3D-друк для початківців: як почати роботу з FDM

Початківцям не потрібно лякатися починати працювати з 3D-принтерами. Наш посібник дозволить вам детально розібратися у нюансах 3D-друку.

Якщо подивитися на сучасний маркетинг та статті у ЗМІ, то можна побачити, що 3D-друк висвітлюється як чарівна технологія. У ній вони бачать майбутнє та нові можливості для створення дуже складних виробів. Все це створює труднощі для новачків, яким важко розібратися у технічних питаннях. Насправді існує велика кількість технологій друку у сфері 3D. Найпопулярнішою є FDM – моделювання методом наплавлення. Саме його ми розглядатимемо у цій статті.

Технологія FDM полягає в тому, щоб застосовувати термопластичну нитку. Тут використовується пластиковий шнур, який плавиться, після чого наноситься за заданим проектом і охолоджується. Подібний процес здійснюється для кожного шару, що дозволяє створити потрібну модель.

Авторами цієї технології стали люди, які поставили мету у швидкому створенні потрібних деталей. Оперативне виробництво прототипів – це величезний плюс FDM технології та 3D-друкe. Нині це потужне рішення у різних сферах виробництва.

Перед початком вивчення технології FDM слід зазначити одну особливість. У різних сферах друку застосовується термін FFF. Він розшифровується як «виготовлення плавлених ниток». Термін FDM був торговою маркою Stratasys, тому FFF – це загальна назва процесу. Так називається одна технологія, тому ми використовуватимемо термін FDM.

 

 

Зміст:

 

1. Як це працює?
2. Основні компоненти
   • Складальна платформа
   • Екструдер
   • Друкуюча головка
   • Інтерфейс керування
3. Як друкує 3D-принтер?
4. Придбання та проектування 3D-моделей
   • Завантаження файлів
5. Підготовка моделей
   • Підтримка
   • Заповнення
6. Підготовка принтера
7. Матеріали
8. Постобробка
9. Поради щодо усунення неполадок
10. Підтримка порядку
11. Сховище
12. Де можна придбати 3D-принтер FDM для друку?

 

 

Як це працює

 

Початківцям слід насамперед ознайомитися з комплектацією 3D-принтера, який функціонує за технологією FDM. Майже всі такі апарати мають такі осі: X, Y, Z. Перші дві осі обертають пристрій назад, вперед, вліво, вправо. Вертикальними переміщеннями керує вісь Z.

 

 

Основні компоненти

 

Далі ми розглянемо, із чого складається 3D-принтер.

 

Складальна платформа

Це друкована платформа, де здійснюється створення виробів. До неї відноситься платформа з підігрівом, що дозволяє створювати адгезію.

 

Екструдер

Екструдер відповідальний за те, щоб через друкувальну голівку протягнути та проштовхнути нитку. Існують боуденівські та прямі екструдери, тому його та друкуючу голівку можуть приймати за один елемент. Подібна особливість може використовуватися в ситуації, коли здійснюється обслуговування вузлів хотенду або екструдера.

Екструдер є механічною частиною, до складу якої входять приводні шестерні, двигун та інші компоненти. Саме вони відповідають за подання нитки.

До складу хотенду входить сопло та нагрівач. Там нагрівається нитка та вичавлюється на робочу платформу. Якщо використовується екструдер Боудена, то хотенд не входить до складу екструдера.

 

Друкуюча головка

В апараті може використовуватися від 1 і більше друкуючих головок. При цьому більшість машин мають лише 1 друкувальну головку. На ній між екструдером та хотендом встановлений вентилятор та радіатор. Їхнє завдання полягає у запобіганні втраті тепла.

Крім основного вентилятора, радіатор часто використовує додатковий вентилятор. Його завдання полягає в охолодженні розплавленої нитки, коли вона виходить із хотенду. Найчастіше він називається вентилятором охолодження виробу.

 

Інтерфейс керування

Багато сучасних машин оснащуються сенсорним дисплеєм. На ньому здійснюється керування 3D-принтером. На застарілих моделях доступний РК-дисплей, на якому використовуються кнопки та колесо прокручування. Ще 3D-принтери можуть оснащуватися слотами для SD-карток та інтерфейсом USB.

 

 

Як друкує 3D-принтер

 

Користувач надсилає файл з моделлю у форматі 3D на пристрій, після чого починається процес друку. У цьому файлі знаходяться всі необхідні інструкції, наприклад, скільки потрібно нитки, як повинна рухатися головка друку, температура платформи і сопла.

Сопло починає нагріватись після того, як користувач почне друк. При досягненні необхідного значення температури, при якій починає плавитися нитка, вона буде доставлена екструдером до хотенду. Розплавлена нитка наноситься через голівку, що опускається і видавлює 1 шар між платформою для друку і соплом.

