2. FDM – Fused
Deposition Modeling
FDM to metoda polegająca na nanoszeniu
termoplastycznego materiału warstwa po
warstwie. Filament (czyli materiał w formie
żyłki) jest podgrzewany w tzw. ekstruderze,
a następnie nakładany na siebie przy
pomocy głowicy. Dzięki FDM możemy
tworzyć zarówno prototypy jak i części
funkcjonalne. Istnieje wiele możliwości
wyboru parametrów, jakie trzeba określić
podczas procesu drukowania 3D – każdy z
nich wpływa na jakość wykonanego
elementu.
3. SLA -
Stereolitografia
Obiekty w technologii SLA są wytwarzane z płynnych żywic
fotopolimerowych. Ciekły materiał jest wylewany do zbiornika
– kuwety (Resin Tank). Następnie platforma robocza opuszcza
się i zanurza w żywicy. Wiązka lasera naświetla warstwę
materiału po obrysie wygenerowanym w dedykowanym
oprogramowaniu, powodując polimeryzację czyli utwardzenie
i usieciowienie materiału. Po utwardzeniu pierwszej warstwy
stół roboczy podnosi się, specjalna wycieraczka miesza
żywicę, by usunąć bąble powietrza, a dalej platforma robocza
opuszcza się do poziomu materiału i następuje utwardzenie
kolejnej warstwy. Cykl powtarza się aż do uzyskania
zakładanej geometrii obiektu.
4. SLS – Selective Laser
Sintering
Metoda ta polega na spiekaniu sproszkowanego materiału
warstwa po warstwie za pomocą skupionej wiązki lasera.
Laser pracujący w paśmie dalekiej podczerwieni jest
kierowany za pomocą systemu optycznego, by
precyzyjnie związać cząsteczki materiału według
założonej w oprogramowaniu geometrii. Po scaleniu
warstwy, stół roboczy obniża się o wysokość naniesionej
warstwy, a nóż lub wałek drukarki nanosi niespieczony
materiał do budowania kolejnej warstwy. Cykl powtarza
się do uzyskania pełnowymiarowego modelu. Za materiał
podporowy służy niespieczony proszek, w związku
z czym technologia ta pozwala uzyskać nawet bardzo
skomplikowane kształty, a dokładność wymiarowa nie
jest zagrożona na skutek mechanicznego usuwania
podpór, co jest możliwe w innych technologiach.
5. Porównanie technik
wytwórczych. FDM. Zalety
i wady.
• Nietoksyczne materiały, choć niektóre
substancje, jak ABS, mogą wytwarzać szkodliwe
opary. Zazwyczaj cały proces jest jednak
bezpieczny i nieszkodliwy dla środowiska;
• Duży wybór użytecznych i niedrogich materiałów
w różnych kolorach;
• Niski/umiarkowany koszt sprzętu;
• Niski/umiarkowany koszt obróbki po wydruku
(usunięcie podpór, wykończenie powierzchni);
• Najlepszy wybór dla średniej wielkości
elementów;
• Granicząca z zerem porowatość elementów;
• Wysoka stabilność wydruku, odporność
chemiczna, temperaturowa;
• Duże maksymalne wymiary wydruku w
porównaniu z innymi technologiami.
• Duże ograniczenia projektowe. Trudności w
druku cienkich ścian, ostrych kątów i zakończeń
w orientacji pionowej;
• Wydruki mają najmniejszą wytrzymałość w
płaszczyźnie pionowej, ze względu na ułożenie
warstw;
• Konieczność użycia podpór;
• Niska precyzja, z tolerancją od 0,1 do 0,25 mm;
• Wytrzymałość na rozciąganie odpowiada ok. 2/3
wytrzymałości identycznego obiektu
utworzonego w formie wtryskowej;
• Trudno kontrolować temperaturę otoczenia, która
jest istotna dla dobrej jakości wydruku;
• Problem „schodków” w płaszczyźnie pionowej.
6. Porównanie technik
wytwórczych. SLA. Zalety
i wady.
• Doskonała jakość powierzchni;
• Wydruki mogą być malowane;
• Szybkość;
• Metoda ekonomiczna dla serii 1-20
sztuk.
• Drogie materiały;
• Postprodukcja jest nie tylko konieczna – wymaga wielu
czynności i jest dość brudnym procesem. Trzeba usunąć
resztki żywicy – za pomocą ultradźwięków lub przez kąpiel
w alkoholu izopropylowym, odciąć podpory, a następnie
cały wydruk musi być utwardzony światłem UV;
• Żywica jest toksyczna, a jej roztwór w alkoholu
izopropylowym jest jeszcze bardziej niebezpieczny. Odpady
po obróbce wydruków muszą być utylizowane przez
wyspecjalizowane firmy;
• Odpady nie są recyklingowalne;
• Wymagane są podpory;
• Wysokość warstwy różni się w zależności od materiału;
• Fotopolimery i ich opary są toksyczne.
