Напечатать отверстие — довольно распространенное занятие, но оно может быть и сложным. Ознакомьтесь с пятью простыми советами, чтобы получить более точные отверстия от вашего 3D-принтера.
Отверстие, напечатанное на 3D-принтере, встречаются практически везде. Они нужны для штифтов, болтов, подшипников, линейных стержней и множества других механических компонентов. Без них сборка некоторых 3D-печатных изделий превратилась бы в кошмар, состоящий из грязных клеев и рулонов изоленты.
Хотя проектирование отверстия в CAD-программе занимает всего несколько кликов, освоение его дизайна для 3D-печати может потребовать определенного опыта. Например, как спроектировать вертикальное отверстие, расположенное перпендикулярно столу, в отличие от горизонтального (параллельного стола)? Что делать, если отверстие нужно просверлить?
Разработка отверстий для 3D-печати включает в себя множество сложных факторов, от ориентации до усадки материала, что приводит к заметным отличиям в конечных отпечатках.
В этой статье мы расскажем о наших лучших советах по созданию отверстий для 3D-печати. В конце у вас будет множество способов, с помощью которых вы сможете создавать их для различных целей. Давайте приступим!
Основы: Правильная калибровка
Первый ключ к точным отверстиям — правильная калибровка вашего 3D-принтера. Калибровка бывает разных видов, поэтому вот четыре основных, на которые следует обратить особое внимание:
- Шаг на миллиметр: Калибровка шагов на мм определяют, насколько необходимо повернуть двигатель для каждого миллиметра движения. Если эти настройки нарушены, ваш принтер будет выдавать слишком большие или слишком маленькие отверстия. К счастью, у нас есть специальное руководство по калибровке, которое поможет вам найти правильные настройки шагов на мм для вашей машины.
- Ортогональность осей: Ортогональность осей описывает, насколько квадратными являются оси движения вашего принтера относительно друг друга. Если они не идеально перпендикулярны, движение принтера будет неправильным и получаемые отверстия будут слегка элипсными. Чтобы проверить ортогональность, попробуйте использовать один из рекомендуемых нами калибровочных кубиков с шипами. После этого физически отрегулируйте оси принтера, пока они не станут надежно квадратными.
- Калибровка первого слоя: Как вы, вероятно, уже убедились, первые слои ваших 3D-отпечатков имеют решающее значение для успешного результата. Для отверстий, в частности, наличие гвоздей в первом слое очень важно, чтобы избежать «слоновьей ноги», когда печать начинается слишком близко к станине. Это может нарушить размер отверстия, что впоследствии приведет к плохой подгонке.
- Правильные зазоры: Точность каждого станка немного отличается, поэтому нельзя ожидать, что детали всегда будут идеально подходить друг к другу. Именно здесь в игру вступают зазоры; это небольшие зазоры, заложенные в конструкцию, которые обеспечивают достаточную свободу действий для правильной подгонки. Чтобы найти правильные зазоры для вашего принтера, вы можете воспользоваться нашим специальным руководством.
Выполнив эти четыре шага, вы можете приступать к проектированию! Вот пять советов, которые помогут вам преуспеть в 3D-печати отверстий.
Совет № 1: Не начинайте печать отверстий в воздухе
3D-принтеры вполне способны печатать мосты при определенных обстоятельствах. Перемычки (показаны выше) позволяют растягивать пластик от одного конца до другого, оставляя меньше возможностей для болтания материала между ними. Однако, если вы прерываете мост отверстием, вы нарушаете этот тонкий баланс, препятствуя прямолинейным путям через пропасть; периметры отверстий – круги – должны быть выдавлены в воздух, не к чему прилипнуть. Это может создать катастрофический беспорядок из неподдерживаемых путей печати, либо испортив вашу печать, либо вызвать полный сбой.
Эта проблема обычно решается одним из двух способов:
Во-первых, некоторым пользователям нравится разбивать нависшие отверстия так, чтобы они опирались на ряд прямых мостов. Как вы можете видеть выше, периметр отверстия может опираться на ряд окружающих слоев, предотвращая вышеупомянутое явление «печать в воздухе». В результате получается более чистый продукт, не требующий поддержки.
