячего слоя должен быть промежуток размером около 50-75% от толщины выбранного слоя. Реализовать это весьма просто. Необходимо взять обычный лист формата А4 офисной бумаги. Показатель плотности листа должен составлять 80 мг/м3. Сопло должно подходить к столу плотно, но лист должен при этом проходить с небольшим усилием. В таком случае калибровка считается правильной. Для новичков в области 3D-печати также есть видео, иллюстрирующие правильную настройку рабочего стола.

3D-принтеры могут поставляться в зависимости от модели с рабочей платформой из алюминия или стекла. Некоторые 3Д-печатники предпочитают печатать прямо на платформе, не используя при этом никаких допсредств. Но в любом случае есть некоторые правила, которых нужно придерживаться.

Правило №1: гладкая поверхность предварительно перед печатью обязательно должна быть очищена от пыли и обезжирена. Для этого используется изопропиловый спирт. Если этим правилом пренебрегать, то обязательно столкнешься с деформацией первого печатного слоя, а, соответственно, все изделие будет менее качественным.

Правило №2: для улучшения адгезионных характеристик необходимо использовать специальные средства: каптоновая лента, термостойкая лента, термоковрик, раствор ABS-пластика, гаролит, боросиликатное стекло, клей для 3D-печати, PEI-пленка. Выбор достаточно широкий и можно подобрать оптимальный вариант.

Рассмотрим наиболее популярные варианты этих средств подробнее…

Материал сопел 3D-принтера

Сопла могут быть сделаны из различных материалов: латунь, закаленная сталь и нержавеющая сталь. Каждое сопло подходит для плавления разных типов волокон.

Латунное сопло для 3D-принтера

Сопло для 3D-принтера из латуни является наиболее распространенным соплом для всех FDM-принтеров. Это стандартный вариант сопла, оно стоит почти на всех принтерах. Основная причина его популярности — низкая стоимость. Такое сопло обеспечивает хорошую теплопроводность. Латунь, хотя и является наиболее распространенной, ограничена типом волокон, которые она может плавить.

Сопла из латуни идеально подходят для печати неабразивными волокнами, такими как PLA, ABS, нейлон, PETG, TPU и другими.

Тем не менее, такие сопла быстро изнашиваются при использовании углеродного волокна, нити с металлическим напылением или нити из стекловолокна. Это со временем приведет к ухудшению качества печати.

Таким образом, латунные сопла должны печатать только неабразивными материалами, чтобы обеспечить стабильную печать в течение длительного срока эксплуатации.

Сопло для 3D-принтера из закаленной стали

Одна из проблем латунных сопел — их долговечность. Сопла из латуни быстро изнашиваются, что влияет на качество печати. Эту проблему легко решить, используя сопла из закаленной стали, так как они примерно в 10 раз превосходят износостойкость латуни. Но сопло из закаленной стали также имеет некоторые недостатки, такие как более низкая теплопередача и возможное присутствие свинца. Свинец делает его бесполезным для печати моделей, контактирующих с кожей и / или продуктами питания. Более низкая теплопередача означает, что такие сопла обычно требуют более высоких температур нагрева, чем латунь.

Таким образом, для печати с использованием абразивных материалов, таких как углеродное волокно, стекловолокно, нити с металлическим наполнением, вы должны будете использовать сопло из закаленной стали.

Сопло для 3D-принтера из нержавеющей стали

Сопла из нержавеющей стали также довольно популярны, особенно потому, что их можно использовать с легкими абразивными материалами. Кроме того, поскольку сопла из нержавеющей стали не содержат свинца, такие сопла могут использоваться для продуктов, контактирующих с кожей и / или продуктами питания. Для 3D-печати любых моделей, сопло должно быть бессвинцовым.

Чем хорош Picaso Designer X для печати Wax Base?

Помимо возможности устанавливать крайне низкие для FDM 3D печати температуры экструдера в профилях материала, платформа Series X обладает рядом дополнительно облегчающих работу с Wax Base особенностей.

В первую очередь, это регулируемая температура холодной зоны (термобарьера) печатающего блока. В ней установлен еще один температурный датчик, который позволяет отслеживать и регулировать пиковые показатели повышая и понижая обороты кулера охлаждения.