7. Porównanie technik
wytwórczych. SLS. Zalety
i wady.
• Brak konieczności dodawania podpór;
• Ruchome części o skomplikowanej geometrii wewnętrznej;
• Gładkie powierzchnie – często niezauważalne warstwy;
• Trwałe wydruki;
• Proszek (zazwyczaj po odświeżeniu) nadaje się do ponownego użycia
po wydruku;
• Niskie do umiarkowanych koszty materiału, przy pełnym
wykorzystaniu obszaru roboczego;
• Małe SLS 3D są niedrogie w porównaniu z maszynami
przemysłowymi;
• W przypadku małych drukarek SLS nie jest potrzebna
wykwalifikowana osoba do ich obsługi.
• Wysoki koszt dużych maszyn przemysłowych;
• Przy zmianie materiału wymagane jest
dokładne czyszczenie urządzenia;
• Długi czas drukowania dużych obiektów;
• Do obróbki i czyszczenia wymagany jest
odpowiedni odkurzacz i sprężone powietrze.
8. EXTRUD
ER
Zadaniem ekstrudera jest wprowadzanie
filamentu – materiału w postaci żyłki,
wykonanej z tworzywa termoplastycznego (np.
ABS czy PLA) – do głowicy zwanej też
hotendem. Ekstruder bezpośredni nazywany
jest też ekstruderem Wade’a. Ta konstrukcja
różni się od konstrukcji Bowden’a tym, że
elementy napędowe połączone są z blokiem i
głowicą drukującą i nie są rozdzielne.
Ekstruder Wade’a składa się z silnika
krokowego, który jest głównym elementem
napędowym. Na wale silnika umieszone jest
koło zębate, które współpracuje z dużym
kołem zębatym. Umożliwia to przeniesienie
napędu na śrubę radełkowaną. Cechą tej
śruby jest to, że posiada nacięcia na trzonie.
W miejscu nacięć umieszczony jest filament.
9. Jak działa
Extruder?
Przeniesienie napędu z silnika przez koła
zębate na śrubę, umożliwia realizację ruchu
obrotowego trzonu z nacięciami. Materiał
wtłaczany jest do głowicy dzięki nacięciom,
które “ciągną” żyłkę. Aby nie doszło do sytuacji
w której filament nie jest wprowadzany do
głowicy mimo tego, że śruba się obraca
(ślizganie), materiał jest dociskany za pomocą
elementów dociskowych (łożysko, drukowany
docisk, śruby ze sprężynami). Można też
powiedzieć, że w tym przypadku zamieniany
jest ruch obrotowy śruby na ruch liniowy
filamentu. Oprócz funkcji wtłaczania, ekstruder
ma za zadanie także wyciągać filament z
głowicy. Jest to nazywane retrakcją i zapobiega
to samoczynnemu wypływaniu materiału z
dyszy w momencie, gdy głowica
przemieszczana jest w inne miejsce
drukowania. Zapobiega to powstawaniu nitek
między jednocześnie drukowanymi elementami.
10. Hot
end
Hotend to jeden z najważniejszych
elementów każdej drukarki 3D, to właśnie
w tym miejscu filament zmienia się ze
sztywnej żyłki w płynny materiał, który
następnie układa się w konkretnie
wyznaczony przez nas kształt. Hotendy
składają się ze strefy zimnej i strefy
podgrzewania. Połączenie między tymi
strefami stanowi rurka ekstrudera, tzw.
Heatbreak. Jest to mechanizm złożony z
wielu elementów, które wspólnie pozwalają
na odpowiednie przygotowanie filamentu
do druku.
11. G-
Code
G-code jest to język zapisu poleceń dla urządzeń CNC oraz
drukarek 3D typu FDM. Jest generowany programem typu slicer
na podstawie modelu STL. G-code składa się z prostych
poleceń, po kolei mówiących drukarce co ma zrobić żeby
wydrukować dany model. Polecenia takie są zapisywane w
pliku na karcie SD lub pamięci USB, umieszczanej następnie w
drukarce 3D, jak również przesyłane bezpośrednio z komputera
do drukarki 3D przez USB lub WiFi. Często są zapisane w formie
tekstowej, tak że można je bez problemu otworzyć zwykłym
edytorem na komputerze (np. przez Windowsowy Notatnik).
