Литографаны: создание 3D-печатаемых изображений и выбор филамента

Знаете ли вы, что на 3D-принтере можно печатать изображения? Да, как на обычном принтере, только фансиер и с трёхмерным эффектом. Такие изображения называются литографанами (lithophanes) и их можно печатать даже на дешёвом 3D-принтере.

В этой статье мы узнаем о 3D-печатных литографанах: что они такое, как их лучше печатать, какой материал использовать и какие шаги выполнить, чтобы создать свой литографан. Кратко: как создать свой литографан?

Чтобы создать кастомный литографан, нужно выбрать высокое разрешение изображение с высокой контрастностью. С помощью бесплатных онлайн-инструментов можно создать .STL-файл с литографаном, который затем импортируется в любой слайсер. Перед печатью критически важно установить заполнение (infill) на 100% для успешной печати литографана.

Теперь, когда вы знаете основы литографана, возможно, спрашиваете себя, какой филамент использовать.

Из-за природы литографанов, белый полилактид (PLA) выделяется как лучший тип филамента для такого рода печати. Тем не менее, важно отметить, что у PLA низкая температура vitreous transition (около 60 °C), поэтому рекомендуется подсвечивать литографан светодиодом. Они более энергоэффективны и меньше теряют энергию в виде тепла.

В случаях, когда это невозможно, следует печатать литографан из PETG, который более termoустойчив, но сложнее в печати.

Что такое литографан?

Литографаны — это изображения, которые видны при прохождении света через тонкий полупрозрачный лист. Из-за разных уровней толщины листа свет не проходит через него одинаково в каждой точке поверхности.

Более толстые участки кажутся тёмными, а более тонкие пропускают свет, делая эти области более прозрачными. Итоговый результат — изображение, похожее на фотографию.

Раньше литографаны вырезали воске, но сегодня мы можем использовать для этого 3D-принтеры. Если подумать, эти изображения — результат различных вариаций толщины на поверхности.

Эти вариации можно сделать на 3D-принтере, добавляя слои по оси Z или увеличивая количество или толщину линий в дизайне. Затем, с подсветкой или лампой, можно увидеть изображение как обычную фотографию.

Иными словами, вы можете легко создать изображение своей семьи, друзей или питомца для дома, используя бесплатные инструменты. Литографан — отличный подарок для особых случаев. Можно сделать селфи и отправить его другу в подарок после особенного дня вместе. Или сделать лампу с литографанами: при включении изображения будут проецироваться.

Как создать кастомный литографан

Прежде чем начать создавать свой литографан, сделаем быстрый чек-лист того, что нам понадобится!

— 3D-принтер: предположим, у вас идеально откалиброванный принтер и вы опытный пользователь (или почти). Если нет — вы всё равно познакомитесь с новым применением 3D-печати. Главное — чтобы шаги осей были правильно откалиброваны, иначе изображение будет искажено. Настройки ретракции тоже должны быть правильными, иначе стройнинг испортит качество.

— Фотография или изображение: может быть чем угодно. Для начала выберите простые изображения (например, мультперсонажи) или высококонтрастные дизайны. Тогда первые образцы будут печататься быстрее, и вы сможете исправить ошибки.

Формат JPG лучше всего подходит из-за размера и высокого качества.

— Слайсер: используйте любимый. Сложные инструменты не нужны. За исключением процента заполнения, мы будем использовать обычные настройки. Если вы умеете получать хорошие печати, оставьте большинство своих обычных настроек.

Просто помните: установите заполнение на 100%. Иначе получится литографан с полупрозрачной сеткой (или сотовыми ячейками, или вашим паттерном заполнения). Я использую Cura, но любой слайсер подойдёт.

— Онлайн-инструмент для конвертации изображений в STL: хотя можно использовать продвинутое ПО вроде Fusion 360, можно пропустить кривую обучения и перейти сразу к онлайн-инструментам, созданным специально для этого.

В этой статье мы используем бесплатный онлайн-инструмент без регистрации, с множеством настроек и отличными результатами. Он разработан 3dp.rocks — посмотрите его здесь.

Создание вашего литографана

На сайте нажмите кнопку «IMAGES» и загрузите выбранное изображение с компьютера.

Чтобы первый раз было проще, выберите тип «FLAT» в нижнем меню. После первого успешного литографана можно пробовать более сложные формы.

Нажмите «Refresh», затем «Settings». Откроется меню с множеством опций.

Первая — «MODEL», позволяющая настроить размер и разрешение литографана. Рекомендую начать с Maximum Size 150 мм, толщиной 3 мм и 0 для бордюра.

«Thinnest Layer» позволяет выбрать минимальную ширину изображения. Советую установить ширину сопла. Обычно я использую 0,4 мм. Меньший сопло улучшит качество, но увеличит время печати.

Остальные настройки можно менять после освоения этого туториала.

Вторая опция — «IMAGE» Settings, содержащая эффекты для литографана. Пока оставим всё по умолчанию, кроме «Negative Image»: изменим на «Positive Image». Нажмите Refresh.

Последнее меню — «Download Settings», позволяющее изменить формат 3D-файла. Выберите binary и manual. Теперь, когда вы готовы скачать литографан, нажмите download и импортируйте 3D-модель в свой слайсер.

