ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. 3D ТЕХНОЛОГИИ И ВЫБОР ПРИНТЕРА.

Эту статью я написал для тех кому хотелось бы попробовать себя в 3д моделировании и печати, надеюсь кому-то поможет.

Немного о самой печати.
Пока выделают 2 основные технологии печати: лазерная и струйная.
Лазерная технология дает нам высокую скорость и качество печати, по сравнению со струйной, но увы очень дорого.
Предлагаю посмотреть на два основных вида лазерной печати.
Stereolithography (SLA) TechnologyИзначально платформа находится на такой глубине, чтобы её покрывал тончайший слой полимера толщиной от 0.05 до 0.15мм — это и есть приблизительная толщина слоя в стереолитографии. Далее включается лазер, который воздействует на те участки полимера, которые соответствуют стенкам целевого объекта, вызывая их затвердевание. После этого вся платформа погружается чуть глубже, на величину, равную толщине слоя. Также в этот момент специальная щетка орошает участки, которые могли остаться сухими вследствие некоторого поверхностного натяжения жидкости. По завершению построения объект погружают в ванну со специальными составами для удаления излишков и очистки. И, наконец, финальное облучение светом для окончательного отвердевания. Как и многие другие методы 3D-прототипирования, SLA требует возведения поддерживающих структур, которые вручную удаляются по завершении строительства.


Stereolithography (SLA) Technology
Selective Laser Sintering (SLS) TechnologyВместо фотополимера может быть порошок, а вместо ультрафиолетовых лучей, запекающий слои лазер, но принцип тот же.

Далее можете посмотреть виды печати не пользующиеся особой популярностью, по ряду причин: конкуренция, дороговизна, узкий профиль возможностей.
Laser Engineered Net Shaping (LENS)Материал в форме порошка выдувается из сопла и попадает на сфокусированный луч лазера. Часть порошка пролетает мимо, а та часть, которая попадает в фокус лазера мгновенно спекается и слой за слоем формирует трехмерную деталь. Именно по такой технологии печатают стальные и титановые объекты.
Применение: например, титановые лопатки для турбин с внутренними каналами охлаждения. Производитель оборудования: Optomec

LOM (laminated object manufacturing)Тонкие ламинированные листы материала вырезаются с помощью ножа или лазера и затем спекаются или склеиваются в трехмерный объект. Т.е. укладывается тонкий лист материала, который вырезается по контуру объекта, таким образом получается один слой, на него укладывается следующий лист и так далее. После этого все листы прессуются или спекаются.
Таким образом печатают 3D модели из бумаги, пластика или из алюминия. Для печати моделей из алюминия используется тонкая алюминиевая фольга, которая вырезается по контуру слой за слоем и затем спекается с помощью ультразвуковой вибрации.

3DPНа материал в порошковой форме наносится клей, который связывает гранулы, затем поверх склеенного слоя наносится свежий слой порошка, и так далее. На выходе, как правило, получается материал sandstone (похожий по свойствам на гипс)
Преимущества: а) так как используется клей, в него можно добавить краску и таким образом печатать цветные объекты б) технология относительна дешевая и энергоэффективная в) можно использовать в условиях дома или офиса в) можно печатать использовать порошок стекла, костный порошок, переработанную резину, бронзу и даже древесные опилки. Используя похожу технологию можно печатать съедобные объекты например из сахара или шоколадного порошка. Порошок склеивается специальным пищевым клеем, в клей может добавляться краситель и ароматизатор. Как пример, новые 3D принтеры от компании 3D systems, которые были продемонстрированы на CES 2014 — ChefJet и ChefJet Pro
Недостатки: а) на выходе получается достаточно грубая поверхность, с невысоким разрешение ~ 100 микрон б) материал нужно подвергать постобработке (запекать), чтобы придать ему необходимые свойства.

Материал взят из статьи «Классификация 3D принтеров (7 технологий 3D печати)»
Автор: Дмитрий Спивак @Fabbe
Теперь перейдем к струйной печати.
Простейшей из технологий «струйной» объемной печати — это так называемое Fused Deposition Modeling (FDM). Она нас и интересует, так как это самый доступный вариант ибо дешево.Технология FDM подразумевает создание трехмерных объектов за счет нанесения последовательных слоев материала, повторяющих контуры цифровой модели.

