Нужна ли 3D-принтерам на полимерной основе поддержка?

Большинство энтузиастов 3D-печати открыли для себя этот интересный мир, впервые услышав о принтерах для моделирования методом наплавления. Эта технология, без сомнения, является самой популярной на рынке в настоящее время и, вероятно, останется таковой в ближайшие годы.

Тем не менее, по-прежнему важно знать разницу между обоими методами и иметь общее представление о том, как они работают. Один из самых частых вопросов, которые я получаю, когда говорю о полимерных принтерах, касается необходимости (или отсутствия) поддержки.

Я углублюсь в полимерные принтеры и основные различия между ними и FDM-принтерами. Но сначала давайте перейдем к делу и ответим на вопрос, который привел вас сюда:нужны ли опоры полимерным принтерам?

3D-принтеры из смолы почти всегда требуют какой-либо формы поддержки для успешной печати большинства моделей, поскольку они необходимы для частей модели, к которым нет предыдущего слоя, к которому можно было бы приклеиться. Кроме того, используется поддерживающая конструкция, похожая на подложку (называемую PAD), чтобы предотвратить отсоединение детали от рабочей пластины.

Зачем полимерному 3D-принтеру нужны опоры?

Когда мы говорим о полимерных 3D-принтерах, существует много дезинформации. Поскольку они намного дороже своих аналогов FDM, большинство новичков в мире 3D-печати избегают их покупки. Кроме того, его использование также намного сложнее. Для работы на полимерном 3D-принтере вам потребуется:

• Проветриваемое помещение из-за токсичности выделяемых им газов.
• Используйте перчатки и защитные очки, поскольку смола раздражает кожу, а испускаемый лазерный луч может повредить глаза.
• Больше исследований и знаний о технологиях, задействованных в процессе.

Этот последний пункт является самым важным, и именно поэтому многие люди сомневаются в необходимости использования подложек в печатных изделиях. Некоторые из них считают, что лазер отвердевает (процесс отверждения) смолы мгновенно и в таких конкретных точках, что нет необходимости размещать опоры.

Фактически, опоры так же необходимы в 3D-печати смолой и 3D-печати FDM. Принцип тот же:вы не можете создать слой без материала, который удерживает его на месте .

Разница между двумя технологиями заключается в том, что опоры выполняют разные функции в процессе:

• В традиционной FDM-печати нить «падает» под действием силы тяжести, а это означает, что определенные части объекта будут печататься в воздухе, без опоры, на которую можно опереться.
• С другой стороны, при печати смолой принтер начинает печатать объект в противоположном направлении. Другими словами, «ложе» расположено лицевой стороной вниз, и по мере печати каждого слоя эта поверхность поднимается. В итоге мы получим объект, ориентированный вверх ногами.

Чтобы лучше понять это, давайте рассмотрим следующий пример:воображаемый объект, который мы хотим напечатать, состоит из человека, стоящего на ногах, с руками, расслабленно свисающими по бокам, и пальцами, направленными вниз. Первое, что сделает полимерный принтер (например, FDM), — напечатает подошву обуви. После этого пластина, на которую налипнет отвержденная смола, немного приподнимется и печать обуви продолжится. После этого он продолжит движение вниз (или вверх, в данном случае…) по ногам. Единственная разница с FDM на данный момент заключается в том, что печатное изображение человека повернуто на 180° по вертикальной оси.

Где-то между коленями и талией должны быть напечатаны первые слои кончиков пальцев. Когда пластина поднята, между ней и новым напечатанным слоем ничего нет. Следовательно, нет материала, чтобы «подтянуть» этот слой вверх. Из-за этого кончики пальцев останутся прилипшими к пленке, на которой формируются слои, и то же самое будет происходить в последующих слоях.

В результате, надеюсь, мы получим человека без рук и полный бардак вокруг него. Много дорогих материалов будет потеряно, а новый полимерный 3D-принтер может вылететь в ближайшее окно, оставив вас разочарованными и полными гнева.

