[Из песочницы] 3D-печать миниатюр
В этой статье речь пойдёт о том, что можно выжать из домашнего настольного принтера в области печати миниатюрных сложный объектов. Две недели назад я на спор взялся изготовить вот эту вещицу на домашнем FDM принтере.
Вот результаты:
И крупнее:
Шарики на поверхности не блещут шарообразностью, но в целом все элементы на месте и узнаваемы. Приемлемо ли такое качество — зависит от целей использования. И напомню, размер шариков меньше миллиметра.
- Высота слоя 0.1 мм для образца слева и 0.05 мм для образца справа.
- Суммарное время печати около 30 минут для образца слева, около часа для образца справа.
- Использовалось сопло 0.2 мм.
- Заполнение 100%.
Оба образца изготовлены с первой попытки, без подгонки параметров. То есть, если повозиться, да ещё взять сопло 0.1 мм (нет его у меня) то шарообразность шариков ещё повысится. Вот поделка, более пригодная для моего принтера:
Миниатюра «Пират», 54 мм:
И крупнее:
- Высота слоя 0.1 мм.
- Время печати 3 часа.
- Базовая скорость 50 мм/с.
- 4 наружных слоя, заполнение 0%.
Выбор принтера
Эти результаты получены на принтере за 700$. Я сейчас перечислю, на что обращать внимание при выборе.
Жёсткость
Жёсткость всей конструкции принтера — параметр чрезвычайно важный, и в то же время в одном абзаце текста ничего полезного про неё не напишешь. Придётся ограничится общими советами без пояснений.Компоновка
Самые популярные компоновки — портальная (Репрап, Prusa), консольная (например, творения МастерКита), и с независимыми осями (Ultimaker и клоны). Все хороши, если правильно сделаны. Важнее материалы. Корпус должен быть из металла. Штампованная сталь или алюминиевый профиль — уже не важно. Хорошо работает фанера, если собрана на клею. Со временем её может повести, если плохо обработана, но мозги принтера умеют это компенсировать. Недопустима сборка корпуса из нескольких листов оргстекла или фанеры, потому что стальные крепления в этих материалах моментально расшатываются и весь агрегат трясётся, как холодец. Привет Wanhao. Так же плох корпус в виде рамы из валов или шпилек, если только они не самонатянуты. Самонатянутая конструкция (старые репрапы) означает штук 20 гаек, которые надо подтянуть перед каждой печатью.Механика
Нежно любимые всеми производителями пружинки не дают нормального натяжения ремня. Все ремни должны иметь натяжной винт или ролик. Валы 6 мм — это несерьёзно. Ладно бы прогибались (мозги компенсируют) так они ещё и качаются при работе. Только от 8 мм и только закалённые. Незакалённые валы подшипник просто съедает за полгода.
При печати миниатюр некачественная механика проявляет себя не столько деформацией деталей, сколько трещинами, неслипанием слоёв, пропаданием мелких деталей.
Рабочая часть
Ещё более необъятная тема, в которой на каждое правило больше исключений, чем подтверждений. В контексте печати миниатюр нам нужен хотэнд с активным охлаждением. Чтобы приблизительно оценить хотэнд, посмотрите на рекомендуемый производителем шаг ретракта. Если производитель или пользователи красным капсом орут «ни в коем случае не больше миллиметра!» — то это хороший признак. Такой хотэнд имеет миниатюрную камеру расплава, что обеспечивает большую точность поверхности, но при этом ловит клина при ретракте больше указанного. У боуденов свои правила, я в них не смыслю.
Внезапно для новичков, минимальный слой принтера определяется не механикой, а конструкцией экструдера. Я не видел механики, не способной отработать слой 0.05 мм. Экструдер сделан на шаговом двигателе, который может проворачиваться только на заданные позиции. Поэтому экструдер может подавать пластик только фиксированными порциями. При нормальной печати это не важно, а вот при миниатюрной размер порции может оказаться слишком большим. Поэтому только direct-drive экструдер и только с поддержкой микрошага. (Поддержка микрошага чаще бывает в виде «народного» патча к прошивке. Но главное — чтобы была.) На моём принтере при слое 0.05 и сопле 0.2 нехватка шагов начинает проявляется аж на скорости 40 мм/сек. Что печально — скорость внешней поверхности должна быть 10–20.
Сопла должны быть с широкими краями, чтобы размазывать, а не брить, свежий расплав. Это касается всех размеров и скоростей.
Функционал
Сейчас перечислю функции принтера в порядке их надобности для печати миниатюр. Список иерархичен, то есть, если у вас нет пункта 1, то пункты 2–5 тоже теряют свою ценность.
- Инструментальная калибровка рабочего стола.
- Нагреваемый рабочий стол.
- Точечный обдув прямо под сопло (только для PLA).
- Закрытая камера.
- Любое решение, позволяющее управлять принтером напрямую, стоя возле него. Экран на принтере, WebUI в мобильнике, просто принтер возле компа — не важно.
