Почему 3D-принтеры такие медленные?

Печать детализированной модели на 3D-принтере может занять много времени:в зависимости от вашего собственного принтера и требований вашей модели, один отпечаток может занять более 24 часов. Итак, почему это занимает так много времени? Что мешает этой технологии создавать модели за считанные минуты? И что вы можете сделать, чтобы ускорить печать?

В этой статье я подробно рассмотрю эти вопросы в надежде, что они пригодятся вам в будущих начинаниях.

3D-принтеры работают, собирая слой за слоем материала, поэтому у них есть физические ограничения на то, насколько быстро эти слои могут быть нанесены на текущий продукт. Принтеры на основе филамента должны наносить материал дюйм за дюймом с помощью механических приспособлений, которые, как правило, делают их заметно медленнее, чем некоторые из принтеров на основе смолы для больших отпечатков, поскольку принтеры на основе смолы полагаются на свет, а некоторые могут печатать один целый слой при высокой скорости печати. раз.

Есть и другие факторы, которые следует учитывать при сопоставлении этих технологий. Однако есть несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы ускорить процесс.

FDM и полимерные принтеры

В то время как другие методы конструирования могут занять несколько минут, чтобы сделать деталь, послойный метод, используемый 3D-принтерами, делает их по своей сути медленнее из-за физических ограничений, присущих технологии, как для моделирования методом наплавления (FDM), так и для моделирования смолы. Базовые принтеры.

Принтеры FDM (моделирование плавным напылением) основаны на термопластическом материале, который нагревается, экструдируется и наносится на текущую модель через сопло, которое с точностью перемещается через набор моторизованных частей.

Принтеры на основе смолы используют ультрафиолетовый свет для отверждения пула фотополимерного материала и создания твердых объектов. Существуют также различные технологии для полимерных принтеров:в стереолитографии используется один лазер, который покрывает небольшую площадь, рисуя слой аналогично FDM-принтерам, тогда как цифровая обработка света (DLP) и светокристаллический дисплей (LCD) используют проекторы и ЖК-экраны с подсветкой для обеспечения печати. источник УФ-излучения.

Подробное объяснение всех различий этих методов, а также того, когда и где лучше использовать один над другим, заслуживает отдельной статьи, но для нашей текущей темы суть такова:

Принтеры FDM должны перемещать тяжелые механические части (двигатели, сопла, шестерни экструдера и т. д.) с невероятной точностью. Чтобы двигать и останавливать механизм, требуется много энергии, но даже если некоторые части могут работать быстрее (например, двигатели), это обычно приводит к сильным вибрациям, которые могут поставить под угрозу результаты. Кроме того, в зависимости от материала нити, которую вы используете, может потребоваться больше времени для плавления, осаждения и затвердевания.

С другой стороны, принтеры SLA работают быстрее, чем их аналоги FDM, потому что лазер движется быстрее, чем шаговые двигатели. Принтеры LCD и DPL работают еще быстрее, печатая целые слои за раз. Это становится все более заметным на больших или более четких деталях, потому что каждый слой занимает примерно одинаковое количество времени.

Стоит также отметить, что после того, как модель готова, остатки смолы необходимо вручную удалить с поверхности готовой детали, что требует дополнительного времени и усилий.

В дополнение к механическим аспектам самих принтеров, программное обеспечение также играет свою роль, когда речь идет о скорости печати. Настройки программы слайсера могут означать разницу между 1-часовой и 3-часовой печатью, и это то, над чем вы можете работать, чтобы ускорить процесс для обычного настольного 3D-принтера, осознавая при этом компромиссы, которые вы принимаете за свое время.

Как увеличить скорость 3D-принтера

Многое можно сделать для увеличения скорости с помощью программного обеспечения, и мы рассмотрим основные настройки для этого. В остальной части статьи предполагается, что мы имеем дело с FDM-принтером (если не указано иное), поскольку они в целом являются наиболее популярными.

Скорость печати

В моделях FDM скорость печати определяет скорость (в мм/с), с которой движется экструдер. Этот параметр можно изменить на всех слайсерах, и это один из основных параметров, который позволяет сократить время печати. Тем не менее, в каждом принтере есть механические ограничения, а это означает, что вы не можете увеличивать скорость печати до бесконечности, не жертвуя общим качеством конечного изделия. Существуют и другие ограничения, такие как скорость, с которой экструдер может расплавить пластик. Большинство принтеров по умолчанию работают со скоростью около 50 мм/с, но в зависимости от специфики они могут достигать 750 мм/с или даже выше. Также стоит отметить, что принтеры могут работать с разной скоростью в зависимости от того, какую часть модели принтер печатает в данный момент.

В качестве справки, следует помнить о некоторых вещах, связанных со скоростью печати:

<ол тип="1">

Увеличение скорости внешней стены может ухудшить качество поверхности, а это означает, что это рекомендуется только в том случае, если общий вид модели не имеет большого значения.

Увеличение скорости внутренних стен и скорости заполнения может повлиять на прочность и долговечность изделия; если это не имеет большого значения, возможно ускорение этого параметра .

Верхняя/нижняя скорость скорость печати верхнего и нижнего слоев; компрометация этих слоев может быть проблематичной, поэтому рекомендуется использовать более низкие скорости, чтобы повысить надежность закрытия этих слоев.

Поддержка скорости заполнения определяет скорость, с которой печатаются опоры. Поскольку вспомогательные структуры обычно не нуждаются в высоком качестве, более высокие значения могут быть хорошей идеей для ускорения процесса.