Mimo że slicery generują G-code gotowy do przesłania do
drukarki 3D, zdarzają się sytuacje, kiedy warto wprowadzić do
niego pewne zmiany. Możemy np. sprawić, że drukarka 3D
zatrzyma się automatyczne w wybranym momencie w celu
zmiany filamentu na inny kolor. Można również zmniejszyć
temperaturę dyszy przy drukowaniu 3D ostrych wierzchołków,
tak aby uniknąć ich podtapiania. Można też użyć G-code’u do
napisania programu ułatwiającego kalibrację stołu. W
niektórych sytuacjach znajomość poleceń tego języka może się
przydać przy rozwiązywaniu problemów z drukiem 3D.
12. Rodzaje
filamentó
w:
■ Produkowane są z polilaktydu (kwasu
polimlekowego). Materiał do produkcji filamentów
PLA pozyskiwany jest ze sfermentowanej skrobi
roślinnej, a filament należy do tworzyw
biodegradowalnych. To ważne zważywszy
na fakt, że jest on wykorzystywany
przez ogromną liczbę użytkowników domowych
drukarek 3D. Z jego pomocą drukuje się
naprawdę spore ilości różnego rodzaju modeli.
Filament PLA nie pali się, choć temperatura jego
topnienia jest stosunkowo niska jak na tworzywa
stosowane w drukarkach 3D – w niektórych
przypadkach wystarczy podgrzać dyszę
do 180 oC. Dla amatorów i makerów ważna jest
całkowita nietoksyczność polilaktydu.
■ W filamentach ABS znajdziemy akrylonitrylo-
butadieno-styren. To termoplastyczne tworzywo
jest łatwe w formowaniu, a jednocześnie bardzo
trwałe podczas obróbki. Jeśli zatem dany
element wymaga np. nawiercenia otworów
czy szlifowania, warto zastosować w drukarce
3D właśnie filament ABS. Podczas wykonywania
wydruków należy zwrócić szczególną uwagę
na ochronę detalu przed gwałtownym
schładzaniem, ponieważ tworzywo to szybko
kurczy się pod wpływem niskiej temperatury.
Warto na czas
druku filamentem ABS obudować drukarkę
3D osłoną utrzymującą ciepło. Po wydrukowaniu
modele wykonane z ABS są odporne na niskie
temperatury, sięgające nawet -20oC.
13. Rodzaje
filamentó
w:
■ Jest on produkowany z termoplastycznego
poliuretanu, który w dotyku przypomina właśnie
gumę. Elementy wykonane na drukarce 3D z
tego właśnie tworzywa można ścisnąć, a one
po odkształceniu błyskawicznie powrócą
do pierwotnego kształtu. Filamenty TPU mają
wiele zalet: powierzchnia wykonanych z nich
modeli nie ściera się i jest odporna na działanie
wielu substancji chemicznych. Termoplastyczny
poliuretan bardzo skutecznie wytłumia uderzenia
oraz wstrząsy. Nadaje się do drukowania
dedykowanych uszczelek, opon, etui na telefony,
elementów narzędzi itp.
■ Materiałem do produkcji filamentów PETG jest
politereftalan etylenu. To termoplastyczne tworzywo
jest wodoodporne, niepodatne na zarysowania
i sztywne. Wydrukowane z niego elementy mają
gładką, błyszczącą powierzchnię. Korzystanie
z filamentów PETG w drukarkach 3D jest dosyć
proste, dlatego z materiału tego chętnie korzystają
nawet początkujący adepci druku przyrostowego.
Politereftalan etylenu stosować można w wielu
urządzeniach, ma on uniwersalny charakter. Brak
tendencji do skurczu w wyniku obniżania się
temperatury sprawia, że wydruki nie podwijają się,
a modele wykonane z filamentów PETG utrzymują
zadane wymiary. Materiał ten ma bardzo
wszechstronne zastosowanie.
14. Rodzaje
filamentó
w:
■ Obok filamentów wykorzystywanych do drukowania
elementów, które następnie mają stanowić osobny detal
albo też część większego mechanizmu, istnieją również
materiały stosowane jako pomocnicze w bardziej
zaawansowanych wydrukach. To filamenty HIPS-
X produkowane z wysoko udarowego polistyrenu.
Tworzywo to całkowicie rozpuszcza się w D-limonenie,
zatem można stosować je w drukarkach 3D do
drukowania podpór w bardziej skomplikowanych
elementach. Zasadniczy detal powstaje w takim
przypadku najczęściej z filamentu ABS. Po drukowaniu
model zanurza się w roztworze – podpórki z filamentu
HIPS-X rozpuszczają się w ciągu kilkunastu godzin,
a opracowywany element z ABS pozostaje
nienaruszony..
