3D-моделирование последние несколько лет переживает пик своей популярности. В продаже можно найти недорогие модели принтеров для домашнего использования, которые по функционалу не сильно отличаются от профессиональных.
Яркие полимеры с разными функциями позволяют создавать огромное количество вещей — от запасных частей для бытовой техники до миниатюр любимых кино- или мультгероев.
В статье расскажем о самой доступной технологии — FDM-печати, ее особенностях и сфере применения.
Основные виды трехмерной печати
3D-печать — процесс создания трехмерного объекта из разных видов пластиков. Для работы принтеру нужна заранее построенная и рассчитанная при помощи компьютерной программы модель.
Напечатанные детали используют в медицине, автомобилестроении, ювелирном деле и т.д. В зависимости от сферы применения готового объекта выбирают технологию.
SLA
В основе стереолитографии лежит процесс фотополимеризации. Жидкий пластик затвердевает под воздействием лазера.
Модели, созданные с помощью SLA, прочные и детализированные. Их используют для изготовления прототипов в разных отраслях промышленности.
SLS
Для изготовления изделий нужен порошок (керамика, металлопластик и т.п.), на который воздействует лазер. Плюс этого метода — для печати тонких или нависающих элементов моделей не нужны дополнительные «поддержки».
FDM
Для изготовления изделий нужен порошок (керамика, металлопластик и т.п.), на который воздействует лазер. Плюс этого метода — для печати тонких или нависающих элементов моделей не нужны дополнительные «поддержки».
Послойное наплавление нитей в FDM-печати
FDM или fused deposition modeling — процесс создания изделия из последовательно наплавленных слоев пластика.
Технология похожа на работу клеевого пистолета. Пруток из плавкого полимера проходит сквозь сопло экструдера и затвердевает на поверхности. Постепенно, слой за слоем, происходит формирование фигурки.
Из-за особенностей процесса поверхность изделий получается шероховатой. Чтобы готовые миниатюры выглядели аккуратно, их нужно дополнительно обработать, например, зашлифовать, отполировать, использовать ацетоновую баню.
Материалы для FDM-печати
Нити для принтеров бывают толщиной 1,75 и 2,85 мм. Первый тип наиболее распространен, подходит для разных принтеров. Перед покупкой расходника рекомендуем уточнить размер в руководстве пользователя к вашей модели.
Тип полимера подбирают в зависимости от сферы использования готовой модели. Стоит учесть:
- нагрузки, которые предстоит выдерживать детали;
- контакт с водой или продуктами;
- выделение вредных веществ в процессе печати и другое.
PLA
Полилактид изготавливают из кукурузы и сахарного тростника.
Плюсы:
- высокая степень спекаемости слоев;
- минимальный процент усадки готового изделия (по сравнению с другими полимерами);
- экологическая безопасность — можно использовать для изделий, контактирующих с пищей или водой;
- полимер биоразлагаемый.
Минусы:
- изделия хрупкие;
- при температуре более 50°С фигурки деформируются;
- полимер гигроскопичен.
ABS
АБС-пластик изготавливают из нефти. Это недорогой расходник, поставляемый в разных цветах. Его широко используют для домашнего 3д-моделирования.
Плюсы:
- ударопрочность;
- стойкость к нагреванию до 115°С;
- поверхность легко поддается обработке — шлифовке, окраске и т.п.
Минусы:
- большая усадка;
- слои могут скручиваться в процессе;
- выделение при печати вредных испарений.
Нейлон
Преимущества:
- изделия прочные;
- полимер износоустойчив, не восприимчив к химическим веществам.
Минусы:
- высокая гигроскопичность.
Процесс послойного наплавления fdm
Принтер создает объект из расплавленного полимера, последовательно нанося его слои на платформу.
Катушку с основным материалом загружают в принтер. Для печати фигур сложной формы — со шпилями, арками или нависающими элементами, дополнительно загружают катушку с пластиком, из которого будут сформированы «поддержки».
Как только температура сопла достигает заданной величины, 3D пластик поступает в экструдер, который движется по трем осям — X, Y, Z. Тонкие нити расплавленного материала последовательно ложатся в заранее запрограммированных местах. Когда температура падает, полимер отвердевает. В некоторых моделях есть вентиляторы, ускоряющие охлаждение печатающегося объекта.
Каждую область печати экструдер заполняет в несколько проходов. Затем он перемещается выше, чтобы начать новый слой.
Так постепенно «вырастает» фигурка или деталь. Чем сложнее форма, тем больше времени нужно принтеру на ее завершение.
Особенности FDM-печати
Адгезия слоя
Сцепление играет важную роль при печати. Каждый новый слой нагревает предыдущий, а затем сплавляется с ним. Прочность этой связи ниже, чем базовая характеристика самого пластика.
По этой причине фигурки на FDM-принтере имеют меньшую прочность по оси Z и большую в плоскости X/Y. При проектировании обязательно учитывайте ориентацию деталей
Волнистая поверхность
Технология печати не позволяет делать фигурки идеально гладкими. При наслоении и сплавлении предыдущий слой деформируется до овала, поэтому поверхность получается ребристой. Отверстия, мелкие части деталей обязательно нужно зашлифовывать.
Усадка материала
Некоторые полимеры после остывания дают значительную усадку. А поскольку охлаждение разных участков идет неравномерно, края могут отлипать или деформироваться.
При проектировании объектов стоит избегать больших плоских деталей. Практичнее будет склеить потом несколько маленьких, чем испортить сразу одну большую.
Для изготовления зубцов, тонких шпилей рекомендуем использовать поддержки по краю проблемных элементов.
Чем острее угол, тем больше вероятность искривления. Плавные линии позволяют экономить материал и улучшают внешний вид изделия в целом.
Заполнение
Чтобы повысить скорость изготовления объектов и сократить количество расходных материалов при FDM-печати детали заполняют примерно на 25%. Принтер печатает внешнюю оболочку в несколько проходов, а внутри — структуру низкой плотности. Изделие получается достаточно прочным, а пластика уходит меньше, чем на полнотелый элемент.
Преимущества и недостатки метода FDM-печати
К плюсам технологии относят:
- доступность — модель принтера можно подобрать для любой задачи, а стоимость филаментов невысока;
- приемлемое время печати;
- большой выбор объектов — можно изготовить фигурки, прототипы, полнофункциональные детали для разных сфер.
Среди недостатков:
- ребристая поверхность готовых изделий нуждается в постобработке;
- FDM-печать имеет наименьшую точность среди всех методов, она не подходит для создания моделей с обилием тонких сложных элементов;
- из-за особенностей нанесения слоев готовые детали анизотропны. Этот момент учитывают при построении модели.
Процесс послойного наплавления fdm
Если вы делаете только первые шаги в трехмерном моделировании, то мы рекомендуем недорогие модели для домашнего использования. Они компактны и просты в обслуживании.
Для создания фигурок, запчастей, макетов можно использовать яркие филаменты с разными свойствами: ABS, PLA, фотополимеры, металлы.
Компания 3dSystemPro предлагает принтеры для FDM-печати от разных производителей для любых нужд и бюджета. Полный ассортимент устройств — в нашем каталоге.
