Печать многоцветных или многоматериальных 3D-деталей с одним экструдером — пошаговое руководство

Многие пользователи 3D-печати с FDM-технологией задавали этот вопрос в какой-то момент.

Большинство настольных FDM 3D-принтеров имеют только один экструдер, поэтому пользователь «теряет» возможность комбинировать несколько филаментов; например, при печати сложных деталей с использованием одного строительного филамента и одного филамента для опор или в случае, если деталь требует интеграции нескольких цветов.

Изображение 1: 3D-напечатанная ваза с филаментами Fillamentum и Mosaic Palette. Источник: Fillamentum.

Для решения этой проблемы существует несколько решений в зависимости от потребностей пользователя и сложности детали. В этой статье мы объясним два из них:

• Использование слайсерного ПО.
• Использование внешнего устройства.

Использование слайсерного ПО

Самый простой метод — использовать Слайсерное ПО для генерации .gcode файлов, готовых для того, чтобы пользователь менял филамент принтера в нужный момент. Таким образом можно печатать детали различных цветов или материалов.

В этом случае многоцветная печать будет ограничена полными слоями. То есть, каждый изолированный слой будет одного цвета (не будет двух цветов на слое). Очень важно учитывать эти ограничения при проектировании детали.

Для использования этого метода рекомендуется использовать Ultimaker Cura, одно из самых популярных бесплатных ПО сейчас; хотя можно выполнять процесс и с другими слайсерами без проблем.

1. Для начала нужно импортировать выбранный дизайн в Ultimaker Cura.
2. После открытия нужно настроить параметры в соответствии с материалом, который будет использоваться в печати детали.
3. В этот момент нужно узнать, на какой высоте или в каком слое вы хотите сменить цвет/материал.
4. Получив эту информацию, перейдите в Extensions > Post Processing > Modify G-code и нажмите Add Command Sequence > Pause at height.
5. В появившемся окне нужно выбрать паузу по слою или по мм. В зависимости от выбранного дизайна, будет удобнее использовать одну команду или другую. В любом случае, число, которое мы включим в поле, будет соответствовать слою или высоте, на которой будет сделан смен филамента.
   Параметр Park Print Head X/Y относится к координатам, к которым должен быть направлен хотэнд в момент паузы. Рекомендуется использовать координаты 0/0 (Home) для облегчения смены филамента.
   Кроме того, нужно настроить параметры ретракции, скорость ретракции и Extrude Amount. Первые два будут зависеть от используемого материала, а для последнего рекомендуется установить около 5 см; что будет соответствовать количеству филамента, который будет экструдирован после смены филамента перед возобновлением печати.
   
   

Изображение 2: Интерфейс Cura. Источник: Ultimaker Cura.

Этот метод не был бы жизнеспособен для печати сложной детали, которая требует материала для опор (ABS + PVA). Если будут использоваться разные материалы, нужно учитывать степень сцепления между ними. Если сцепление недостаточно, деталь рано или поздно разделится в слоях склеивания между материалами.

Использование внешнего устройства

Метод слайсерного ПО имеет определенные ограничения и требует участия пользователя в процессе печати для смены материала; это не автоматический процесс.

Для решения этой проблемы Mosaic Manufacturing разработало устройство, позволяющее печатать до 4 разных цветов или материалов: Mosaic Palette. В этом случае возможно включить до 4 разных цветов или материалов в одном слое.

Mosaic Palette основывает свою работу на комбинации до 8 нитей в одну непрерывно.

Для облегчения работы и удобства использования Mosaic Palette 3 и Mosaic Palette 3 Pro, Mosaic Manufacturing разработало параллельно свой собственный слайсер: Canvas.

Импортируя дизайн в Canvas, области разных цветов/материалов можно легко и интуитивно отмечать и дифференцировать, как при раскрашивании. В этом ПО также можно создавать профили различных материалов, которые вы хотите использовать.

Mosaic Palette 3 и Mosaic Palette 3 Pro распознают и вычисляют количество каждого филамента каждого цвета/материала, которое нужно использовать в каждом слое.

Как это работает?

Для проведения процесса печати Mosaic Palette 3 имеют четыре входа для филамента, а Mosaic Palette 3 Pro имеют восемь входов для филамента (каждый со своим экструдером и датчиком филамента).

После загрузки филамента в каждый экструдер, он направляется в систему резки, состоящую из вращающегося резака, который режет филамент на точную длину, требуемую согласно программе слайсинга Canvas.

После резки филамента материал соединяется с тем, который должен продолжаться, благодаря Splice Core, резистору, соединяющему материалы.

Изображение 3: Соединение двух филаментов. Источник: Mosaic.

Когда куски филамента соединены, они проходят через зону охлаждения и проходят через Scroll Wheel, регулирующее колесо, обеспечивающее правильный диаметр по всему филаменту.

Какие материалы можно использовать?

Mosaic Palette 3 и Mosaic Palette 3 Pro могут использовать тот же материал до в 8 разных цветов, но также позволяют различные комбинации материалов.

В следующей таблице показаны некоторые из возможных комбинаций материалов и их степень сложности. В некоторых случаях указывается, что комбинация материалов «Экспериментальная»; это означает, что её не всегда можно выполнить успешно, но есть пользователи, успешно напечатавшие проекты с этими материалами.

МАТЕРИАЛЫ	СЛОЖНОСТЬ
PLA + PLA	СТАНДАРТ
PLA + PVA	ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
PLA + HIPS	ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
PLA + TPU	ПРОДВИНУТЫЙ
PETG + PETG	СТАНДАРТ
PETG + TPU	ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ + ПРОДВИНУТЫЙ
ABS + ABS	ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
TPU + TPU	ПРОДВИНУТЫЙ

Кроме того, Mosaic предоставляет большое количество информации и ресурсов в разделе поддержки своего веб-сайта.

Среди этих ресурсов можно найти рекомендуемые конфигурации для соединения разных нитей материалов, полные таблицы совместимости материалов или решение наиболее частых проблем.

Всегда помните, что оптимальная конфигурация печати отличается для каждого принтера, поэтому значения, которые делится Mosaic, являются только руководством. Если у вас хорошая конфигурация печати с определенным материалом, рекомендуется использовать эту конфигурацию, если вы комбинируете нити этого материала.

Mosaic Palette также имеет пространство на платформе Thingiverse, где периодически загружает дизайны, адаптированные к использованию различных цветов/материалов с Mosaic Palette.

Изображение 5: Дизайн, подходящий для бесплатной загрузки. Источник: Thingiverse.

И для конечных результатов, и для бесплатного сервиса и ресурсов, предлагаемых, Mosaic Palette 3 и Mosaic Palette 3 Pro — очень интересный вариант для тех пользователей, которые хотят печатать несколькими цветами или экспериментировать с 3D-печатью нескольких материалов на своих FDM 3D-принтерах с одним экструдером.