■ Materiałem do produkcji filamentów ASA jest
akrylonitryl-styren-akrylan. To termoplastyczne
tworzywo wykazuje się bardzo dużą odpornością
na warunki środowiskowe, takie jak intensywne
nasłonecznienie, wiatr, wahania temperatury
czy wilgoć. Dlatego elementy wykonane
na drukarce 3D przy użyciu filamentu ASA mogą
być montowane na zewnątrz budynków,
w pojazdach, narzędziach, stacjach pogodowych
czy też instalacjach OZE.
Przed zastosowaniem filamentu ASA warto
zwrócić uwagę na rekomendacje producenta
dotyczące optymalnej temperatury druku,
ponieważ między poszczególnymi produktami
dostępnymi na rynku występują spore różnice.
15. Środki adhezyjne
Adhezja to zdolność drukowanego obiektu do „przyklejenia się” do platformy podczas drukowania.
Jeśli wydruki 3D nie pozostają w miejscu ulegają one zniszczeniu. Twórcy używają różnych
rodzajów powierzchni do druku 3D, aby pomóc różnym materiałom trzymać się platformy podczas
drukowania.
Najczęściej w drukarkach 3D możemy spotkać aluminium, stal nierdzewną, szkła, maty BuildTak taśmy
Kapton, taśmy PET, taśmę maskującą lub folię PEI. Nie ma jednak jednego typu platformy, które
działa najlepiej dla przylegania każdego typu filamentu. Przedyskutujmy więc, jakie są ważne
czynniki wpływające na przyczepność.
16. Rodzaje
wypełnień
obiektów:
■ Jeśli wydruki są używane jako modele lub
figurki, zazwyczaj nie będą wymagać
dużej wytrzymałości. Wynika to z faktu,iż
nie będą one np. poddawane obciążeniu.
■ Do takich zastosowań najlepiej nadaje się
wzór lines lub wzór zig-zag, ponieważ te
opcje wypełnienia, mogą nam
zagwarantować skrócenie czasu druku.
■ Podobnie jak wypełnienie
„prostoliniowe/rectilinear” w innych
slicerach, oba wzory tworzą siatkę 2D, w
której drukowana jest tylko jedna oś na
warstwę. Różnica między nimi polega na
tym, że wypełnienie liniowe generuje wiele
linii na warstwę, podczas gdy zygzak/zig-
zag jest po prostu jedną ciągłą linią (o ile
nie zostanie przerwana przez model).
■ W przypadku wydruków 3D, poddawanych niskim naprężeniom, tak
jak powyższa prowadnica filamentu, należy zastosować wzór
wypełnienia zapewniający średnią wytrzymałość. Najbardziej
odpowiednie są wzory wypełnienia, takie jak grid, triangles lub tri-
hexagon. Należy jednak pamiętać, że te wzory mogą wydłużyć czas
drukowania nawet o 25% w porównaniu z wypełnieniem w formie
linii.
• Grid: prosty wzór 2D, główną zaletą grid/siatki jest szybkość
drukowania, ponieważ jest to najmniej złożony wzór wypełnienia.
• Trinagles: siatka 2D wykonana z trójkątów, ten wzór ma
nieodłączną zaletę pod względem wytrzymałości, gdy obciążenie
jest przykładane prostopadle do powierzchni obiektu. Jest to
również dobry wybór, w przypadku części z cienkimi, prostokątnymi
elementami, które w przeciwnym razie mogłyby mieć bardzo mało
połączeń między ścianami.
• Tri-hexagon: Ten wzór 2D tworzy sześciokąty, przeplatane
trójkątami. Jedną z zalet jest to, że dzięki kształtowi sześciokątów,
jest to silny wzór wypełnienia w stosunku do zużycia filamentu.
Wypełnienie sześciokątne ma krótsze linie do połączenia z każdej
strony, co prowadzi do mniejszej liczby problemów z
odkształcaniem się wydruku, spowodowanym jego złym
chłodzeniem.
17. Rodzaje
wypełnień
obiektów:
• Cubic: Jest to trójwymiarowy wzór ułożonych w
stos i nachylonych kostek.
• Cubic subdivision: Ta odmiana sześciennego
wypełnienia zużywa mniej filamentu.
• Octet: Znany również jako czworościenne
wypełnienie, wzór ten układa kształty piramid.
• Quarter cubic: Ten wzór 3D jest jak octet, ale połowa
kształtów piramidy jest przesunięta względem drugiej
połowy.
• Gyroid: bardzo wyjątkowy wzór 3D, który przypomina fale i
nadaje dużej wytrzymałości w wielu kierunkach. Ten wzór
wypełnienia, będzie zatem dobrym wyborem dla części,
które będą obciążone na wiele sposobów.
