3D-печать для начинающих: как начать работу с FDM

Новичкам не нужно пугаться начинать работать с 3D-принтерами. Наше руководство позволит вам детально разобраться в нюансах 3D-печати.

Если посмотреть на современный маркетинг и статьи в СМИ, то можно увидеть, что 3D-печать освещается в качестве волшебной технологии. В ней они видят будущее и новые возможности для создания очень сложных изделий. Все это создает трудности для новичков, которым трудно разобраться в технических вопросах. В действительности существует большое количество технологий печати в сфере 3D. Самой популярной из них является FDM – моделирование методом наплавления. Именно его мы будем рассматривать в этой статье.

Технология FDM состоит в том, чтобы применять термопластическую нить. Здесь используется пластиковый шнур, который плавится, после чего наносится по заданному проекту и охлаждается. Подобный процесс осуществляется для каждого слоя, что позволяет создать необходимую модель.

Авторами данной технологии стали люди, которые поставили цель в быстром создании нужных деталей. Оперативное производство прототипов – это огромный плюс FDM технологии и 3D-печати. Сейчас это мощное решение в разных сферах производства.

Перед началом изучения технологии FDM необходимо отметить одну особенность. В разных сферах печати применяется термин «FFF». Он расшифровывается как «изготовление плавленных нитей». Термин FDM являлся торговой маркой Stratasys, поэтому FFF – это общее название процесса. Так называется одна технология, поэтому мы будем использовать термин FDM.

 

 

Содержание:

 

1. Как это работает?
2. Основные компоненты
   • Сборочная платформа
   • Экструдер
   • Печатающая головка
   • Интерфейс управления
3. Как печатает 3D-принтер?
4. Приобретение и проектирование 3D-моделей
   • Загрузка файлов
5. Подготовка моделей
   • Поддержка
   • Заполнение
6. Подготовка принтера
7. Материалы
8. Постобработка
9. Советы по устранению неполадок
10. Поддержание порядка
11. Хранилище
12. Где можно купить 3D-принтер FDM для печати?

 

 

Как это работает?

 

Новичкам следует в первую очередь ознакомиться с комплектацией 3D-принтера, который функционирует по технологии FDM. Практически все такие аппараты имеют следующие оси: X, Y, Z. Первые две оси вращают устройство назад, вперед, влево, вправо. Вертикальными перемещениями управляет ось Z.

 

 

Основные компоненты

 

Далее мы рассмотрим, из чего состоит 3D-принтер.

 

Сборочная платформа

Это печатная платформа, на которой осуществляется создание изделий. К ней относится платформа с подогревом, что позволяет создавать адгезию.

 

Экструдер

Экструдер ответственный за то, чтобы через печатающую головку протянуть и протолкнуть нить. Существуют боуденовские и прямые экструдеры, поэтому его и печатающую головку могут принимать за один элемент. Подобная особенность может использоваться в ситуации, когда производится обслуживание узлов хотэнда или экструдера.

Экструдер представляет собой механическую часть, в состав которой входят приводные шестерни, двигатель и иные компоненты. Именно они отвечают за подачу нити.

В состав хотэнда входит сопло и нагреватель. Там нагревается нить и выдавливается на рабочую платформу. Если используется экструдер Боудена, то хотэнд не входит в состав экструдера.

 

Печатающая головка

В аппарате может использоваться от 1 и больше печатающих головок. При этом большинство машин имеют только 1 печатающую головку. На ней между экструдером и хотэндом установлен вентилятор и радиатор. Их задача состоит в предотвращении потери тепла.

Кроме основного вентилятора радиатор зачастую использует дополнительный вентилятор. Его задача состоит в охлаждении расплавленной нити, когда она выходит из хотэнда. Зачастую он называется вентилятором охлаждения изделия.

 

Интерфейс управления

Многие современные машины оснащаются сенсорным дисплеем. На нем осуществляется управление 3D-принтером. На устаревших моделях доступен ЖК-дисплей, на котором используются кнопки и колесо прокрутки. Еще 3D-принтеры могут оснащаться слотами для SD-карт и интерфейсом USB.

 

 

Как печатает 3D-принтер

 

Пользователь отправляет файл с моделью в формате 3D на устройство, после чего начинается процесс печати. В этом файле находятся все необходимые инструкции, например, сколько потребуется нити, как должна двигаться печатающая головка, температура платформы и сопла.

Сопло начинает нагреваться после того, как пользователь начнет печать. При достижении необходимого значения температуры, при которой начинает плавиться нить, она будет доставлена экструдером в хотэнд. Расплавленная нить наносится через печатающую головку, которая опускается и выдавливает 1 слой между платформой для печати и соплом.