Слайсинг литографана

Очень важно решить, в какой позиции печатать 3D-модель. Можно печатать вертикально или горизонтально. При вертикальной печати высота слоя может быть меньше ширины сопла, что улучшает разрешение изображения. Рекомендую использовать высоту слоя 0,1 мм.

Недостаток вертикальной печати — время печати резко возрастает. Это можно уменьшить настройкой jerk и скорости, но давайте сосредоточимся на качестве, а не на скорости.

Если по какой-то причине вы предпочитаете горизонтальную печать, придётся изменить настройку «thinnest layer» на выбранную высоту слоя. Из-за меньшего разрешения мелкие детали могут исчезнуть, поэтому не рекомендую печатать так.

Скорость печати — ещё один ключевой параметр: для высокого разрешения нужно снизить скорость до 30–40 мм/с. Малые различия в периметре объекта дают уродливые артефакты, так что начинайте медленно и увеличивайте скорость позже, когда привыкнете.

Важность скорости перемещения при печати литографанов не может быть переоценена. Посмотрите пример того же файла, напечатанного с разными настройками:

Всего две разницы, но они сильно улучшили результат. Скорость перемещения снижена с 45 до 30 мм/с, а высота слоя — с 0,3 до 0,2 мм. В обоих случаях использовался обычный белый PLA, который лежал у меня (правильно хранившийся и в хорошем состоянии).

Увеличение времени печати было заметно, но в масштабах 3D-печати литографаны не требуют так уж много филамента или времени.

Процент заполнения в печати должен быть 100%. Иначе слайсер не заполнит более толстые участки, и эффект «тёмных областей» не сработает.

Лучшие материалы для печати литографанов

Как вы знаете, PLA — самый дружелюбный материал, поэтому отличный вариант для литографанов. При печати самых тонких участков он кажется полупрозрачным, а при увеличении толщины — темнеет. Этот эффект ещё заметнее при использовании белого PLA.

Хотя можно использовать любой светлый цвет, белый — лучший вариант, так как даёт лучшие результаты даже с слабыми лампами. Тёмные цвета не пропускают свет через литографан, поэтому не подходят.

Недостаток печати литографанов PLA — ограниченная теплостойкость. При 60 °C PLA начинает терять форму и становится мягким. Многие делают лампы с литографанами, и если лампочка слишком горячая, PLA может расплавиться и испортить объект. Отличное решение — заменить лампу на светодиодную. Они ярче и слабо нагреваются.

Ещё один отличный вариант — PETG, который ещё более полупрозрачен, чем PLA (бутылки для газировки делаются из него). Он выдерживает более высокие температуры и не ломается так легко. Как минус — этот материал сложнее печатать. Может вызывать больше усадки, плохую адгезию между слоями и деламинацию. К тому же, требует подогреваемого стола.

Найлон выдерживает до 90 °C и ещё более полупрозрачен, чем PLA, поэтому тоже подходит. Если вы очень умелы в 3D-печати, можете попробовать найлоновый литографан, но по-моему, это не стоит того.

Этот материал дороже и очень сложен в печати. Он должен быть сухим, иначе начнёт забивать сопло. Также понадобится специальный хотэнд: найлону нужно почти 250 °C. Если у вашего экструдера есть 3D-печатные детали — забудьте о найлоне.

Не рекомендую ABS для этого. Да, он выдерживает более высокие температуры, но непрозрачность этого материала слишком высока. Тонкие слои ABS блокируют весь свет лампы, поэтому в литографане не будет видно никакого изображения.

Коротко: PLA — лучший вариант. Теперь выбирайте изображение, включайте принтер и погружайтесь в мир литографанов!

Рекомендуемые материалы: Белый PLA филамент и белый PETG филамент.

Можно ли печатать литографан на SLA-принтере?

Абсолютно возможно печатать литографан на смольном SLA-принтере. На самом деле, уровень детализации и точности, достижимый на таком принтере, будет намного выше по сравнению с FDM. Тем не менее, литографаны обычно не печатают на SLA из-за довольно малой площади печати таких принтеров.

Лучшие настройки слайсера для печати литографанов

Какой бы слайсер вы ни использовали, настройки не будут отличаться. Некоторые слайсеры уже имеют специальные профили для литографанов — можно попробовать их сначала.

Поскольку PLA, скорее всего, будет вашим выбором, вот идеальные настройки для высококачественных литографанов.

Идеальные настройки слайсера для печати литографанов (PLA):

• Температура печати: 200 – 210 °C
• Температура стола: 50 – 65 °C
• Высота слоя: 0,12 мм до 0,2 мм для большей детализации
• Ретракция: 6 мм
• Заполнение: 100%
• Скорость: 50 мм/с
• Скорость первого слоя: 20 мм/с
• Высота первого слоя: 0,2 мм
• Скорость вентилятора на первом слое: 0%
• Скорость вентилятора (после первых слоёв): 100%

Если решите попробовать PETG, просто скорректируйте температуры печати и стола: температура печати 230 °C, температура стола 80 °C.

Заключение

Печать литографанов намного проще, чем думают большинство людей, ведь нужно только загрузить изображение в софт, который конвертирует его в файл для слайсера, установить заполнение 100% — и это почти всё.

Так что надеюсь, вы попробуете и скоро напечатаете свой первый литографан!

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.