• Concentric: Ten wzór 2D wytwarza „fale” przez wnętrze
wydruku, naśladując kształty ścian zewnętrznych.
• Cross: Kolejny wzór 2D, krzyżyki twarzą siatki, a
przestrzenie pomiędzy krzyżykami i kratami pozwalają na
zginanie i skręcanie wydruku.
• Cross 3D: Ten trójwymiarowy wzór jest podobny do
wzoru cross, ale w miarę jak postępuje proces druku,
linie nakładanych warstw zaczynają się pochylać.
Efektem końcowym jest obiekt o nieco większej
sztywności.
18. Retr
akcj
a
Retrakcja polega na wycofaniu filamentu wychodzącego z
dyszy i odbywa się za pośrednictwem ekstrudera, w którym
filament zostaje wysunięty w odwrotnym kierunku niż w
czasie zwyczajnego procesu wydruku 3D, co w efekcie
zapobiega wyciekowi grawitacyjnemu materiału
budulcowego w czasie poruszania się głowicy. Niestety
ustawienia retrakcji nie są uniwersalne, a jej parametry
różnią się w zależności od dostępnego modelu drukarki
3D, rodzaju jej głowicy, dyszy, ekstrudera i innych
elementów wyposażenia urządzenia drukującego. Do
parametrów retrakcyjnych należą długość procesu,
prędkość procesu, minimalne przemieszczenie oraz Lift-Z.
Każdy parametr ma ogromne znaczenie w kwestii jakości
drukowanego modelu 3D i warto dowiedzieć się, jakie
wartości parametrów zastosować dla naszego modelu.
Długość retrakcji to odległość, na jaką upłynniony materiał
budulcowy zostanie wycofany, natomiast prędkość procesu
retrakcji to parametr, od którego zależy prędkość
wycofywania się filamentu. Warto pamiętać, że długość
retrakcji nie powinna przekraczać 3 mm lub 15 mm w
zależności od modelu, ponieważ istnieje ryzyko powstania
dziur w płaszczyźnie modelu, a jego ciągłość może zostać
przerwana.
19. Stopa słonia w 3D
Efekt wizualny modelu objawiający się nadmiernym
rozpłaszczeniem
pierwszych warstw modelu. W miarę nadrukowywania
kolejnych warstw model drukowany jest
poprawnie, jednak obserwując model wzdłuż jego ścianek,
bardzo wyraźnie widoczne jest zgrubienie
na pierwszych warstwach. Zjawisko to powstaje, gdy
temperatura stołu jest zbyt wysoka dla
drukowanego materiału, co powoduje że pierwsze warstwy
dodatkowo rozpływają się na boki.
Zjawisku stopy słonia sprzyja również niepoprawnie
skalibrowany stół roboczy, głównie w przypadku,
gdy dysza dla pierwszej warstwy znajduje się za blisko stołu
roboczego, co dodatkowo powoduje
rozpłaszczenie materiału.
20. Skirt
Skirt to drukowane ścieżki, które tworzą obwódkę
dookoła modelu, nie przylegającą
bezpośrednio do
niego. Skurcz materiału - Niepożądane
zjawisko powstające podczas procesu druku
3D, polegające na
zmniejszaniu objętości materiału pod
wpływem gwałtownej zmiany temperatury.
21. ■ Są to drukowane ścieżki,
które tworzą obwódkę
dookoła modelu,
bezpośrednio do niego
przylegając. Dzięki temu
zwiększa się powierzchnia
styku modelu ze stołem
roboczym. Jest to ważne
przy druku z materiałów
charakteryzujących się
dużym skurczem.
■ To drukowana platforma,
na której następnie
drukowany jest docelowy
model. Raft stosuje się
w celu unikania druku
bezpośrednio na
powierzchni stołu
roboczego. Po zakończonym
procesie
druku, platformę raftu
odrywa się od spodniej
warstwy modelu
docelowego.
22. Slicer
Slicer to oprogramowanie
pozwalające przygotować model
do druku 3D. Program podczas
przygotowywania modelu dzieli
go na warstwy i tworzy
symulacyjny podgląd przebiegu
procesu
druku 3D. Przygotowany model
do druku występuje zawsze w
formacie g-code.
23. Plik STL
format pliku modelu 3D obsługiwany przez Slicer. Posiadając plik
w tym formacie, użytkownik
jest w stanie przygotować model do druku 3D i wygenerować
plik g-code, rozumiany przez drukarkę
3D.