Эта особенность препятствует образованию пробок в трубке экструдера выше зоны расплава. Так же на руку играет особое строение приемного «горлышка» в протягивающем механизме, которое исключает выгибание материала в процессе заправки и печати.

Помимо этого, система активной «продувки» рабочей зоны благодаря нескольким турбинным вентиляторам позволяет быстро охлаждать материал при печати, что так же положительно сказывается на качестве поверхности при печати закруглений и нависающих элементов.

А датчики наличия филамента и контроля верхнего слоя помогут предотвратить порчу многочасовой печати, в случае обрыва или окончания нити.

Процесс печати

Перед печатью обязательно тщательно промойте стеклянную платформу стола и нанесите на нее свежий адгезив. В нашем случае подойдет обычный спрей – клей от Picaso 3D, однако производитель предлагает и фирменный адгезив:

Далее необходимо подготовить два профиля печати по следующим настройкам, экспериментально они показали наиболее хороший результат при печати.

Wax3D_F – профиль для последующих слоев, Wax3D(1Layer) для первого.

При просчете модели обязательно установите вручную паузу после второго слоя, чтобы успеть переключить профили печати.

Если ранее вы уже печатали воском на текущем принтере, необходимо завести еще один профиль с более высокой температурой и загружать материал только после «проплавки» старого материала.

Оставлять материал в сопле при высокой температуре не рекомендуется. Это чревато пробками.

Настройки печати ABS пластиком

Для достижения наилучшего результата печати очень важно выбрать оптимальные параметры. Причём многое будет зависеть от возможностей и типа 3Д-принтера

Выбор касается таких характеристик, как температура плавления, скорость печати, толщина слоя, температура стола (если имеется функция его подогрева). Часто, показатели подбираются опытным путём, то есть печатается черновой вариант, и вносятся при необходимости изменения. Поэтому ниже приведены усреднённые показатели настроек:

	показатель	величина
	Температура плавления	240-260 градусов по Цельсию
	Толщина слоя	На 20% меньше диаметра сопла
	Температура подогрева стола	105-115 градусов по Цельсию
	Коэффициент подачи пластика	0,85-0,95
	Скорость печати	30-60 мм/с

Для ABS-пластика характерны проблемы с адгезией к рабочей платформе. Если она оснащена подогревом, то это будет идеальным вариантом. Дело в том, что пластик при остывании начинает отскакивать от платформы и последующие слои накладываются неправильно, возникает деформация. Чтобы этого избежать используют подогрев и специальные составы для повышения адгезии. Наиболее популярен раствор ABS-пластика в ацетоне, хотя этот вариант у многих вызывает опасения из-за специфического запаха и потенциального вреда для здоровья.

Опытным путём энтузиасты находят и иные варианты:

клей для 3D-печати;
лак для волос;
клей-карандаш;
синий скотч;
пиво (даже так!).

Одним из проверенных способов является применение клея для 3D-печати. Стоимость тюбика 450 рублей. Клей разбрызгивается непосредственно на платформу.

Довольно часто приходится сталкиваться с такой проблемой, как расслоение. Это тот случай, когда слои пластика не соединяются между собой

Важно подобрать температуру и толщину слоя таким образом, чтобы слои не «плыли», но и не отсоединялись друг от друга, а надежно сплавлялись, сохраняя форму

Таким образом, оптимальные параметры печати можно подобрать только опытным путём. И лучше всего руководствоваться рекомендациями производителя 3Д пластика.

Настройка FFF Profile и Factory File.

В этом пункте главное понять отличия FFF profile от Factory File. И то и то является набором настроек. В случае с FFF profile – файл содержит набор параметров 3D-печати (диаметр сопла, материалы, качества, температуры). Factory File содержит параметры самого 3D-принтера (размер поля, скрипты, координаты). Если Вы ходите перенести рабочее поле с одного принтера на другой, то сначала перенесите Factory File, а потом можете импортировать и экспортировать настройки 3D-печати используя профиль. Для того, чтобы это сделать, воспользуйтесь кнопками в верхней строке программы:

Как правильно настроить профиль в программе Simplify3D читайте в отдельном посте.

Этап 6: Финишная обработка объекта

Если объект имеет нависающие элементы, выступы, консоли, то 3D-принтер во время печати использует поддерживающие конструкции (они же – конструкции поддержки, структуры поддержки). Чтобы понять, что это такое, взгляните на следующую фотографию.