Теперь, когда мы лучше понимаем необходимость опор в полимерных 3D-принтерах, давайте немного углубимся в различные опорные конструкции и основные рекомендации, о которых должен знать каждый энтузиаст 3D-печати.

Как работает полимерный 3D-принтер?

Если вы поняли предыдущее объяснение, вы уже знаете, почему в 3D-печати смолой также необходимы опоры. Но я думаю, что также будет полезно узнать немного больше о том, как работают эти принтеры. Мне это не только интересно, но и убережет нас от ошибок при попытке печати с помощью одного из них.

3D-принтеры со смолой основаны на процессе, называемом фотополимеризацией, который заключается в отверждении жидкой смолы под воздействием прямого светового излучения. Точность формирования каждого слоя выше, чем у принтеров FDM из-за очень малого размера проецируемого светового луча (обычно лазерного луча), а также из-за того, что он имеет механические компоненты.

Без движущихся масс, таких как экструдер или хотэнд в случае принтеров FDM, вибрации не создаются и не передаются на объект, что делает слои одинаково точными снова и снова. Лазер направляется зеркалами, которые отражают и направляют свет точно в то место, где будет формироваться слой.

Соединение между слоями осуществляется химическими связями, поэтому они полностью плотные и водонепроницаемые. Но им по-прежнему нужна структура под каждым слоем, поскольку их нельзя печатать поверх разреженного воздуха (или смолы в данном случае). По этой причине нам нужно размещать опоры почти для любого объекта, который мы хотим напечатать.

Основы поддержки полимерных 3D-принтеров

Для начала нужно убедиться, что первый слой печатается правильно, а сцепление с рабочей пластиной достаточно прочное, чтобы вытянуть весь объект.

Для достижения надлежащей адгезии к рабочей пластине Prusa Slicer (и почти все полимерные слайсеры) имеют функцию, называемую PAD. В основном он состоит из Плота. который будет содержать опоры куска. Печатать без PAD неудобно. так как это существенно увеличивает риск отслоения. Кроме того, при удалении готового объекта мы можем быть уверены, что не повредим поверхность объекта, поскольку повредим только опоры и PAD. (Плот).

Другой важной настройкой является ориентация объектов. При использовании FDM-принтера важно постараться разместить на основе как можно больше материала (для лучшей адгезии слоев). На полимерных принтерах объект должен быть повернут на угол от 10 до 30 градусов, чтобы свести к минимуму количество опор, а также создать слои, которые легче отделить от пленки FEP.

Вы всегда должны избегать размещения больших слоев параллельно рабочей пластине. Если у вас еще нет опыта в поиске наилучшей ориентации для печати смолой, PrusaSlicer имеет возможность автоматически ориентировать деталь, но часто делает это неоптимальным образом, что приводит к ненужному увеличению времени печати.

Не пытайтесь сэкономить материал, размещая меньше опор (я знаю, что смола дороже пластиковых нитей). Лучше потратить немного больше материала на опоры, чем на весь неудачный отпечаток. Кроме того, имейте в виду, что полимерные принтеры значительно более подвержены выходу из строя, чем филаментные принтеры, поэтому следите за определенными местами.

Возможна ли печать смолой без подложек?

Как мы видели ранее, объект печатается снизу с движением рабочей пластины вверх. Каждый слой отверждается на пленке из материала под названием FEP (фторированный этиленпропилен), который обладает антипригарными свойствами.

По мере подъема оси Z слой, образовавшийся между пленкой ФЭП и предыдущим слоем, отделяется от пленки. Очень важно, чтобы адгезионная способность рабочей пластины была выше, чем у ФЭП, иначе деталь оторвется и печать будет испорчена. Именно по этой причине время отверждения первых слоев занимает больше времени.

И наоборот, при печати на машине FDM мы максимально избегаем использования поддержек. Они плохо выглядят, могут сломаться во время печати и часто оставляют следы на поверхности печати.

