Ликбез по 3д-печати
#1
Приветствую!
Меня зовут Владимир. В прошлом инженер по ремонту мобильных телефонов. В конце прошлого года приобрел 3д-принтер и теперь занимаюсь исключительно этим направлением. Раздел создан по моей инициативе, так что я и начну.
Итак, небольшой ликбез по 3д-печати.
3D-печать или «аддитивное производство» – процесс создания трехмерных объектов на основе цифровой модели путем нанесения слоев, отображающих контур изделия.
Фундаментальное отличие аддитивной технологии от традиционных субтрактивных (фрезерование и т.д.) методов в том, что изделие формируется путем добавления(add - добавлять) материала, а не удаления. У каждого метода есть свои плюсы и минусы, поэтому скорее всего 3д-принтеры и высокоточные фрезерные ЧПУ-станки будут развиваться параллельно.
Методов самой 3д-печати великое множество и постоянно появляются новые. А названий у них еще больше - следствие патентных войн.
Очень кратко по основным методам:
Плавка, спекание, склеивание
Порошковый материал выборочно связывается в единое целое.
Широкое распространение получил метод селективного лазерного спекания (SLS). Работает как с пластиком, так и с металлами.
Деталь, напечатанная этим методом из нержавейки:
Поверхность имеет специфическую шероховатую фактуру.
Стереолитография
Фотополимерная смола застывает под действием ультрафиолета.
Наиболее популярные технологии SLA (в качестве источника излучения используется лазер) и DPL (тоже самое, но источник - светодиодная матрица)
Ламинирование (LOM).
Модель выстраивается, используя листовые материалы – бумагу, фольгу, пластиковую пленку.
Слои материала наклеиваются друг на друга и обрезаются по контурам цифровой модели с помощью лазера или лезвия.
Экструдирование термопластиков (FDM)
В основе этого метода лежит выдавливание (экструзия) расходного материала через горячее сопло. Полученная модель состоит из слоев, а слои - из нитий пластика.
На данный момент FDM-принтеры - фактически единственный вариант, доступный обычному пользователю. Поэтому они и получили наибольшее распространение. В основном о них и будем говорить.
Вот как это выглядит:
https://youtu.be/3Gyrdg8RmDU
Грубо говоря, FDM-принтер - это ЧПУ-станок, у которого вместо фрезы - экструдер (или несколько экструдеров).
Распишу, как происходит создание изделия с нуля.
Для начала будущее изделие нужно смоделировать или отсканировать, если есть сканер и прототип. Моделировать можно практически в любом пакете, как инженерном, так и для скульптинга. 3DMax, Autocad, Solidworks, Blender, ZBrush...
Главное, чтобы в конечном итоге модель можно было экспортировать в формат .stl При создании модели придется учесть некоторые ограничения 3д-принтера.
Кстати, есть сайты для бесплатного обмена моделей для печати. Самый крупный
http://www.thingiverse.com/
Там уже не одна сотня тысяч моделей и каждый день появляются новые. Мусора там конечно тоже хватает, но полезностей куча, почти на все случаи жизни. Даже если нет нужной модели, можно найти похожую и её уже допилить под свои нужды. Уже легче, чем с нуля рисовать.
Следующий этап - так называемый слайсинг. Модель загружается в специальную программу - слайсер. В ней задаются все параметры для печати изделия (температура, толщина слоя, размер и еще огромное количество параметров).
На выходе слайсера получаем g-код (g-code). Это язык программирования ЧПУ-станков, фактически состоящий из последовательного набора команд "сместить по оси Х на столько-то", нагреть до стольки-то", "вращать шпиндель со скоростью..." и т.д.
Этот код уже отправляется для исполнения принтером.
Три самых популярных слайсера: Slic3r, Kisslicer и Cura.
Как я уже говорил, параметров у них очень много (около сотни) и все они прямо влияют на результат. Многие производители, которые позиционируют свои принтеры как PnP предлагают своим пользователям готовые шаблоны настроек, которые позволяют получить более-менее приличный результат.
Однако, как правило при этом они рекомендуют пользоваться пластиком либо их же производства, либо их партнеров. Как правило такие пластики дорогие. В реальности же приходится работать и с дешевыми пластиками, и осваивать новые пластики, да и выжать из принтера максимум на шаблонах не получится. Поэтому приходится вникать во все эти нюансы. Схема "скачал модель из интернета - нажал кнопку Print - получил изделие" пока не работает. Точнее, работает только в некоторых случаях. Напечатать что-нибудь - легко, а вот напечатать то что нужно и как это задумывалось - гораздо сложнее.
О пластиках.
Одним из достоинств FDM-принтеров является широкое разнообразие материалов.
PLA - твердый, но хрупкий. Клеится дихлорэтаном. Плохо обрабатывается механически и химически. Относительно плохо красится. Низкая термоусадка, поэтому высокая точность изделий и меньше проблем при печати из-за деформаций.
ABS - всем известный пластик. Клеится ацетоном (ну, и дихлорэтаном для любителей ядохимикатов
). Хорошо обрабатывается, красится, клеится. Высокая термоусадка (до 1%), печатать им сложнее, чем PLA.
HIPS - по свойствам близок к ABS, но лучше держит ударные нагрузки. Клеится лемоненом.
С этими пластиками я уже работаю.
Плюс на днях купил катушку нейлона. Нейлон - эластичный и чрезвычайно износостойкий материал. Сейчас осваиваю печать шестеренок для различной техники. Тахографов, купюроприемников и т.д. Бывший коллега отсыпал еще шестеренок от объективов. Но там уже печать на границе точности, пока не ясно, будут ли такие мелкие шестерни достаточного качества.
Еще есть гибкие пластики (Flex), полупрозрачные, люминисцентные, декоративные (под дерево, камень, ржавый металл, медь, бронзу, латунь...). И постоянно появляются новые.
О качестве изделий
Все изделия, напечатанные на FDM-принтере имеют слоистую структуру. Приличные принтеры могут печатать с минимальной толщиной слоя 0.05мм. Но это очень долго, обычно используется слой 0.1 - 0.2 мм.
На фото PLA-пластик, слой 0.15мм
Для устранения эффекта слоистости применяются химические, механические и термические методы постобработки.
Одна из моих работ:
Пластик HIPS. Механическая и химическая постобработка. Высота бюста 9 см.
В плане прочности печатные изделия не намного уступают деталям, изготовленным традиционными методами. При условии качественного сырья и правильно подобранных параметров, разумеется. Плюс прочность изделий из АБС-пластика можно немного повысить в ацетоновой бане.
О самих принтерах
Непрофессиональный FDM-принтер - устройство довольно примитивное по нынешним меркам. Несмотря на огромное количество производителей, почти все они сделаны по одному шаблону. Плата аля Arduino, контроллеры шаговых двигателей, сами двигатели, экструдер (нагревательный элемент, датчик температуры, шаговый двигатель для протяжки прутка). У многих принтеров есть кардридер и дисплей для автономной работы и подогреваемая платформа, на которой выращивается модель. Подогрев платформы обеспечивает лучшее прилипание модели к платформе для некоторых пластиков. Неприятное явление отрыва недопечатанной модели от столика называется деламинацией.
Для начала, наверное, хватит информации. Спасибо за внимание!
Последние файлы