Как выбрать принтер?
Нас интересует принтер струйной печати
технология печати: FDM\FFF.
Различных моделей на данный момент очень много, поэтому выбор предстоит сложный.
Постараюсь рассказать как они работают, чтобы выделить ключевые характеристики.
(если не понятно — экструдер=хотенд= печатающая головка)

Материал
Материалом для печати в основном служат термопластик в виде нити намотонной на бабину.Вообще по этой технологии печатаю всем что можно выдавить: шоколад, бетон, сыр, живые клетки, и бог знает еще что.
Наиболее распространенные АБС и ПЛА. Для фигурок лучше подойдет АБС, так как его проще обрабатывать, растворяется ацетоном. ПЛА не токсичен и нейтрален к большинству растворителей, так что из него можно делать емкости для жидкостей. Печать одним и другим почти ничем не отличается, только температурой и как они прилипают к столу. АБС плавиться при 210-250 градусах, ПЛА при 180-220. Еще можно сказать что обычно ПЛА плотнее чем АБС, следовательно детали будут прочнее из ПЛА.
Но для некоторых видов пластика это может оказаться не правдой, так как каждый производитель делает его по собственной технологии.
Виды FDM принтеровПринтеры различные по форме и размеру, но нас интересует их конструктивная особенность, а именно способ перемещения печатной головки относительно стола и наоборот.
В зависимости от используемой системы координат, платформа может быть подвижной или статической.
Принтеры дельтаобразной конфигурации («дельта-роботы») используют статические платформы.
Позиционирование печатной головки во всех трех измерениях осуществляется исключительно за счет передвижения самого экструдера.
видео дельтабот
Как правило, в принтерах, использующих Декартову систему координат, движение платформы в вертикальной плоскости отвечает за вертикальное позиционирование экструдера относительно самой платформы. Платформа cдвигается по оси Z вниз, чтобы экструдер нанес новый слой. Сам экструдер перемещается по осям X,Y.
Платформа 3D принтера 3D Systems Cube передвигается по осям X и Z, а экструдер – по оси Y.
довольно раскрученный и доступный агрегат.
реклама 3D System Cube

Устройство всех известных мне принтеров с этой задачей справляется достойно, смотрите только в характеристиках минимальный шаг, и не гонитесь за скоростью. Казалось бы скорость печать это очень важно, но едва ли вы сможете заставить печатать свой принтер хотя бы с половиной заявленной скорости, без снижения качества печати.

ЭктсрудерТут для нас важно как подается материал, а именно как близко находится привод подачи к месту плавления пластика (экструдеру, хотенду).


Прямая подача нити в экструдер.
Это лучший вариант, к счастью самый распространенный. Вариант по хуже, когда привод подает нить через трубку, что ухудшает четкость подачи пластика, это будет выражаться в виде капель на поверхности модели. Существенно на качество это не влияет но доставляет не удобства, как в обработке так и в смене нити. По моему мнению таким «ущербным» способом подачи, облегчают печатную головку, чтобы ускорить процесс печати, так как не надо двигать весь привод, а лишь только сам экструдер.
Во время печати головка рисует модель слой за слоем. Да, именно рисует, только пластиком.
Смотрите на толщину экструдера, это и будет шириной линии «рисования» (печати). Сам экструдер, как правило сменный.


Рабочая поверхностьКогда печать начинается, первый слой должен прилипнуть к столу, а это тоже проблема. Обязательно должен быть подогрев стола. Большинства моделей оснащено таковым, хотя в дешевых может и не быть.
Открытые и закрытые принтерыПринтеры бывают открытые и закрытые, первые дешевле, вторые же обладают полезным свойством сохранять тепло вокруг модели. Это не так важно, но печатается лучше, так как пластик меньше ведет от перепада температур. Многие самостоятельно делают боксы для своих открытых принтеров.
Закрытый принтер
Открытый принтерЛюбой не закрытый принтер
Одна голова хорошо, а две лучшеПоследняя характеристика: количество печатающих головок.
Чаще встречаются принтеры с одно печатной головкой и по качеству печати они ни чем не уступают своим двуглавым собратьям.
Основной плюс двух головок,— печать разными материалами одновременно, а именно модель обычным пластиком, а все вспомогательные элементы — водорастворимым. После чего просто подержите модельку в теплой воде, чтобы растворить поддерживающую конструкции.(также можно печатать двумя разными цветами).


Приведу пример характеристик, которые обычно вы будите видеть при просмотре интернет магазинов.
Технология печати: Моделирование методом наплавления (FDM/FFF)
Количество печатающих головок:1 (может 2 две и больше)
Диаметр сопла (мм):0,4 (грубо говоря, толщина кисти которая рисует, рекомендую сразу докупить сменные сопла разных размеров.)
Область построения, мм:230x225x205 (размеры печатной области)
Толщина слоя (мм):0,02 (минимальная толщина слоя, желательно не больше 0,1 мм)
Скорость печати:30-300 мм/c ( тут все понятно: с какой скорость рисуется линия )
Платформа: с подогревом (подогрев стола —должен быть)
Интерфейсы:wi-fi, usb, ethernet (блабла, usb, блабла)
Дисплей: Да

Желаю удачи при покупке!