И поддерживает скорость интерфейса скорость, с которой печатаются опорные крыши и днища. Поскольку эти слои могут повлиять на качество контактирующей с ними поверхности, рекомендуется использовать консервативные параметры.

Скорость передвижения

Скорость перемещения влияет на скорость движения головки, когда она не экструдирует нить. Его увеличение может сэкономить много времени, но может привести к таким проблемам, как смещение слоев, что может испортить весь отпечаток. Лучший способ найти оптимальную скорость движения для вашей машины — найти информацию о производителях и, что более важно, как и почти все настройки в этом списке, поэкспериментировать с настройками для некоторых тестовых отпечатков, медленно повышая ее, пока не найдете нужную скорость. это не поставит под угрозу ваши проекты. Ослабленные ремни, как правило, являются основной причиной смены слоев, поэтому регулярно подтягивайте их.

Скорость отвода

В машинах FDM это влияет на то, насколько быстро принтер вытягивает нить, прежде чем она снова начнет двигаться. Если оставить слишком медленным, это приведет к натяжению, но если установить слишком быстрое, это может привести к измельчению нити, что приведет к повреждению вашего экструдера и потере нити, а также к другим проблемам, поэтому рекомендуется выполнить пробную печать.

Уменьшение заполнения

Заполнение — это то, что находится внутри внутренних стенок печатной модели. Слайсеры используют разные шаблоны для заполнения объема 3D-моделей, и разные шаблоны приводят к разным свойствам растяжения. Уменьшение процента заполнения приводит к более быстрой печати, меньшему расходу нити и менее прочным изделиям.

Этот параметр может варьироваться от 0% (что означает, что между стенками модели ничего нет) до 100% (стены полностью заполнены материалом). Стоит отметить, что предельная выгода от увеличения этого параметра выше 30% почти всегда не стоит дополнительного времени.

Для принтеров LCD или DPL, которые печатают целые слои в каждой итерации, заполнение на самом деле не влияет на время, необходимое для изготовления изделия, но для принтеров FDM и SLA это значение является одним из основных факторов, влияющих на время печати и потребление нити.

Уменьшить количество оболочек/стен

Оболочки — это количество слоев, составляющих контур отпечатка. Их увеличение сделает внешнюю стенку толще и сделает вашу 3D-печать прочнее. Если вы также планируете отшлифовать отпечаток, чтобы он выглядел лучше, всегда полезно добавить пару дополнительных стенок.

Увеличить высоту слоя

Высота слоя определяет, насколько мал каждый слой по оси Y, и это основной фактор, определяющий точность деталей модели и общий вид. Однако это один из основных факторов, влияющих на время, необходимое для печати чего-либо. Если отделка изделия не имеет большого значения или оно достаточно большое, выберите большую высоту слоя — удобный способ сократить время, необходимое для печати.

Высококачественная печать может принимать значения 0,1 мм или даже меньше. Однако оно имеет обратную зависимость от времени печати 1:1:уменьшение высоты слоя наполовину удвоит время печати.

Минимизируйте использование опор

В FDM каждый слой должен быть нанесен поверх чего-либо, будь то поверхность рабочей пластины или другой слой нити. Если в модели есть секции, в которых некоторые слои начнут печататься в разреженном воздухе, весь процесс завершится сбоем.

Создание опор может занять много времени, а иногда и неизбежны, но вы можете быть удивлены тем, как многого можно добиться с помощью нескольких приемов:поворота и регулировки модели, чтобы ее можно было напечатать без поддержки, или просто уменьшения объем необходимой поддержки может значительно сократить количество времени. Как правило, старайтесь вращать модель, чтобы свести к минимуму поверхность с углами более 45 градусов.

Адаптивные слои

В двух словах, адаптивные слои позволяют печатать с переменной высотой слоя, позволяя вашему слайсеру автоматически уменьшать ее всякий раз, когда требуются более мелкие детали, или увеличивать ее, когда это позволяет форма секции. Печать с этой настройкой позволяет ускорить процесс, не слишком жертвуя качеством; однако у него есть свои ограничения:если вам нужна деталь с высокой детализацией или если вы пытаетесь напечатать два разных объекта одновременно, адаптивные слои могут быть вредны для печати в целом. Подробнее об адаптивных слоях можно прочитать здесь.

Скорость современных 3D-принтеров

На современном рынке 3D-печати подавляющее большинство принтеров печатают со скоростью около 40–50 мм/с, а более совершенные модели могут достигать скорости 120–150 мм/с; однако уже есть модели, способные достигать более высоких скоростей:некоторые принтеры Voron достигли скорости до 1000 мм/с! (но это все еще грубо, мягко говоря). Рынок 3D-принтеров постоянно развивается очень высокими темпами, и мы можем ожидать будущих прорывов в технологиях, которые обеспечат более быструю и надежную печать.

Заключение

При расчете времени печати наших изделий необходимо учитывать многое. Важна не только технология печати и сама машина, но и конфигурация, которую мы выбираем на предпочитаемом нами слайсере. Они зависят не только от формы и объема модели, но также от желаемых эстетических деталей и физических требований, которые нам нужны.

Скорость, с которой улучшаются принтеры для любителей, поразительна, и может даже наступить день, когда нам не нужно будет ничего знать о правильной конфигурации печати. А пока нам нужно продолжать играть с настройками, чтобы сэкономить лишнюю минуту без ущерба для качества отпечатка. Для некоторых из нас это один из самых занимательных и интересных аспектов этой профессии!

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.