[лонг] Быстрый вкат в 3D-печать. С нуля.
Всем привет, с вами Алина! 👋 И давайте сразу к делу. Везде только и слышно: "распечатал", "это печать", "сделано на принтере" и т.д. Из экзотики для техногиков эта тема стала привычным подспорьем, доступным для любой домохозяйки. И если вы ещё не с нами - самое время присоединиться! Но с чего начать? Сейчас всё объясню.
Для особо умных оставлю постскриптум заранее. Ребята, как и всегда, данная статья совершенно не ставит задачи профессионального образования. А лишь рассказывает азы на пальцах. Поэтому "отцов" просьба не душнить про корректность употребления аббревиатур, про "всё нормально настраивается, просто нужны руки" и так далее. Да, мальчики, я охотно вам верю: вы можете и блоху в масштабе 1:1 распечатать соплом 0,4 и будет "не хуже, чем фотополимерником". Равно как и наоборот: вам под силу из смолы сделать раму для "Крузака", и будет так же прочно, как с завода. Вы правы. Можете закрывать. 😘 Для остальных - поехали!
Вам прочно или красиво?.. Делаем главный выбор
Сначала, мальчики и девочки, нужно определиться, что хотите печатать. Не в плане какие фигурки или формы, а фундаментально: упор будет на прочные и функциональные изделия, или важнее декоративность и детализированность? От этого будет зависеть самый важный выбор. Поясню.
Если важнее функциональность
Например, вы давно мечтаете наделать себе в хозяйство крючков и вешалок, подставок, переходников, органайзеров, втулок или иную крепёжку. Давно вынашиваете идею сделать миксеру рукотворную шестерню взамен стёсанной, заменить хлипкий кронштейн (чего либо) более прочным или нарисовать своё собственное, идеальное крепление смартфона в машину. Всё это - к FDM-печати. Она же - экструзионная печать. Той самой, где деталь "рисуется" путём последовательного наплавления слоёв пластика, которые под действием высокой температуры буквально спекаются между собой в единый монолит. При правильном расчёте нагрузок и понимании настроек печати, даже мелкие детали по FDM-технологии могут получаться очень и очень прочными.
Как работает: в принтер "заряжается" тонкая (обычно 1.75 мм) пластиковая нить. Наверняка все видели в продаже катушки для принтеров, их везде навалом. Специальным шаговым электромотором высокой точности эта нить, в соответствии с загруженной программой печати, подаётся в раскалённое до 150-180 градусов сопло. Сопло имеет на выходе диаметр 0.4 мм (базово). Бывают и тоньше: 0.3, 0.2 или 0.1 мм. При подаче в раскалённое сопло нить плавится и тонко выдавливается через отверстие (то самое 0.4) на рабочий стол принтера. Стол постоянно двигается вперёд-назад и влево-вправо - тоже в соответствии с программой печати. Бывает наоборот: стол стоит на месте, а подвижное сопло рисует по нему пластиком. Но суть одна. Прилепив к столу первый слой (самый важный, т.к. на нём будут строиться все остальные), сопло поднимается выше - как раз на заданную высоту слоя, например, на 0.2 мм. И рисует второй слой - уже не на столе, а на первом слое зарождающейся детали. И так далее, слой за слоем, всё выше и выше. Одним словом, FDM - это технология наплавляющей экструзии (выдавливания), где деталь формируется за счёт наплавления нового слоя пластика на расположенный ниже.
Идеально? Увы, нет. Те самые слои, из которых строится "пирамида" детали, очень заметны. Всегда. Даже с использованием самого тонкого "жала" принтера и самых изощренных настроек, деталь всегда будет выглядеть немного ребристой. И если ваша задача - художка и эстетика мелких деталей, это станет проблемой. Нет, конечно, если вы печатаете большую фигуру (какую-нибудь статуэтку сантиметров 20 высотой), с этим не будет проблем. Чисто за счет масштаба изделия. Но как только речь заходит о мелочёвке, на этом полномочия FDM-принтера всё. И проблема не только в визуале, когда на мелкой фигурке слои бросаются в глаза. Фокус ещё и в том, что толщина слоя пластика даже у дорогих FDM-принтеров не может быть тоньше 0,1 мм (плюс-минус). Я понимаю, что для человека не в теме это кажется странным. 0.1 мм - куда уж тоньше! Но вы всё поймёте с первой же попыткой распечатать какую-нибудь фигурку человека сантиметра, эдак, 2-3 высотой. Часть деталей не пропечатается просто физически: ну невозможно слоем 0.1 мм нарисовать какой-нибудь палец или ухо у двухсантиметровой миниатюры. А ещё часть не пропечатается потому, что в программе-слайсере (об этом ниже) на базовых настройках часть мелких деталей просто отсекается автоматически. Потому что программа осознаёт: нарисовать настолько мелкую мелочь путём выдавливания пластика - просто нереально. И она абсолютно права.
Если в приоритете детализация
И тут на сцену выходит куда более продвинутая технология 3D-печати: фотополимерная. Где главными героями становятся LCD- (они же MSLA) принтеры. Здесь отметим, что подкатегорий существует несколько. Но по факту для домашнего использования вы, с вероятностью 95%, купите себе именно LCD-принтер. Хотя есть ещё просто SLA-, а есть DLP-принтеры - они тоже печатают из жидкого пластика, но чуть иначе. Но всё, забыли про них. Итак, бытовые LCD-принтеры.