Цифровая модель лошади без поддерживающих конструкций

Перед вами цифровая модель лошади. Печать объекта начинается снизу, с задних копыт, которые принтер напечатает без проблем, поскольку они касаются поверхности рабочей платформы. Но как быть с деталями, которые висят в воздухе и не соприкасаются с рабочей платформой? Для наложения слоёв расплавленного пластика принтеру нужна какая-то основа, будь то рабочая платформа или предыдущие слои материала, поскольку он не может печатать в пустоте. Чтобы напечатать такие нависающие детали, 3D-принтер использует поддерживающие конструкции, которые показаны на следующем изображении.

Цифровая модель с поддерживающими конструкциями

За счёт добавленных конструкций детали не висят в воздухе, а опираются на рабочую платформу, что позволяет принтеру их напечатать.

После окончания печати, поддерживающие конструкции удаляются. Если поддержки напечатаны из того же материала, что и основная модель, то удалить их довольно сложно. Отрезание или отламывание таких конструкций портит и без того не идеальную поверхность объекта. Поэтому в большинстве современных принтеров используются дополнительные восковые материалы, которые легко удаляются при финишной обработке и не оставляют следов на поверхности объекта.

В следующей статье мы расскажем о других технологиях 3D-печати: стереолитографии, лазерном спекании порошковых материалов, технологии струйного моделирования, технологии склеивания порошков и пр.

14 Августа 2014

Аппроксимация радиусов с зависимости от высоты слоя.

Заданная высота слоя напрямую влияет на точность 3Д-печати. Это ярко выражено на радиусах в сечениях модели по вертикали. Рассмотрим деталь из предыдущего пункта, позиционируя ее в камере 3Д-принтера на ребро.

Как видно на рисунке, от выбранной высоты слоя зависит качество отверстия. Чем меньше высота слоя, тем качественнее получается деталь. При этом стоит учитывать время 3Д-печати. При увеличении высоты слоя уменьшается время печати за счет уменьшения общей длинны траектории, описываемой экструдером. Соответственно цена на деталь снижается, т.к. время работы 3Д-принтера напрямую влияет на стоимость 3Д-печати.

Дополнение

Частой проблемой у меня было неверное открытие файла с точки зрения отзеркаливания. Проверяйте этот момент!

Еще один очень полезный момент для многосемейно печати: копии модели на столе. Увидел, как один из моих учеников, для того, чтобы разместить на столе 4 шт. одинаковые модели, 4 раза перетаскивал эти модели в окно. Поэтому решил заострить на этом моменте. Чтобы сделать несколько копий модели и разместить их на одном столе необходимо воспользоваться вот этой функцией.

Далее необходимо брать какое количество копий Вы хотите увидеть на столе.

Недостатки

Увы, но пока что в программе нельзя задать высоту слоя для конкретного участка периметра. Например, чтобы внешняя стенка печаталась с высотой слоя в два раза тоньше внутреннего периметра. Даже письмо в поддержку Simplify3D написал. И они дали мне ответ! Смотрите внизу страницы.

3.10. Закладка «Other» (другие настройки)

В данной закладке содержатся настройки скоростей печати, компенсация размеров модели из-за усадки, тут указывается диаметр филамента (прутка пластика), а также тут находятся настройки печати мостов.

Группа настроек «Speeds» (скорости) – здесь устанавливаются скорости с которыми 3Д-принтер печатает модель:

Default Printing Speed – скорость печати по умолчанию. Это скорость печати внутренних периметров, внутреннего заполнения и других участков модели, кроме тех что настраиваются ниже.
Outline Underspeed – скорость печати внешнего периметра в процентах от скорости по умолчанию. Более низкая скорость печати внешнего периметра позволяет улучшить качество и внешний вид модели.
Solid Infill Underspeed – скорость печати сплошного заполнения верха и низа модели в процентах от скорости по умолчанию.
Support Structure Underspeed – скорость печати поддержек в процентах от скорости по умолчанию.
X/Y Axis Movement Speed – скорость холостого перемещения каретки принтера с соплом по осях X и Y.
Z Axis Movement Speed – скорость подъема каретки принтера или опускания стола по оси Z в зависимости от кинематики 3Д-принтера.