Имея это в виду, если бы мы хотели напечатать деталь с отличной основой и адекватной геометрией, мы могли бы сделать это без подложек, не имея проблем с прилипанием к нагретому столу. С другой стороны, использовать ту же логику при использовании SLA-принтера неудобно. Если первые слои самые большие, требуют наибольшего времени отверждения и слишком сильно прилипают к пленке FEP, они могут отсоединиться от рабочей пластины. Это может привести к тем же последствиям, что и для FDM-принтера, т. е. испортить весь отпечаток.

Поддержки служат не только для того, чтобы избежать печати без материала под ними. Они также используются для уменьшения размера первых слоев и, таким образом, предотвращения проблем с адгезией.

Наконец, как и в случае с обычными FDM-принтерами, в процессе нарезки необходимо учитывать углы проекций на объект. Необходимо обеспечить достаточный нахлест между слоями, чтобы обеспечить адгезию и предотвратить отслоение. В заключение советую почти всегда использовать подставки при использовании SLA-принтера.

Часто задаваемые вопросы

Отличаются ли опоры в полимерных принтерах от филаментных принтеров?

Если вы, как и я, когда-либо тратили время на просмотр видеороликов о 3D-печати на YouTube, вы заметите, что структуры опор сильно различаются в FDM и SLA. Слайсеры для филаментных принтеров, такие как Cura или Simplify3d, генерируют линии или сетки, поскольку они быстрые и эффективные.

Полимерные принтеры, с другой стороны, используют разветвленные структуры, называемые «подпорками деревьев», которые также выполняют функцию достаточной жесткости, чтобы выдерживать вес последующих слоев. Они соприкасаются с объектом только в небольших местах, чтобы уменьшить дефекты конечного объекта после удаления опор.

Почему в печати FDM широко не используются опоры для деревьев?

Стоит отметить, что Cura предлагает поддержку «Tree-Style» в качестве функции. Хотя на первый взгляд они могут выглядеть очень похожими на свои смоляные аналоги, вы увидите, что это не одно и то же. Опоры из смолы тоньше и соединены между собой «небольшими ответвлениями» для большей жесткости и прочности. Поскольку нить для 3D-печати имеет разные механические свойства, она требует большей толщины, чтобы выдерживать ту же нагрузку.

Кроме того, опоры из смолы должны быть в состоянии выдержать вес модели, не ломаясь, поэтому они в основном создаются для обеспечения максимальной прочности на растяжение. Принтеры FDM, с другой стороны, должны создавать структуры, которые противостоят вибрациям и ускорениям, создаваемым механическим процессом машины, что приводит к созданию структур поддержки дерева, которые имеют больший объем. Это требует больше времени на печать и большего расхода материалов, что является основной причиной, по которой опоры деревьев не так популярны, как другие опорные конструкции.

Заключение

К настоящему времени, я думаю, вы достаточно хорошо разбираетесь во внутренней работе машины SLA и почему они почти всегда требуют поддержки. В двух словах, опоры необходимы для отделения пленки ФЭП, которая представляет собой не что иное, как материал, используемый для отверждения слоя. Кроме того, они необходимы для участков отпечатка, к которым в противном случае нельзя было бы приклеить предыдущий слой.

Ознакомьтесь с разделом рекомендуемых продуктов

Мы создали раздел рекомендуемых продуктов, который позволит вам избавиться от догадок и сократить время, затрачиваемое на поиски того, какой принтер, нить накала или обновления приобрести, поскольку мы знаем, что это может быть очень сложной задачей и обычно приводит к путанице. .

Мы выбрали лишь несколько 3D-принтеров, которые, по нашему мнению, подходят как для начинающих, так и для продвинутых пользователей, и даже для экспертов, что упрощает принятие решения, а нити, а также перечисленные обновления были протестированы нами и тщательно отобраны. , чтобы вы знали, что любой из них будет работать так, как задумано.