Выявлены причины низкой адгезии в процессе 3D-печати изделий на FDM принтере. Предложены мероприятия по повышению качественных характеристик прототипов при послойном синтезе пластических материалов.
Ключевые слова: 3D-печать, FDM-принтер, экструдер, печать прототипа, адгезия, первый слой, платформа, ABS, PLA, платформа печати, платформа, принтер, слой.
На сегодняшний день FDM-принтеры используются для прототипирования и распределенного производства в архитектуре, строительстве, промышленном дизайне, автомобильной, аэрокосмической, военно-промышленной, инженерной и медицинской отраслях, биоинженерии (для создания искусственных тканей), производстве модной одежды и обуви, ювелирных изделий, в образовании, географических информационных системах, пищевой промышленности и многих других сферах. Такие принтеры могут серьезно сэкономить бюджет на постройку прототипа, но такой вид построения 3D-модели не лишен технических проблем [1].
В качестве рабочей машины используется FDM-принтер Hercules strong duo Российского производителя Inprinta. Программное обеспеченье принтера Smoothieware, Slic3r. Данный принтер позволяет печатать прототипы со скоростью 100мм/с. При первых запусках необходима обкатка нового оборудования, чтобы настроить принтер.
Важно, чтобы первый слой распечатки был надежно прикреплен к платформе принтера, чтобы все остальные слои использовали его в качестве основы. Если первый слой не прилипает к платформе, в будущем будут проблемы. Существует несколько способов решения этой проблемы. Типичные причины и способы их решения [2]:
- Вот что пишут на сайте Техно3D: «Платформа печати не выровнена. Многие принтеры позволяют подстраивать положение платформы печати с помощью нескольких винтов или ручек. Если есть проблемы с прилипанием первого слоя, самое первое, что надо сделать, — убедиться, что платформа печати ровная и не перекошена. Если наблюдается перекос, одна из сторон платформы может оказаться слишком близко к соплу, тогда как другая будет слишком далеко. Чтобы получить как можно более качественный первый слой, платформу печати следует соответствующим образом подогнать. В большинстве программ для 3D-печати есть соответствующий мастер установки, который проведет по всем этапам выравнивания платформы. Обычно его, Bed Leveling Wizard, можно найти в меню Tools» [2].
- Сайт Mygs советует: «Сопло начинает работать слишком далеко от платформы. Выравнивание рабочего стола — это только пол дела, важно правильно разместить над ним сопло экструдера так, чтобы для выхода филамента оставалось достаточно свободного пространства, но при этом нить как бы вминалась в него. Для этого нужно воспользоваться функцией калибровки рабочей платформы, которая есть у большинства современных моделей. Если ваш 3D-принтер данной функции лишен, тогда калибровку рабочего стола придется делать вручную — зафиксировать печатающую головку в статичном положении и остановить работу двигателей, а затем — регулировать расстояние, передвигая печатающий блок. Еще одним способом калибровки рабочего стола 3D-принтера будет программная корректировка, отличающаяся высокой точностью и простотой использования. Все необходимые для нее параметры вы найдете в меню. Все, что нужно сделать — это откорректировать показатели в слайсерном G-Code. Изначально лучше задать небольшие значения расстояния, а затем контролировать их по тестовой печати и, при необходимости вносить изменения в них» [3].
- Первый слой печатает слишком быстро. Первый слой должен быть хорошо прикреплен к поверхности перед размещением на нем второго слоя. Если первый слой печатается слишком быстро, пластик может не успеть приклеиться к платформе. По этой причине обычно полезно печатать первый слой на более низкой скорости. Эта опция доступна для большинства срезов. Вы можете найти его примерно в меню Edit process settings→first Layer Speed. Например, если задать для этого параметра значение 50 %, первый слой будет печататься на 50 % медленнее, чем остальные слои. Если кажется, что этого недостаточно, попробуйте изменить его снова [2].
