Сколько длится 1 кг филамента для 3D-принтера? Практическое руководство

Для новичка в 3D-печати этот вопрос может беспокоить месяцами. Вы постоянно ищете материалы для печати своих моделей и уже попробовали полилактид (PLA), акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), архитектурный акрил (так называемый «блестящий клей») и многое другое.

Но вы всё равно спрашиваете себя: как долго хватает 1 кг филамента? Сколько метров филамента в катушке 1 кг? Сколько филамента нужно для средней печати? Сколько моделей можно напечатать с одной катушкой 1 кг? Как заставить филамент служить дольше? И какие факторы на это влияют?

К счастью, в этой статье я отвечу на все эти вопросы.

Вес филамента	Плотность	Толщина	Длина	Цена
1 кг	1,25 г/см³	1,75 мм	330 м / 1080 футов	$20-30
		3,00 мм	110 м / 360 футов
3 кг	1,25 г/см³	1,75 мм	990 м / 3240 футов	$55-70
		3,00 мм	330 м / 1080 футов
5 кг	1,25 г/см³	1,75 мм	1650 м / 5400 футов	$90-110
		3,00 мм	550 м / 1800 футов

Прежде чем начать, имейте в виду: филаменты для стандартных настольных FDM-принтеров обычно продаются в катушках («спулах») по 1, 3 и 5 кг.

Стандартная катушка 1 кг стоит около 20–30 долларов США. Но в странах с высокими пошлинами на ввоз цена может быть значительно выше.

Ответим на один вопрос перед тем, как перейти к сути: Почему эти катушки продаются в килограммах, а не в метрах/футах? Ответ прост: длина филамента в катушке зависит от двух факторов — плотности материала и площади поперечного сечения (диаметра) филамента.

Покажу, как рассчитать длину катушки 1 кг на примере. Допустим, вы купили PLA-филамент 1 кг с плотностью 1,24 г/см³ и диаметром 1,75 мм. В нём будет содержаться 252,13 метра филамента (в интернете много калькуляторов для таких расчётов). Если катушка стоила $25, то цена за метр составит 9,9 центов.

Теперь, без лишних вступлений, перейдём к теме!

Сколько филамента нужно для средней печати?

Иначе говоря: сколько раз можно напечатать один и тот же объект с катушки 1 кг?

Самый простой способ — посчитать вес объекта в граммах (включая поддержки, бримы, рафты и юбки), потому что из катушки 1 кг можно извлечь ровно 1 кг материала.

Предположим, кастомный чехол для iPhone, который вы печатаете и продаёте, весит 11,8 г. Тогда вы сможете напечатать 1000 / 11,8 = 84 чехла, если используете весь филамент без потерь.

Аналогично, если кастомное ожерелье весит 5 г, то получится 1000 / 5 = 200 ожерелий. Это полезно тем, кто печатает много одинаковых объектов — для подарков или продажи.

Совет: Если печатаете множество объектов одного размера, лучше печатать их как отдельные детали, а потом собирать.

Например, если хотите напечатать подвески в форме сережек (круг диаметром 1,25 дюйма), не печатайте одно кольцо со стенкой 0,8 мм — при повороте или падении форма исказится. Лучше спроектируйте каждую сережку как пару кругов с общим отверстием на краю и соедините их.

Как узнать в слайсере, сколько филамента потребуется?

Слайсеры показывают предполагаемое время печати при загрузке файла модели (хотя оно редко точное), а также сообщают, сколько граммов филамента понадобится (это обычно довольно точно).

На рисунке ниже видно, что Cura сообщает: для печати объекта потребуется 582 г — более половины килограмма. Для меня это всегда красный флаг, и я избегаю печатать объекты, требующие около 500 г.

Причина в том, что это займёт много времени — обычно 1–2 дня (если принтер хороший, можно запустить печать и оставить его самому). Но проблема в том, что может понадобиться сменить катушку посередине печати, и при этом многое может пойти не так.

Обычно я решаю такие проблемы небольшими изменениями в дизайне или даже просто сменой ориентации объекта в слайсере. Как видите ниже, при повороте объекта горизонтально расход упал с 582 г до 452 г.

Такой маленькой настройкой я сэкономил почти 130 г! Вы, наверное, спрашиваетесь, как это возможно.

Дело простое: при горизонтальной печати объекту нужно гораздо меньше поддержек. Я сделал простой расчёт: катушку 1 кг купил за $30, а эту настройку сэкономила $4 — это более 1/10 стоимости катушки.

Как заставить филамент служить дольше?

Есть четыре способа — рассмотрим каждый подробно.

1. Уменьшить размер 3D-моделей
2. Уменьшить использование бримов, рафтов и юбок
3. Уменьшить использование поддержек (если возможно)
4. Уменьшить заполнение (infill)

1) Уменьшить размер 3D-моделей

Каждый раз, когда мекеры печатают что-то огромное, не задумываясь, зачем им такой размер, происходит постепенная потеря детализации при увеличении, но зато стоимость материала, время печати и многое другое растут в десятки раз, что делает печать крупных объектов затруднительной.