24. Podpory w
druku 3D
Zastosowanie podpór jest doskonałym rozwiązaniem przy
skomplikowanych, zaawansowanych wydrukach, których wykonanie
w inny sposób byłoby trudne do osiągnięcia. Dużym ułatwieniem,
szczególnie dla osób rozpoczynających przygodę z technologią 3D,
jest program slicer, który przygotowuje model do druku i
samodzielnie generuje miejsca, w których konieczne będzie
zastosowanie supportów. Przy użyciu slicera możemy również
zmieniać inne parametry wydruku – jego prędkość czy rodzaj
wypełnienia modelu.
Podpory mogą być wykonane z tego samego materiału co wydruk –
wtedy modele wraz z supportami drukuje się na drukarkach
jednogłowicowych, a ich usunięcie polega na odcięciu lub
oderwaniu podpór (teoretycznie) bez uszkodzenia powstałego
modelu. Jest to jednak rozwiązanie polecane jednie przy prostych i
mało skomplikowanych wydrukach, ponieważ usuwanie supportów
może pozostawiać niewielkie ślady na modelach.
Drugim rodzajem supportów, używanych najczęściej w bardziej
zaawansowanych wydrukach 3D, są filamenty podporowe takie jak
PVA i HIPS, czyli rozpuszczające się pod wpływem konkretnych,
dedykowanych substancji. Aby wydrukować projekt z
wykorzystaniem dwóch rodzajów filamentów (podstawowym oraz
podporowym) niezbędne jest użycie drukarki dwugłowicowej, takiej
jak Signal Pro, Galaxy, Saturn oraz Jupiter.
25. Jak kalibrować
stół:
Kalibracja z
kartką papieru.
■ Niewielki fragment kartki należy wsunąć pod dyszę, i za
pomocą najbliższej śruby wyregulować stół tak, aby
odczuwać umiarkowany opór podczas przesuwania papieru.
Owy opór nie może być ani za mały ani za duży – kartka nie
powinna ani zbyt luźno przechodzić pod głowicą ani być przez
nią rozdzierana. Zwykły papier drukarkowy o gramaturze
80g/m2 posiada grubość ok. 0.08 mm, więc wsunięcie go pod
głowicę dotykającą stołu będzie wymagało użycia niewielkiej
siły. Po sprawdzeniu oporu przy wszystkich śrubach i po ich
wyregulowaniu warto cały cykl powtórzyć przynajmniej jeden
raz, jako że przykręcanie różnych śrub może mieć wpływ na
położenie stołu również w innych miejscach. W tej metodzie
istotne jest, czy głowica podczas poziomowania jest zimna czy
gorąca, ponieważ pod wpływem temperatury może się
wydłużyć nawet o 0.15 mm. Z tego względu przy
poziomowaniu na zimno (co jest bezpieczniejsze ze względu
na brak ryzyka poparzenia palców) warto wykorzystać
przedmiot o nieco większej grubości (np. wizytówkę). Warto
też zadbać o wyczyszczenie czubka dyszy z resztek filamentu
oraz (w przypadku gorącej dyszy) dobrze jest wycofać kilka
mm materiału z ekstrudera, tak żeby nie wyciekał pod
wpływem grawitacji w trakcie poziomowania.
Kalibracja z
czujnikiem
zegarowym.
■ Metoda polega użyciu czujnika zegarowego, który (w
cyfrowy lub analogowy sposób) mierzy odległość
między dyszą a stołem. Czujnik umieszczany jest
przy ekstruderze na czas poziomowania stołu. Dla
popularnych niskobudżetowych drukarek można w
internecie znaleźć wiele gotowych rozwiązań
pozwalających na przymocowanie takiego czujnika.
Jako że tego typu przyrządy mają precyzję rzędu
0.01 mm, jest to bardzo dokładna metoda.
26. Jak kalibrować
stół:
Kalibracja z
wyłącznikiem
krańcowym.
■ Ten rodzaj kalibracji wykorzystuje wyłącznik
krańcowy (lub innego typu czujnik) umieszczany
tymczasowo na czubku głowicy, lub w inny sposób
zamontowany w jej sąsiedztwie. Drukarka sterowana jest
w taki sposób, żeby za pomocą wyłącznika wykryć
odległość między dyszą a stołem w skrajnych
punktach. Istnieją różne warianty tej metody – w
najprostszym z nich wyłącznik krańcowy wykrywa
moment opuszczenia głowicy na pewną określoną
odległość nad stołem i jedynie w jakiś sposób informuje o
tym użytkownika. W bardziej zaawansowanych
rozwiązaniach wskazania czujnika zbierane są przez
oprogramowanie drukarki, i następnie nierówne położenie
stołu jest kompensowanie przez odpowiednie sterowanie
silnikami.
Automatyczna kalibracja
z blokowaniem pozycji
stołu.