Сразу о главном. Как уже сказала, ориентировочный минимальный слой печати для FDM лежит в районе 0.1 мм. Маркетологи иногда вешают про 0.05, но в жизни это практически не работает, не верьте. А вот для LCD значение минимального слоя равняется - внимание! - 0.01 мм. Что называется, почувствуйте разницу: а разница ровно в 10 раз. Но даже формальные цифры тут не главное. Главное то, что чем выше детализация - тем ниже стабильность экструзионной печати. Условно, распечатав 10 мини-фигурок по 2 см высотой с минимально возможным слоем на FDM-принтере, 6 из них отправятся в мусорку. На них будет "непропечать", расслоения, налипание пластикового мусора и т.д. Тогда как процент брака этих же фигурок на LCD-принтере будет равен примерно одной-двум фигуркам. А может и вообще нулю. И это, не забываем - при абсолютно несопоставимом уровне качества.
Как работает: никаких катушек с пластиком тут нет. Потому что пластик... жидкий. Он называется "фотополимерная смола" и продается в бутылочках (тоже есть везде). Смола наливается в ванночку принтера с прозрачным дном, а сама ванночка ставится на LCD-экран. В принтер грузится программа печати модели. После чего алюминиевый идеально гладкий печатный стол (он так и называется) на суперточном электроприводе опускается в ванночку с фотополимером - до самого её дна, почти вплотную (зазор составляет десятые и даже сотые миллиметра). Под ванночкой в LCD-экране стоит ряд ультрафиолетовых светодиодов с фокусирующими линзами (или один общий светодиод - всё зависит от модели), а LCD-экран, на котором стоит ванночка, служит "шторой". Программа печати даёт команду последовательно открывать (делать прозрачными для УФ-лучей) только те пиксели экрана, которые нужно отвердить на данном слое. Первый засвеченный слой смолы прилипает к столу (как и при FDM), а следующие последовательно налипают уже на предыдущий слой пластика. Таким образом, модель послойно "выращивается" на столе, как и при FDM. Но при FDM-печати это происходит способом механического наплавления, а при фотополимерной - за счёт отверждения нового слоя в результате засветки его ультрафиолетом через LCD-матрицу.
Ребятки, я понимаю, что вот так на словах нифига непонятно, но объяснила как могла. Лучше всего подкрепить это какой-нибудь обучающей анимацией на Ютубе - благо таких роликов полно.
Так что же, получается точность теперь ювелирная и всё здорово - бинго?! И снова увы. 😏 Обратной стороной умопомрачительной детализации фотополимерных принтеров являются два больших косяка. Первый: если не брать специализированные смолы и ультрадорогие промышленные принтеры, бытовая смола очень хрупкая. Если какой-нибудь PETG-пластик для FDM-печати можно спокойно купать в химии, пилить, сверлить, гнуть и резать как нужно (и ещё хрен разрежешь!), то изделия из УФ-смолы царапаются буквально неаккуратно проведённым ногтем. И без проблем ломаются руками при неаккуратном обращении, если на них есть тонкие места. И второй косяк: фотополимерка очень капризна в плане точности геометрии. Что здесь имеется ввиду. Допустим, надо напечатать идеально ровный кубик 4х4 см. Если при FDM он получится близким к геометрическому идеалу сразу, то для фотополимерки вы устанете выбрасывать поплывшие и искривлённые по граням и углам дубли. А каждый дубль - это, не забудьте, не только расход материала, но и времени (десятки минут а иногда и часы на одну деталь). Для художки (те же фигурки, где симметрия в миллиметры и десятые доли миллиметров не нужна) это не проблема. Небольшие деформации изделия в сравнении с эталоном (3D-моделью) будут совершенно незаметны на глаз. А вот если печатаете какие-то прецизионные детали с точными допусками - наберитесь терпения. Нужный результат будет достигнут не с первой и, скорее всего, даже не со второй попытки.
И да - после печати фотополимером деталь нужно в течение нескольких минут закреплять ультрафиолетом - иначе она не наберёт достаточной прочности. Для этого продаются (а часто уже идут в комплекте с принтером) специальные УФ-сушки.
А что за "слайсер"?
Ах, да, обещала пояснить. Слайсером (slice - "нарезать") называют программу, которая готовит вашу модель для печати. То есть, если просто засунуть цифровую 3D-модель в принтер - он ничего не поймёт. Ему нужно, чтобы кто-то "разжевал" эту модель и разложил её на алгоритмы печати - в частности, на те самые слои. Вот слайсер и "режет" модель послойно, объясняя принтеру, как рисовать каждый слой, чтобы в пластике получить точную копию виртуальной 3D-модели. Слайсеров множество, а настроек в них примерно миллиард. Об этом можно писать отдельный мега-лонг, но это точно не для новичков. И да, пусть вас всё это не пугает: по умолчанию, для базовой печати, вам потребуется нажать в слайсере лишь несколько кнопок и печать пойдёт. Часами вникать не придётся.
Так что выбрать-то - FDM или фотополимерку?..
А оба выбирайте! 🙃 Нет, я серьёзно, кроме шуток. Ведь фишка в том, что две этих технологии практически не перекрывают друг-друга. И решают абсолютно разный спектр задач. Если рассуждать "в вакууме", начать лучше с "катушечного" принтера - он легче в обращении и более универсален. А когда втянетесь и захочется мелочёвки и творчества - освоите фотополимерку. Ну, или изначально определитесь с задачами (с чего и начала сегодня). Если домохозяйство и всякие хозяйственно-прикладные штуки - прям не ваше, а душа требует миниатюр и настольного творчества - логичнее взять фотополимерник. А потом, если надо, докупите FDM. В общем, идею вы поняли.
Ну тогда всё на сегодня, спасибо за внимание, ребята! Всех чмок! 💋