Потім відбувається охолодження матеріалу, що твердне. Для цього використовується вентилятор охолодження. Коли шар буде нанесений, відбувається переміщення головки Z осі. Цей процес здійснюється до того моменту, поки не буде закінчено друкований процес.

 

 

Придбання та проектування 3D-моделей

 

Для друку виробів необхідно мати файл із 3D-моделлю потрібного виробу. Створюються ці файли за допомогою спеціального ПЗ. Тут використовують програми CAD. Давайте розглянемо найпопулярніший софт у цій сфері:

• Blender;
• SolidWorks;
• Fusion 360.

Новачки практично не мають досвіду у використанні цих утиліт. Тому можна застосовувати інші способи отримання моделей.

Існують прості утиліти для роботи, наприклад Tinkercad. Почати роботу з цим софтом зможе будь-який користувач навіть без досвіду. Ця програма створена в 2013 році і пізніше допрацьована Autodesk. Наразі Tinkercad лідирує у сфері САПР.

 

Завантаження файлів

3D-принтери набирають популярності, зараз ними користується дуже багато людей. Паралельно почали створювати спеціальні сайти-сховища для 3D-моделей. Давайте розглянемо найпопулярніші ресурси:

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

Ці сайти дозволять новачкам отримати готову модель та розпочати роботу з 3D-принтером.

 

 

Підготовка моделей

 

Навіть готову модель для 3D-проектування слід підготувати. Для цього використовується спеціальне програмне забезпечення. З його допомогою здійснюється перетворення моделі на сценарій для пристрою. Виконується цей процес слайсером. Коли в слайсері імпортується 3D-модель, то за своїми вимогами можна виконати налаштування всіх значень. У слайсері вказується висота шару, відсоток заповнення, товщина стінок, температура, швидкість друку та інші значення.

Виходить файл з G-кодом, який є мовою 3D-принтера та різноманітних верстатів ЧПУ. Код складається з інструкцій, якими апарат буде створювати 3D-модель.

 

Підтримка

Слайсер здійснює аналіз моделі, після чого визначає, чи варто створювати допоміжний матеріал. Якщо виріб відрізняється великими звисами, то будуть потрібні опори.

Слайсер знаходить місця, де будуть встановлені ці опори та їхній рівень щільності. Іноді слайсер пропонує користувачеві самостійно вказати вид опори, щоб досягти стабільності.

 

Заповнення

На створювані 3D-вироби впливає заповнення. Саме від внутрішнього заповнення деталі залежить час друку, її вага та міцність. Це значення можна налаштувати у слайсері, там слід вказати щільність та візерунок заповнення.

Щільність демонструє рівень заповнення усередині деталі, це значення визначається у відсотках. Якщо встановити 0%, то виріб буде порожнім, а 100% - суцільним. Найчастіше цей параметр має бути на рівні 15-50%. Якщо необхідно створити міцну деталь, варто підвищити рівень заповнення. Через підвищену щільність витрачатиметься багато нитки, а сам процес друку збільшиться в часі.

Ще користувачам пропонується вказати малюнок заповнення. До найпопулярніших варіантів у Cura відносяться зигзаги, лінії, блискавки. Це дозволяє зменшити час створення деталі. Якщо друкуються контейнери та горщики, можна вказати трикутники та сітку. Якщо потрібно досягти підвищеної міцності, наприклад, кронштейн для полиці, то варто вибрати октетні, гіроїдні та кубічні візерунки.

 

 

Підготовка принтера

 

Коли модель буде розрізана, потрібно виконати кілька кроків, поки 3D-принтер буде готовий працювати:

1. Завантаження нитки. Користувач повинен підготувати екструдер для друку. Для цього здійснюється нагрівання хотенду до температури плавлення нитки залежно від типу обраного матеріалу. Потім відбувається завантаження нитки вже у нагрітий екструдер. У деяких апаратах для зручного виконання цього процесу використовуються попередньо налаштовані операції.
2. Вирівнювання платформи. Робоча платформа повинна бути рівною, інакше 3D-принтер не зможе правильно укласти нитку та створити необхідний об'єкт. Таке калібрування може бути виконане автоматично або вручну. Процес вирівнювання платформи дуже важливий. Якщо друкований стіл не знаходиться поруч із соплом, то станеться автоматичний збій друку через те, що 1 шар не прилипне до сопла.

 

 

Матеріали

 

У вигляді матеріалу для створення виробів 3D-принтери FDM працюють із котушками ниток. Вони мають вигляд спеціально створеної термопасти. Її можна плавити і охолоджувати, а структурна цілісність залишатиметься незмінною.

На сьогодні нитки для FDM широко поширені. Найчастіше вони пропонуються з діаметром 3 мм (2,85 мм) або 1,75 мм. Ще нитки відрізняються розміром на котушці. На ринку є варіанти від 500 г до 3 кг.