■ W tym rozwiązaniu nie występują żadne czujniki
oceniające odległość dyszy od stołu – zamiast
tego głowica sama ustawia stół w odpowiednim
położeniu. Spotkałem się z dwoma konstrukcjami
tego typu – w obydwu na samym początku
kalibracji stół utrzymywany jest dość swobodnie
na niezbyt silnych sprężynach powyżej pozycji
zerowej. Następnie głowica w wybranych
punktach „najeżdża” na niego, wciskając go w
dół. W każdym z tych punktów stół (będąc w
idealnej pozycji w stosunku do dyszy) jest
blokowany – ręcznie za pomocą zatrzasku lub
automatycznie.
27. Od czego zależy jakość
druku?
Właściwie wykonany
model do druku 3D.
■ W druku 3D najważniejszym elementem będzie
wykonanie tak zwanej cyfrowej matrycy do druku
3D – czyli mówiąc prościej modelu 3D, który
posłuży drukarce 3D jako wzornik, na podstawie
którego model 3D zostanie odtworzony w formie
przestrzennej w świecie rzeczywistym. Ze
względu na wysoką precyzję druku 3D i specyfiki
jego działania, model 3D musi zostać wykonany
z bardzo wysokim poziomem dokładności.
Poprawność krzywizn lub łączeń może mieć
bardzo istotny wpływ na późniejszą jakość druku
3D.
Odpowiedni wybór
drukarki 3D lub
drukarni 3D.
■ Obecnie na rynku znajduje się wiele rozwiązań
drukarkowych, które są oferowane w bardzo
atrakcyjnych cenach. Są to jednak często
produkty azjatyckiego lub niewiadomego
pochodzenia, których jakość często ma niewiele
wspólnego z wysokimi standardami. Po drugiej
stronie tego równania stoją wysokiej jakości
drukarki 3D, które są dedykowane do rozwiązań
profesjonalnych. Ich wysoka cena nabycia często
powoduje, że w Polsce zakupy tego typu
urządzeń są raczej incydentalne.
Wybór właściwych
parametrów druku
3D w drukarce 3D
Podstawowym elementem, który generuje jakość wydruku
3D jest ustalenie właściwych parametrów drukarki 3D do
procesu wydruku. W wypadku drukarki 3D całość procesu
polega na odpowiednim balansie pomiędzy prędkością
wykonywania druku 3D, a jego dokładnością. Postęp
technologiczny w dziedzinie druku 3D jest
skoncentrowany głównie na uzyskiwaniu jak najlepszej
jakości wykonywanych wydruków 3D przy jak
najwyższych prędkościach wydruku 3D.
Odpowiednia
obróbka druku 3D.
Polega on na wykończeniu wytworzonego detalu –
wydruku 3D poprzez na przykład szlifowanie i
szpachlowanie takiego obiektu. Przekłada się to na
wysoką gładkość powierzchni, które docelowo mogą
zostać pokryte lakierem. Po takich zabiegach
zidentyfikowanie jednoznacznie przedmiotu jako tego,
wytworzonego przy pomocy drukarki 3D jest praktycznie
niemożliwe.
28. Jak dobrać
parametry do
drukarki?
Jeśli na naszej drukarce między kostkami pojawiają się takie dziwne
twory, warto zacząć od parametru “travel speed”, czyli prędkości ruchów
jałowych (pozostawiając inne parametry z wartościami
domyślnymi). Prędkość ruchów jałowych, czyli takich, gdzie drukarka nie
podaje filamentu, tylko przenosi głowicę z miejsca na miejsce, ma dość
duże znaczenie w procesie powstawania nitek i innych artefaktów na
wydrukach. Generalnie im szybciej dysza się przemieszcza, tym mniej
roztopionego filamentu będzie miało szansę z niej wypłynąć w
niekontrolowany sposób. Dlatego przy pojawiających się nitkach warto
spróbować ustawić ten parametr na wyższą wartość. Każda drukarka ma
inne ograniczenia jeśli chodzi o maksymalną prędkość ruchu stołu /
ekstrudera, jednak zwykle wartości od 150 do 250 mm/s powinny być
odpowiednie. Przy zbyt dużej prędkości może się zdarzyć, że
silniki zaczną gubić kroki (wtedy z pomocą może przyjść np.
nasmarowanie ruchomych części drukarki lub podkręcenie stepsticków,
ale to już temat na osobny artykuł). Również przy dużej prędkości
poruszania ekstruderem lub stołem cała maszyna i wydruk mogą wpadać
w większe drgania.