Группа настроек «Dimensions Adjustments» (компенсация размеров):

Horizontal Size Compensation – данная настройка позволяет компенсировать отклонения размеров по осям Х/Y полученной распечатанной модели от исходной, в случае, например, усадки пластика.

Группа настроек «Fillament Properties» (параметры филламента) – здесь устанавливаются диаметр прутка пластика, стоимость пластика и его плотность.

Fillament Diameter – диаметр прутка пластика, очень важный параметр, влияющий на печать всей модели. Рекомендую как можно точнее указывать диаметр прутка пластика. Если диаметр гуляет, можно измерить его в разных частях и ввести среднее значение.
Fillament price – стоимость килограмма пластика. Я указываю стоимость со всеми накладными расходами, то есть с доставкой. Если в данном поле указана цена, то слайсер при подготовке g-кода модели выведет стоимость затраченного пластика.
Fillament density – плотность пластика, параметр не влияет на саму печать, но точное указание плотности (плотность пластика можно найти в разных источниках, в том числе интернете, на сайтах производителей пластика для 3Д-принтера) позволяет слайсеру точнее высчитать и выдать вам вес затраченного пластика на печать модели.

Группа настроек «Bridging» (мосты) – здесь устанавливаются параметры с которыми 3д-принтер печатает мосты. Мосты в 3Д-печати это печатающиеся в воздухе нити пластика, которыми 3Д-принтер соединяет две области:

Unsupported area threshold – минимальная площадь нависающей части модели без поддержек, которая будет определяться слайсером как мост.
Extra inflation distance – параметр, указывающий на сколько нити моста заходят на площадки с которых он строится.
Bridging extrusion multiplier – коэффициент экструзии печати мостов в процентах от от общего экструзии.
Bridging speed multiplier – скорость печати мостов в процентах от скорости по умолчанию.

Приведу два скриншота, которые поясняют работу двух параметров, таких как «Horizontal Size Compensation» – компенсация размеров (видно как меняется размер внутренних шестеренок):

и «Extra inflation distance» – на сколько нити моста заходят на области с которых он строится:

Как я измерял силу прилипания к поверхности (каптон, синий скотч, оргстекло и др.)!

Май 3rd, 2013 Sam

Настали праздники и у меня появилось время провести пару экспериментов с 3D принтером. Давно хотел сравнить, на чем лучше печатать: каптоне, синем скотче, ABS+ацетон,оргстекле или стекле, смазанном раствором сахара или же пивом.

Далее под катом описание установки и результаты проведения опытов:

Тестовая установка

Для измерения силы прилипания при 3d-печати решил использовать обычный кухонный безмен Т.к. динамометра у меня не было. Опыт мне подсказывал, что прилипает пластик к поверхностям довольно сильно, поэтому смело взял безмен.

Нарисовал такую деталь:

деталь для тестирования силы прилипания

Основание 10х10 мм, т.е. площадь 1 см2 (для тех кому надо для дальнейших расчетов). ссылка на файл — тестовая деталь.

Далее собрал такую установку на базе 3D принтера:

измерительная установка

Прикрутил пару вертикальных уголков к принтеру. Верхняя перекладина — тоже уголок . Закрепляется при помощи зажимов, для быстроты установки

Кольцо безмена продето через верхнюю перекладину.

Снизу на крюк набрасывается проволока (сталька,скрепка). Другой конец проволоки продевается через отверстие тестовой детали.

Теория следующая: поднимаем печатающую головку до тех пор, пока деталь не оторвется.

В это время фотоаппарат снимает на видео показания безмена. Как только деталь отрывается, показания безмена сразу уходят в ноль. После съемок, воспроизводим в замедленном темпе видео и отлавливаем максимальные показания безмена. Все просто

Вот одно из записанных видео (3 Mb):

Эксперимент

ABS-пластик+Ацетон

Начну с простого — на стекло нанес смесь ацетона с ABS-пластиком. Никакого подогрева стола нет. Напечатал деталь:

ацетон с пластиком ABS

Деталь перекосило..Надо было подключить обдув. Но это никак не повлияло на результаты эксперимента, т.к. тут важна только площадь прилипания.