Калибровка рабочего стола
Калибровка стола заключается в том, что положение стола настраивается так, чтобы зазор между соплом экструдера и поверхностью под ним был всегда одинаковым. Как и у всего в 3D печати, есть два способа делать калибровку — популярный и правильный. Популярный заключается в подсовывании под сопло различных купюр, карточек и прочих достоинств. Нормальной точности так не достичь, а вот стол погнуть — элементарно. Правильный же заключается в использовании измерительного инструмента.
Самый шикарный вариант — автоматическая калибровка с помощью датчиков, подключенных к принтеру. Именно она позволяет не только заниматься калибровкой лишь 1 раз после смены сопла, но и компенсировать перекосы в механике и неровность стола. Принтер просто модифицирует в памяти программу так, чтобы соответствовать реальному столу. Лично я принтеры без этой опции вообще не рассматриваю, хотя ко многим её можно приколхозить.
Если автокалибровки нет, то лучше всего действовать так. Примерно, «на глаз», выставить значения и запустить на печать куб размером практически с весь стол. Когда принтер нарисует на столе наружный квадрат, остановить печать и померить штангенциркулем ширину линии во всех местах. Подрегулировать стол так, чтобы добиться одинаковой ширины линии на всём протяжении. Отодрать старую линию и повторить. И так до достижения результата. Итоговая ширина должна быть равна ширине экструзии, заданной в слайсере.
И ещё, для ручной калибровки стол должен крепиться обязательно на трёх винтах. Если их четыре, то, чтобы не погнуть стол, нужно, прежде чем поворачивать винт, полностью выкручивать 2 соседних. Короче, невозможно нормально откалибровать стол на четырёх винтах. Невозможно вручную откалибровать даже чуть-чуть погнутый стол. А вот автоматически — можно.
Подогрев стола
Вещь нужная, главное её не переоценивать. Если почитать форумы, то видно, что народ постоянно борется с проблемой прилипания. Мажут столы всякой гадостью — печатают на лак для волос, клей ПВА, раствор АВС, пиво и уху. Это всё ненужные костыли. Если пластик не липнет на каптон — значит калибровка стола неправильная. Или пруток навпитывался воды. Никаких других причин не бывает. Я давно печатаю материалы, куда более привередливые, чем ABC, на столе, который едва греется до 80 градусов, на чистый каптон, и не вижу никаких проблем. Калибровка стола. Так что подогрев должен быть, но какой, до скольких — неважно.Закрытая камера
Чтобы печатать не только PLA, надо защитить рабочую область от сквозняков. Некоторые принтеры защищены сами по себе, на некоторые во время работы можно положить тряпку или большую коробку. Если принтер покупаете в собранном виде, то может подойти его родная коробка. Можно просто поставить принтер в шкаф и закрыть дверцу.
Если всё это недоступно, то есть полумера. Хорошие слайсеры позволяют печатать деталь «в скорлупе», с дополнительным наружным контуром вокруг детали. В моём слайсере оно называется Ooze Shield. Хотя основное его предназначение — для двухцветной печати, тем не менее от сквозняков тоже помогает.
Калибровка прутка
Тоже важная вещь. Берёте микрометр и меряете диаметр прутка в 5–6 местах под разными углами, вычисляете среднее и вводите в настройки слайсера. Если диаметр гуляет аж на 0.1 мм — такой пруток для миниатюр плохо годится.
Печать миниатюр
Для печати миниатюр я подобрал следующие правила.
- Скорость печати наружного кольца должна быть 20 мм/сек, остальных — 40 мм/сек.
- Слой 0.1 мм. Меньший размер на практике мало чего даёт, да ещё и в минимальную скорость экструдера можно упереться.
- Заполнение — или 0 или 80–100%. Типичные значения 15–30% в миниатюрах бессмысленны, потому что многие элементы окажутся без единой распорки, в то время как самые прочные части получат дополнительное укрепление. Чтобы создать цельную деталь, лучше ставить не infill = 100%, а bottom layers = 100500.
- Для фигурок с высотой, намного превышающей основание, использовать рафт.
- Неплохо бы убавить предел ускорения. Это настройка прошивки принтера, а не слайсера, в каждом принтере делается по разному. Уменьшите на 20% от заводского значения — получите более стабильную печать. И, кстати, более тихую.
- Если печатаете декоративную миниатюру без гладких частей — можно прибавить extrusion multiplier на 10% выше нормы. Кое-где на миниатюре появятся лишние бугорки, но прочность вырастет, по ощущениям, в 2 раза.
- Если стол калибровали вручную, размещайте миниатюру не посередине, а над калибровочным винтом. Если автоматически — то там, где принтер меряет стол (обычно — посередине).
Ну вот так. Кого что-то удивило — задавайте вопросы.Этот текст написан в сентябре 2016 г. Почему это важно? Потому что 3D печать развивается так быстро, что большинство материалов в сети по ней уже устарели. Через три года мы будем смотреть на эту статью и ностальгически улыбаться.