Jeśli mimo zwiększenia parametru “travel speed” na wydrukach nadal
widać nitki lub inne artefakty, kolejnym parametrem któremu warto się
przyjrzeć jest długość retrakcji (ile milimetrów nieprzetopionego filamentu
ekstruder powinien wycofać). Dobrą wartością na początek jest 1 mm, i
podczas kolejnych prób wydruków spokojnie powinno wystarczyć
zwiększanie parametru o 1 mm. Warto dobrać najmniejszą wartość, dla
której nitki już nie występują. Przy mocniejszym wycofywaniu
filamentu czas druku będzie nieco dłuższy, mogą się też pojawić inne
problemy z filamentem lub wydrukami.
29. Jak przygotować
model druku?
Tak naprawdę, aby stworzyć swój model 3D, możemy wykorzystać każdy program służący do modelowania
przestrzennego, nawet jeśli jest przeznaczony do tworzenia modeli pod kątem animacji czy gier. W takim wypadku
jedyna rzecz, na którą musimy zwrócić uwagę to możliwość zapisania gotowego pliku w konkretnym formacie,
jakim jest STL. W takim właśnie formacie znajdziemy gotowe projekty druku 3D dostępne w sieci. Aby zdobyć
program, z którym będziemy mogli zacząć działać, nie musimy wcale wydawać majątku na licencję, chociaż
profesjonalne oprogramowanie potrafi w najlepszym wypadku kosztować tyle, co dobrej klasy drukarka 3D. Do
podstawowych potrzeb w zupełności wystarczą programy darmowe, a to który z nich wybierzemy, zależy tylko od
naszych upodobań. Niektóre firmy udostępniają również swoje oprogramowanie w wersji przeglądarkowej, co
umożliwi nam projektowanie 3D online, w każdym miejscu, na każdym sprzęcie. Zaprojektowanie to jednak nie
wszystko. Przesłanie tak zapisanego projektu do drukarki 3D nic nam nie da. Aby drukarka poprawnie odczytała
plik, musimy przygotować go jeszcze do druku, więc jeśli nasz wybrany program nie jest dedykowany do druku 3D,
musimy wspomóc się dodatkową aplikacją. Wiedząc, jak wygląda proces druku 3D i w jaki sposób pracuje
drukarka, rozumiecie, że na gotowy wydruk składa się wiele poszczególnych warstw filamentu. "Pocięcie" naszego
modelu na takie właśnie warstwy jest wymagane przed przesłaniem go do drukarki 3D. Oczywiście to nie
wszystko, jest jeszcze wiele parametrów, które należy uprzednio określić, między innymi: grubość ścianki wydruku,
rozmieszczenie podpór czy wypełnienie wnętrza wydruku. Na szczęście takie aplikacje jak SLIC3R są w stanie
automatycznie rozdzielić model na warstwy oraz określić większość podstawowych ustawień.
30. Jak przygotować
model druku?
Kiedy przygotujemy już swoje stanowisko pracy, czas zająć się modelowaniem. Dla
przykładu stwórzmy prosty sześcian. Pracując na 3 osiach współrzędnych X, Y, Z
możemy w wielu programach tworzyć proste bryły 3D, używając gotowych
narzędzi, niekiedy jednak trzeba zrobić to w sposób trudniejszy. W tym przypadku
tworzymy płaszczyznę prostokąta rysując jego poszczególne boki poprzez
umieszczanie punktów w wybranych miejscach. Po zamknięciu naszego kształtu
mamy już możliwość pracy z płaszczyzną, teraz należy ją rozszerzyć w
którąkolwiek ze stron, aby otrzymać trójwymiarową bryłę. Taki element pozwala
nam już na dodawanie kolejnych punktów na jego bokach i urozmaicanie jego
kształtu, jednak już w tej chwili jesteśmy w stanie przejść dalej, czyli do
przystosowania pliku dla drukarki. Jeżeli nasz program nie posiada tej
funkcjonalności, korzystamy z dodatkowych narzędzi, jak choćby wspomniany
wcześniej SLIC3R. Po zaimportowaniu do niego pliku w formacie FTL ustalamy
wstępne parametry pracy drukarki, zależne głównie od samej drukarki 3D oraz
filamentu, z którego powstanie nasz wydruk 3D. Kolejnym krokiem jest
przepuszczenie projektu przez automat programu, ustali on rodzaj wypełnienia
modelu oraz rozmieszczenie podpór dla wydruku. Ostatnim krokiem jest
podzielenie projektu 3D na warstwy oraz konwersja modelu przez program, do
formatu G-Code - linii komend tekstowych rozpoznawanych przez naszą drukarkę
3D. Tak przygotowany plik, możemy już bez przeszkód eksportować do drukarki za
pomocą kabla, sieci lub karty pamięci.
