Несколько комментариев “около 3d-печати”

В быту 3D-принтер полезен тем, что можно напечатать разные уникальные изделия, “оптимизированные” для решения конкретной задачи. Например, я напечатал ремонтную деталь для блока кнопок управления автомобильным креслом: можно было бы заменить весь блок целиком (хорошо, что не кресло), но это потребовало бы снятия кресла – достаточно много работы. Это далеко не единственный пример. Так, из недавнего, я спроектировал и распечатал несколько установочных кронштейнов для крепления небольших солнечных батарей (для питания уличных светильников), кронштейн для установки самого светильника под скатом крыши, несколько элементов крепления видеокамер, немало коробок-корпусов для разных самодельных устройств вроде цифровых термометров и часов с GPS-коррекцией, несколько защитных кожухов для различных простых механизмов (вроде замка уличной калитки) и другие подобные изделия. Модели я готовлю в OpenSCAD, это очень удобно. Сейчас я в основном использую FDM-принтер Anycubic Mega X – о чём рассказано в отдельной заметке (с картинками). Этот принтер работает методом последовательного наплавления слоёв пластика, то есть, он состоит из нагреваемого столика, над которым перемещается печатающий узел с горячим соплом (“хотэндом”) экструдера.

Естественно, возможности принтера ограничены, но если вы самостоятельно проектируете изделие, то его конструкцию можно оптимизировать с учётом этих ограничений. Например, многие удивляются, что этот конкретный принтер позволяет распечатать работающие резьбовые соединения. Действительно, резьбу печатать не так просто, но вполне возможно. Единственная хитрость состоит в том, что при печати изделие на столике нужно расположить так, чтобы резьба шла строго вертикально. Это касается и внешней, и внутренней резьбы. Печать “под наклоном” или в горизонтальном положении – даёт плохой результат. Естественно, это связано с кинематикой принтера: в данном случае, столик двигается только по одной горизонтальной оси, а второе горизонтальное перемещение и вертикальное – обеспечиваются перемещением печатающего узла.

3d example

Основные проблемы всегда доставляют участки модели, которые нависают над столиком. Очевидно, что FDM-принтер не может печатать “в воздухе” – пластик будет просто вытекать вниз. Обычно, для того, чтобы печатать “нависающие” поверхности, используются подпорки. Подпорки здесь – это достаточно лёгкие структуры, которые принтер печатает, начиная от столика, и которые потом можно удалить, отломив или отрезав от изделия. Подпорки добавляются в описание модели для печати. Слои основного изделия, соответственно, накладываются на подпорки. Убирать подпорки, например, у резьбы – весьма сложно: смысл теряется. (Бывает ещё вариант с печатью подпорок другим типом пластика, например, водорастворимым, но для этого принтер должен иметь два печатающих узла.)

Так вот, у всякого FDM-принтера, тем не менее, есть некоторая “степень нависания” слоя, которую принтер может распечатать без подпорок, если только соответствующая часть изделия “вырастает” из другой части, а не висит уж совсем отдельно. Это объясняется достаточно просто: если очередной слой лишь немного “свешивается” за край предыдущего, то свежий пластик успешно приклеивается к этому краю и не провисает, так как застывает достаточно быстро (тут главное не использовать ни слишком высокую скорость движения печатающего узла, ни слишком низкую). Это отлично работает как для резьбы, печатаемой вертикально, так и для других моделей (в принципе, можно даже печатать небольшие горизонтальные “прогоны”, на небольшой скорости). Что, собственно, и составляет один из методов оптимизации: углы “нависания” нужно проектировать так, чтобы принтер справился без подпорок. Да, это вводит ограничения на конструкцию изделия, поэтому может составить проблему, если использовать готовую модель. Однако если модель проектируется под конкретную задачу с нуля, этот момент можно учесть, что, в общем-то, является обычным технологическим аспектом разработки (не только в случае 3D-печати).

Построение изделия “от столика” приводит к ещё одному методу оптимизации: отверстия лучше всего печатаются в положении, когда плоскость отверстия параллельна столику. Идеальный вариант – это когда поверхность, в которой сделано отверстие, лежит при печати прямо на столике.

3d example

Это же применимо и к разнообразным опорным поверхностям и рёбрам жёсткости: для оптимизации печати нужно стараться большинство углов сводить к прямым, учитывая, что модель лучше всего разместить так, чтобы наибольший по площади сегмент поверхности непосредственно лежал на столике. Например, если нужно распечатать плоскую деталь, то её нужно повернуть так, чтобы при печати она лежала, а не стояла на столике (тут, кстати, хорошо заметны некоторые известные особенности русского языка: плоская тарелка стоит на столе, а вилка – лежит рядом; если тарелку перевернуть, то она тоже будет лежать, как ни странно).

Вернёмся к принтерам. Размещение и поворот моделей приводит к следующему аспекту оптимизации – к оптимизации затрат времени. Так, плоские детали, лежащие на столике, могут печататься дольше, чем те же детали, но стоящие вертикально. Вообще, время, требующееся для печати детали, складывается из затрат на перемещение печатающего узла. По каким-то направлениям и осям этот узел может двигаться быстрее, а по каким-то – медленнее. Больше всего этот аспект проявляется тогда, когда печатается простая, но “протяжённая” модель: затраты на движение оказываются неожиданно большими, при этом в вертикальном направлении слой перемещается целиком. Совсем уж очевидный пример: размещение нескольких моделей на столике для одновременной печати. Заметьте, что тут, опять же, многое определяется кинематической схемой (и другая история – фотополимерные принтеры).

Адрес записки: https://dxdt.ru/2023/05/14/10044/

Похожие записки:



Далее - мнения и дискуссии

(Сообщения ниже добавляются читателями сайта, через форму, расположенную в конце страницы.)

Написать комментарий

Ваш комментарий:

Введите ключевое слово "11RDQ" латиницей СПРАВА НАЛЕВО (<--) без кавычек: (это необходимо для защиты от спама).

Если видите "капчу", то решите её. Это необходимо для отправки комментария ("капча" не применяется для зарегистрированных пользователей). Обычно, комментарии поступают на премодерацию, которая нередко занимает продолжительное время.