3D-принтери FDM мають важливу перевагу – вони здатні працювати з усіма типами ниток. Давайте розглянемо деякі варіанти ниток, які підтримують цю технологію:

1. Поширені нитки. До цієї категорії належать PETG, ABS, PLA. Користувачам легко з ними працювати.
2. Продуктивність та новизна. На ринку доступні спеціальні варіанти ниток. Вони можуть бути гнучкими (TPU, TPE), заповнені металом або іншими матеріалами. Якщо потрібна підвищена продуктивність, можна вибрати полікарбонат, нейлон.
3. Робота з кількома матеріалами. Якщо 3D-принтер підтримує кілька матеріалів, то для отримання розчинних підкладок можна вибрати HIPS чи PVA.

 

 

Постобробка

 

Цей етап у сфері 3D-друку є останнім. В якості постобробки користувачеві може знадобитися зробити таку роботу:

1. Видалення підтримки. Коли друк завершиться, користувачеві може знадобитися позбутися сторонніх підкладок. Дуже часто на готових виробах видно такі сліди.
2. Шліфування. Користувачеві необхідно видалити різні ефекти, наприклад, після підтримуючого матеріалу. За допомогою шліфування створювані моделі стають гладкими.
3. Живопис. Для розфарбовування моделі можна додати потрібні кольори.
4. Полірування або згладжування. Для згладжування поверхні виробу можна використовувати епоксидне покриття. Наприклад, досягнення глянсової поверхні нитки ABS застосовується згладжування пором.
5. Зварювання чи склеювання. Для створення об'ємних моделей, які не розміщуються на робочій платформі 3D-принтера, можна почергово роздрукувати кілька частин виробу. Потім їх потрібно склеїти разом.

 

 

Поради щодо усунення неполадок

 

Давайте розглянемо найпоширеніші проблеми, які можуть виникнути у новачків:

1. Надмірна екструзія. Проблема пов'язана з вичавлюванням великої кількості нитки. Це призводить до обпадання шарів та поганого результату загалом.
2. Недостатня екструзія. Така ситуація виникає через те, що нитка видавлюється на недостатньому рівні. Це призводить до появи виробів із проміжками між шарами.
3. Зміщення верств. Проблема викликається коливаннями осі Z. Ще шари зміщуються через підвищену швидкість друку.
4. Засмічення сопла. Ця проблема є дуже неприємною. Ознаки засмічення сопла: з друкувальної головки з'являється дивний шум, а нитка не виходить із сопла. Проблема викликається неякісною ниткою або поганим регулюванням температури.
5. Натягування нитки. Нитка натягується через неправильні налаштування або неправильно вибрану температуру. Деякі нитки схильні до натягування.
6. Деформація. Така проблема відбувається в ситуації, коли матеріал, що використовується в друку, охолоджується. Це призводить до розтягування та стиснення нижніх шарів, що призводить до відшаровування від робочої платформи.

 

 

Підтримка порядку

 

Для правильної та надійної роботи необхідно регулярно обслуговувати 3D-принтери. Давайте розглянемо цей процес:

1. Очищення робочого стола. Користувачам необхідно постійно протирати платформу після друку. Там не повинно залишатися слідів друку та клею. Очистити робочий стіл можна за допомогою кухонної губки, теплої води та мила. Ще тут можна використовувати шпателі та лінійки. Матеріали для друку можуть по-різному реагувати на засоби для чищення, тому дотримуйтесь рекомендацій та інструкцій.
2. Очищення сопла. Перед початком 3D-друку необхідно почистити сопло за допомогою тканини або нитки. Такий підхід дозволить захистити сопло від нитки, що затверділа. У деяких випадках для чищення сопла потрібно виконати велику роботу. Для цього необхідно звернутися до інструкції з чищення сопел.
3. Збір безладної нитки. Найчастіше з 3D-принтерів для заправки екструдера виходить трохи нитки. Це відбувається до початку друку 1 шару. Цю нитку необхідно прибрати з платформи та викинути.

 

 

Сховище

 

Користувачі повинні знати, як правильно зберігати нитку. Це дуже важливий аспект, особливо за наявності великої кількості котушок. Якщо котушка деякий час знаходиться на столі, то волога та пил осядуть. Це може призвести до того, що матеріал буде зіпсований.

Наразі доступні вакуумні пакети та спеціальні контейнери для нитки. Їхня мета полягає у захисті нитки від вологи.

У деяких ситуаціях може знадобитися сушарка нитки. Такі апарати дозволяють зберегти властивості ниток, які ввібрали вологу.

 

 

Де можна придбати 3D-принтер FDM для друку?

 

Початківцям варто купувати надійні принтери від найкращих виробників. В інтернет-магазині Артлайн доступні 3D-принтери від виробників ELEGOO та Creality. З їхньою допомогою ви зможете виконувати друк за технологією FDM. Для вибору відповідного пристрою можете зв'язатися з менеджерами Артлайну.

  м. Київ, вул. Кирилівська, 104

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

info@artline.ua