Затем происходит охлаждение материала, который затвердевает. Для этого используется вентилятор охлаждения. Когда слой будет нанесен, происходит перемещение головки по Z оси. Данный процесс осуществляется до того момента, пока не будет окончен печатный процесс.

 

 

Приобретение и проектирование 3D-моделей

 

Для печати изделий необходимо иметь файл c 3D-моделью нужного изделия. Создаются эти файлы при помощи специального ПО. Здесь используются программы CAD. Давайте рассмотрим самый популярный софт в этой сфере:

• Blender;
• SolidWorks;
• Fusion 360.

Новички практически не имеют опыта в использовании этих утилит. Поэтому можно применять и другие способы получения моделей.

Существуют простые утилиты для работы, например, Tinkercad. Начать работу с этом софтом сможет любой пользователь, даже без опыта. Данное приложение создано в 2013 году и позже доработано Autodesk. Сейчас Tinkercad лидирует в сфере САПР.

 

Загрузка файлов

3D-принтеры набирают популярность, сейчас ими пользуется очень много людей. Параллельно стали создавать специальные сайты-хранилища для 3D-моделей. Давайте рассмотрим самые популярные ресурсы:

• CGTrader;
• Cults;
• MyMiniFactory;
• Printables;
• Thingiverse.

Эти сайты позволят новичкам получить готовую модель и начать работу с 3D-принтером.

 

 

Подготовка моделей

 

Даже готовую модель для 3D-проектирования следует подготовить. Для этого используется специальное ПО. С его помощью осуществляется преобразование модели в сценарий для устройства. Выполняется этот процесс слайсером. Когда в слайсер импортируется 3D-модель, то по своим требованиям можно выполнить настройку всех значений. В слайсере указывается высота слоя, процент заполнения, толщина стенок, температура, скорость печати и иные значения.

Получается файл с G-кодом, который является языком 3D-принтера и разнообразных станков ЧПУ. Код состоит из инструкций, по которым аппарат будет создавать 3D-модель.

 

Поддержка

Слайсер осуществляет анализ модели, после чего определяет, стоит ли создавать вспомогательный материал. Если изделие отличается большими свесами, то потребуются опоры. Слайсер находит места, где будут установлены эти опоры и их уровень плотности. Иногда слайсер предлагает пользователю самостоятельно указать вид опоры, чтобы добиться стабильности.

 

Заполнение

На создаваемые 3D-изделия большое влияние оказывает заполнение. Именно от внутреннего заполнения детали зависит время печати, ее вес и прочность. Это значение можно настроить в слайсере, там следует указать плотность и узор заполнения.

Плотность демонстрирует уровень заполнения внутри детали, это значение определяется в процентах. Если установить 0%, то изделие будет полым, а 100% - сплошное. Зачастую этот параметр должен находиться на уровне 15-50%. Если необходимо создать прочную деталь, то стоит повысить уровень заполнения. Из-за повышенной плотности будет расходоваться много нити, а сам процесс печати увеличится во времени.

Еще пользователям предлагается указать рисунок заполнения. К самым популярным вариантам в Cura относятся зигзаги, линии, молнии. Это позволяет уменьшить время на создание детали. Если печатаются контейнеры и горшки, то можно указать треугольники и сетку. Если необходимо добиться повышенной прочности, к примеру, кронштейн для полки, то стоит выбрать октетные, гироидные и кубические узоры.

 

 

Подготовка принтера

 

Когда модель будет разрезана, потребуется выполнить несколько шагов, пока 3D-принтер будет готов работать:

1. Загрузка нити. Пользователь должен подготовить экструдер для печати. Для этого осуществляется нагревание хотэнда до температуры плавления нити, в зависимости от типа выбранного материала. Затем происходит загрузка нити в уже нагретый экструдер. В некоторых аппаратах для удобного выполнения этого процесса используются предварительно настроенные операции.
2. Выравнивание платформы. Рабочая платформа должна быть ровной, иначе 3D-принтер не сможет правильно уложить нить и создать необходимый объект. Такая калибровка может быть выполнена автоматически или вручную. Процесс выравнивания платформы является очень важным. Если печатный стол не располагается рядом с соплом, то произойдет автоматический сбой печати из-за того, что 1 слой не прилипнет к соплу.

 

 

Материалы

 

В виде материала для создания изделий 3D-принтеры FDM работают с катушками нитей. Они имеют вид специально созданной термопасты. Ее можно плавить и охлаждать, а структурная целостность будет оставаться неизменной.

На текущий момент нити для FDM широко распространены. Зачастую они предлагаются с диаметром 3 мм (2.85 мм) или 1.75 мм. Еще нити отличаются размером на катушке. На рынке доступны варианты от 500 г до 3 кг.