- Настройки температуры или охлаждения. Деформация 3D-модели может быть вызвана ее быстрым охлаждением. Это «грех” высокотемпературного АБС-пластика, которому нужно дать больше времени на охлаждение, чем другим материалам. Модель охлаждается специальным вентилятором. У них есть свои рабочие параметры, которые пользователь может изменить самостоятельно. При быстром охлаждении сохраняется риск того, что пластик будет отслаиваться от стола, что приведет к деформации 3D-модели. Чтобы этого не произошло, обычно достаточно выключить вентилятор. Это позволит первому слою модели медленно охлаждаться и снизить риск деформации до минимума. Чтобы отключить вентилятор, вы можете включить функцию охлаждения в меню «Изменить настройки процесса». Некоторые модели даже позволяют пользователю указывать разные скорости вентилятора для первого и каждого последующего слоев. При печати 3D-модели с использованием высокотемпературного АБС-пластика вентилятор может быть полностью выключен, а нагрев платформы может быть включен, что исключает риск деформации первого слоя. Эта функция находится в меню настройки температуры процесса редактирования. Для включения нагрева платформы необходимо указать температурные параметры первого слоя будущей модели. Чтобы не ошибиться, мы рекомендуем использовать установленные спецификации для нагрева материалов, которые используются для 3D-печати. При наличии сквозняков необходима дополнительная защита рабочей площадки от охлаждения [3].
- Рекомендация от сайта Техно3D: «Поверхность платформы печати (лента, клей, другие материалы). Разный пластик по-разному прилипает к разным покрытиям. Поэтому у многих принтеров в комплекте идут специальные материалы, которыми предлагается покрывать платформу для печати. Например, в комплекте некоторых принтеров есть лист FIXPAD — к которому очень хорошо прилипает PLA, ABS, HIPS, SBS. Другие производители предлагают специальные самоклеящиеся пленки для стола 3D-принтера. Если печатать прямо на эти поверхности, перед началом работы всегда полезно убедиться в том, что на них нет пыли, жира или масла. Достаточно промыть их водой или изопропиловым спиртом — и эффект будет весьма ощутим.
Если у принтера нет такого специального материала для усиления сцепления с платформой печати, все равно есть масса вариантов. Существует много разных типов лент, к которым хорошо прилипают распространенные в 3D-печати пластики. Полоски таких лент просто наклеиваются на платформу, а потом легко удаляются или заменяются по мере надобности, если печатать другими материалами. Например, PLA довольно неплохо прилипает к синей малярной ленте, а ABS любит каптон, который известен также как полиамидная пленка. Многие пользователи добились больших успехов, работая с временно наносимым на платформу клеем или разного рода спреями. Это может быть лак для волос, клей-карандаш или более хитрые липкие субстанции, которые позволят решить проблему, если больше ничего не помогает. Просто экспериментировать и найти то, что в данном случае будет работать лучше всего» [2].
Рассмотренные причины не прилипания пластика легко решаются разными способами, в каких-то случаях стоит разобраться с управляющей программой, а в каких-то необходимо разобраться с настройками принтера. Таким образом при первых пробных печатях это проблема будет часто являться причиной брака печатаемых моделях на 3D-принтерах.
Литература:
- Всё о 3D-печати. Аддитивное производство. Основные понятия. — Текст: электронный // 3D Today: [сайт]. — URL: https://3dtoday.ru/wiki/3D_print_technology/ (дата обращения: 11.07.2020).
- Проблемы качества 3D-печати. — Текст: электронный // Техно3D: [сайт]. — URL: https://3dpt.ru/page/faq#description-2 (дата обращения: 11.07.2020).
- Не прилипает первый слой при печати на 3D принтере. — Текст: электронный // Mygs.ru: [сайт]. — URL: https://mygs.ru/article/ne-prilipaet-pervyj-sloj-pri-pechati-na-3d-printere (дата обращения: 11.07.2020).