Сила отрыва составила 700 г/см2

Синий скотч

Печать на синем скотче такая же простая, как и в предыдущем опыте. Без подогрева:

деталь на синем скотче

Здесь я уже использовал обдув — как видите,верх детали получился ровный.

Фото побольше, вместе с панорамой:

3d печать на синем скотче

Сила на отрыв — 1600 г/см2.

Каптон (каптоновый скотч)

В этом эксперименте пришлось повозиться с нагревательным столом. Температура стола — 115 гр.

3d печать на каптоне

Начало печати было смазано, т.к. не совсем верно выставил по оси Z. Верхушка смазалась даже при обдуве.. Но отверстие осталось..

При такой температуре ABS-пластик становится вязким и липнет к чему угодно.. Но к каптону он липнет хорошо

Во время измерения силы прилипания подогрев стола не отключал. Деталь оставалась слегка пластичной до самого конца эксперимента.

Обратная поверхность детали после отрыва:

глянец от каптона

Результат — 1200 г/см2.

Далее самое интересное и необычное:

Раствор сахара

Читал на форумах, как некоторые печатают на густом растворе сахара. Я и решил попробовать:

стол, покрытый сахарным раствором

Под углом видно сахарную пленку — она оставалась густой до самого конца. Температура стола — 115гр.

Проба 3d-печати:

3d-печать по сахарной поверхности

К сожалению, ничего напечатать не удалось. Поверхность стола в месте печати стала мутной. Кажется пластик немного смешался с сахаром. Дальше ничего не происходило — пластик никак не хотел липнуть.

Но если уронить холодный кусок пластика на стол с этим раствором — все отлично прилипает.

Пиво

Вот это самое интересное и необычное )))

На чистую поверхность стекла кисточкой нанес темное пиво Kozel (без газов). Ни на что не надеялся. Нагрев стола — 115гр.:

3d печать на пиве

С самого начала это меня удивило — печать идет очень бодро, пластик прилипает как надо!

готовая деталь:

деталь напечатанная на пиве

Верхушка скукожилась. Тут я, какюсь, забыл про обдув.

Сила на отрыв — 2200 гр/см2 !!!!! Оказалось лучше синего скотча !!!!

Оргстекло

Зашкурил нулевкой оргстекло (нашел небольшой кусок оргстекла). Подогрев стола отключен. Результат печати:

3d-печать на оргстекле

Оргстекло во время печати немного выгнулось, первый слой пластика прямо впечатался в него

Сила на отрыв — неизвестно оргомная. На 8 кг скрепка разогнулась. Я даже молотком не могу деталь отбить.

С оргстеклом надо внимательнее выставлять 0. Таким образом можно регулировать силу прилипания. Если печатающая головка будет вплотную к стеклу — деталь не оторвать. Немного дальше — сила отрыва уменьшится и т.д.

Общие результаты:

Рассортирую по силе прилипания:

Холодный стол

Оргстекло >8000 г/см2
Синий скотч -1600 г/см2
ABS+ацетон -700 г/см2

Горячий стол:

Пиво — 2200 г/см2
Каптон — 1200 г/см2

P.s. Если у кого-то получились другие результаты или есть интересные наработки из этой области — пишите, обсудим

Рубрика 3D принтер, Все статьи DIY, Другое

Основные проекты, которые используют PLA

PLA считается одним из лучших материалов для филамента для использования новичками 3D печати, поскольку это самый простой для печати тип пластика. Также он предъявляет минимальные требования, поэтому его можно использовать с недорогими 3D принтерами.

При использовании PLA получаются хорошо выглядящие предметы потому, что он печатается с приятной глянцевой поверхностью даже без последующей обработки. Как правило, с помощью PLA проще получить высококачественные образцы печати.

Пример хорошо выглядящего образца печати из PLA пластика

Благодаря простоте использования, PLA является естественным выбором для разработки прототипов. Это позволяет разработчикам удобно перебирать различные версии своего продукта.

Прототипы деталей, изготовленные из PLA пластика

PLA особенно полезен в работающих прототипах, если детали не подвергаются большому давлению или ударам. Например, корпуса для электроники, несущие конструкции с низким напряжением или низкоскоростные передачи – всё это хорошо работает, если напечатано с помощью PLA пластика.

Рабочий прототип детали, напечатанный из PLA пластика

3d-печать металлами: краткие ответы на большие вопросы, часть 2