Либо печатайте реже, либо не печатайте крупные объекты. В печати больших вещей нет смысла — маленькие выглядят не хуже, а часто даже круче. Если кажется, что люди впечатляются крупными печатями, не забывайте: их также впечатляют тонкие детали на мелких объектах.

Повторяю: печатать крупные объекты нет смысла, их стоит печатать только когда нужен прототип или деталь в масштабе 1:1. Подавляйте искушение и всегда спрашивайте себя: действительно ли мне нужно печатать это так крупно?

2) Уменьшить использование бримов, рафтов и юбок

Юбка (skirt) — это контур экструзии, который слайсер может выполнить прямо перед началом печати. Он окружает модель и служит для того, чтобы экструдер был надлежащим образом направлен и обеспечивал постоянный поток филамента при начале печати объекта.

Юбка также помогает пользователю определить, хорошо ли откалиброван станок. Если качество линий на столе не устраивает, можно отрегулировать стол перед тем, как это повлияет на объект.

Брим (brim) — это юбка, прикреплённая к модели. Она полезна для увеличения площади первого слоя, тем самым улучшая адгезию модели к столу. Тот факт, что она прикреплена к модели, — и её главный недостаток: при удалении брима нужно быть осторожным, чтобы не повредить модель.

Рафт (raft) — это решётчатая структура, печатающаяся под объектом. Модель контактирует только с рафтом, а не со столом. Эта функция 주로 используется для предотвращения усадки (warping) при печати ABS. Рафт занимает время и потребляет немало филамента, поэтому используйте его только при необходимости.

Главное преимущество юбок — они потребляют меньше филамента, чем рафты и бримы. С другой стороны, в отличие от бримов и рафтов, юбки не улучшают адгезию слоёв. Поскольку они не прикреплены к объекту, они не увеличивают площадь нижней поверхности.

Чтобы быть ясным: я не говорю, что нужно избегать этих функций любой ценой. Наоборот, я всегда использую юбку из 3 линий в своём профиле по умолчанию. И когда беспокоюсь, что объект может отсоединиться из-за малой площади контакта, не думаю дважды — добавляю брим.

Главный вывод: нужно правильно выбирать, когда использовать рафт, юбку или брим, исходя из конкретного объекта.

3) Уменьшить использование поддержек (если возможно)

Новички в 3D-печати часто не понимают важность поддержек. Они служат основой для частей, которые иначе трудно или невозможно напечатать, и могут даже улучшить качество сложной печати.

Не каждый может проектировать крутые 3D-модели и экономить филамент — это навык, который приходит с временем и опытом.

Многие модели на Thingiverse имеют слишком много поддержек, потому что поиск Thingiverse почти не учитывает, сколько материала тратится на них. Но нет причин не делать простые настройки, экономящие время и деньги.

Это даже не так сложно: как вы видели в примере выше, я сэкономил $4 филамента, просто повернув дизайн из вертикального положения в горизонтальное в слайсере.

Slic3r и другие слайсеры позволяют настраивать толщину материала поддержек. Это очень эффективный метод уменьшить расход материала или в некоторых случаях вообще отказаться от поддержек.

4) Уменьшить заполнение (infill)

Infill — это количество материала внутри модели. Когда вы выбираете процент заполнения, это означает, какая часть пустот между внешними стенками будет заполнена.

Хотя технически можно печатать с 100% заполнением, мы обнаружили, что меньшие значения имеют преимущества. Во-первых, детали, требующие поддержек — инструменты или объекты с нависающими частями — часто печатаются лучше при низком заполнении. Что касается процентов, многие эксперты советуют не превышать 50%. Некоторые даже рекомендуют держаться 20% и ниже.

Но не секрет, что бюджетные принтеры плохо печатают качественные детали. При большом заполнении вы получите больше прочности и долговечности, но пожертвуете общим временем печати.

Для большинства применений проценты выше 50% не нужны. Однако если нужны прочность и долговечность, 60% заполнения должно хватить.

Эти рекомендации сделаны, чтобы получить прочную и стабильную печать без лишнего веса. Это особенно важно для крупных моделей, которым обычно нужно много заполнения для жёсткости.

Главная проблема при выборе паттерна заполнения — но сотовые и шестиугольные паттерны обычно хороший выбор.

Сотовое заполнение — самое быстрое и наименее материалоёмкое.

Чтобы сделать полую прозрачную фигуру, можно использовать заполнение для создания пустот, сохраняя твёрдую внешнюю оболочку. По сути, сотовое заполнение — самое прочное и хороший выбор, если важна прочность модели.

Для миниатюр или моделей, где прочность не критична, шестиугольный паттерн может быть лучшим.

Рекомендуемые продукты

Мы создали раздел рекомендуемых продуктов, чтобы убрать гадание и сократить время на поиск принтера, филамента или апгрейдов, так как мы знаем, что это может быть очень пугающей задачей, обычно ведущей к путанице.

Мы отобрали несколько 3D-принтеров, которые считаем хорошими для новичков, среднего уровня и даже экспертов, упрощая выбор. Филаменты и апгрейды в списке все тестировались нами и тщательно подбирались, так что какой бы вы ни выбрали — он будет работать как надо.