3D-принтеры FDM имеют важное преимущество – они способны функционировать со всеми типами нитей. Давайте рассмотрим некоторые варианты нитей, которые поддерживают данную технологию:

1. Распространенные нити. К этой категории относится PETG, ABS, PLA. Пользователям легко с ними работать.
2. Производительность и новизна. На рынке доступны специальные варианты нитей. Они могут быть гибкими (TPU, TPE), наполнены металлом или иными материалами. Если требуется повышенная производительность, то можно выбрать поликарбонат, нейлон.
3. Работа с несколькими материалами. Если 3D-принтер поддерживает несколько материалов, то для получения растворимых подложек можно выбрать HIPS ли PVA.

 

 

Постобработка

 

Данный этап в сфере 3D-печати является последним. В качестве постобработки пользователю может потребоваться сделать такую работу:

1. Удаление поддержки. Когда завершится печать, пользователю может потребоваться избавиться от посторонних подложек. Очень часто на готовых изделиях видны такие следы.
2. Шлифование. Пользователю необходимо удалить различные эффекты, к примеру, после поддерживающего материала. При помощи шлифовки создаваемые модели становятся гладкими.
3. Живопись. Для раскрашивания создаваемой модели можно добавить нужные цвета.
4. Полировка или сглаживание. Для сглаживания поверхности изделия можно использовать эпоксидное покрытие. К примеру, для достижения глянцевой поверхности нити ABS применяется сглаживание паром.
5. Сварка или склеивание. Для создания объемных моделей, которые не помещаются на рабочей платформе 3D-принтера, можно поочередно распечатать несколько частей изделия. Затем их необходимо склеить вместе.

 

 

Советы по устранению неполадок

 

Давайте рассмотрим самые распространенные проблемы, которые могут появиться у новичков:

1. Чрезмерная экструзия. Проблема связана с выдавливанием большого количества нити. Это приводит к опаданию слоев и плохому результату в целом.
2. Недостаточная экструзия. Такая ситуация появляется из-за того, что нить выдавливается на недостаточном уровне. Это приводит к появлению изделий с промежутками между слоями.
3. Смещение слоев. Проблема вызывается колебаниями оси Z. Еще слои смещаются из-за повышенной скорости печати.
4. Засорение сопла. Данная проблема является очень неприятной. Признаки засорения сопла: из печатающей головки появляется странный шум, а нить не выходит из сопла. Проблема вызывается некачественной нитью или плохой регулировкой температуры.
5. Натягивание нити. Нить натягивается из-за неправильных настроек или неверно выбранной температурой. Некоторые нити склонны к натягиванию.
6. Деформация. Такая проблема происходит в ситуации, когда используемый в печати материал охлаждается. Это приводит к растягиванию и сжатию нижних слоев, что приводит к отслаиванию от рабочей платформы.

 

 

Поддержание порядка

 

Для правильной и надежной работы необходимо регулярно обслуживать 3D-принтеры. Давайте рассмотрим этот процесс:

1. Очистка рабочего стола. Пользователям необходимо постоянно протирать платформу после печати. Там не должно оставаться следов печати и клея. Очистить рабочий стол можно при помощи кухонной губки, теплой воды и мыла. Еще здесь можно использовать шпатели и линейки. Материалы для печати могут по-разному реагировать на чистящие средства, поэтому придерживайтесь рекомендаций и инструкций.
2. Очистка сопла. Перед началом 3D-печати необходимо почистить сопло при помощи ткани или нити. Такой подход позволит защитить сопло от затвердевшей нити. В некоторых случаях для чистки сопла потребуется выполнить большую работу. Для этого необходимо обратиться к инструкции по чистке сопел.
3. Сбор беспорядочной нити. Зачастую из 3D-принтеров для заправки экструдера выходит немного нити. Это происходит до старта печати 1 слоя. Эту нить необходимо убрать с платформы и выбросить.

 

 

Хранилище

 

Пользователи должны знать, как стоит правильно хранить нить. Это очень важный аспект, особенно при наличии большого количества катушек. Если катушка некоторое время находится на столе, то влага и пыль осядут. Это может привести к тому, что материал будет испорчен.

Сейчас доступны вакуумные пакеты и специальные контейнеры для нити. Их цель состоит в защите нити от влаги.

В некоторых ситуациях может потребоваться сушилка нити. Такие аппараты позволяют сохранить свойства нитей, который впитали влагу.

 

 

Где можно купить 3D-принтер FDM для печати?

 

Новичкам стоит покупать надежные принтеры от лучших производителей. В интернет-магазине Артлайн доступны 3D-принтеры от производителей ELEGOO и Creality. С их помощью вы сможете выполнять печать по технологии FDM. Для выбора подходящего устройства можете связаться с менеджерами Артлайн.

 г. Киев, ул. Кирилловская, 104

• (080) 033-10-06
• (044) 338-10-06
• (066) 356-10-01
• (097) 356-10-01
• (063) 356-10-01

info@artline.ua