В качестве альтернативы некоторым пользователям нравится «заполнять» свои отверстия одним-двумя слоями пластика, по существу закрывая их дно, чтобы создать плоский мост. Просто добавляя этот тонкий слой, отверстия поддерживаются снизу красивыми перемычками, которые позже можно вырезать с помощью лезвия . С точки зрения дизайна, это также намного проще реализовать, чем предыдущий вариант.
Совет №2: Остерегайтесь усадки
Усадка — еще один важный момент для 3D-печатных отверстий. Несмотря на множество способов, которыми она может происходить, результат всегда один и тот же: отверстия немного меньше, чем предполагалось. Хотя изменения малозаметны, их достаточно, чтобы отличить болт, который сидит слишком плотно, от того, который проскальзывает сквозь него.
Существует три основные причины усадки:
- Усадка материала: Когда филамент остывает, он имеет тенденцию сжиматься. Именно это является причиной многих печатных неудач, включая деформацию и расслоение слоев. В случае с отверстиями такая усадка приводит к тому, что детали немного занижены по размеру и не подходят друг к другу.
- Сжатие слоев: Это приводит к уменьшению размеров отверстий, но на самом деле вызвано превышением размеров слоев. Когда принтер укладывает новый слой, он прикладывает сжимающее усилие (как показано на рисунке выше). Хотя это повышает прочность деталей, это также приводит к тому, что нижние слои немного сжимаются, выходя за границы, для которых они были предназначены. В результате отпечаток получается слишком «пухлым» во всех направлениях, в том числе и внутри отверстий.
- Разрешение сетки: Хотя технически это и не является «усадкой», разрешение сетки приводит к тому, что отверстия получаются меньше, чем предполагалось изначально. Ключевым моментом здесь является то, что в большинстве файлов для 3D-печати «отверстия» на самом деле не идеально круглые, а представляют собой аппроксимацию, состоящую из полигонов. В результате немного обрезаются углы, и отверстия получаются меньше, чем предполагалось изначально.
Проектирование отверстий
Чтобы устранить эти проблемы, начните с проектирования отверстий, чтобы они были немного больше, упреждая усадку. После печати отверстия получатся меньше, ближе к желаемым размерам. Может потребоваться несколько проб и ошибок, прежде чем вы попадете в точку, но, скорее всего, вы найдете некоторый запас неточности, который обеспечит нужную посадку.
Кроме того, можно попробовать настройки усадки материала в вашем слайсере. Хотя в разных инструментах они называются по-разному, обычно там есть опции, позволяющие задать коэффициент масштабирования для компенсации усадки. Аналогичная настройка — «горизонтальное расширение«, которая опять же предотвращает усадку, автоматически расширяя или сжимая модель перед печатью.
Наконец, у вас всегда есть возможность оставить отверстия как есть (или даже немного занизить их размер). Если вы собираетесь нарезать резьбу, это даст вам немного мяса для винтов; в противном случае вы можете просто просверлить отверстия до точных размеров, которые вам нужны.
Совет № 3: Избегайте выступов
До сих пор многое из того, что мы обсуждали, относилось к вертикальным отверстиям. Что делать, если вы встретились с горизонтальным? В этом случае вашим самым большим врагом, скорее всего, будут выступы.
Как вы можете видеть выше, горизонтальные отверстия образуют выступы, которые становятся круче по мере закрытия отверстия. При печати это означает, что верхние части отверстий будут склонны к провисанию, в результате чего отверстия будут слегка «сплющены». Если вы пытаетесь вставить болт, этого может быть достаточно, чтобы заблокировать отверстие.
К счастью, с этой проблемой легко бороться, используя каплевидные отверстия вместо идеально круглых (как показано выше). Эта конструкция позволяет избежать самых резких выступов отверстий, позволяя отпечаткам сохранять заданный радиус. Хотя этот метод может немного увеличить сложность ваших 3D-проектов, это небольшая цена за точные конечные продукты.
Совет № 4: Используйте затягивающие и регулируемые механизмы
В некоторых случаях вам может понадобиться отверстие, плотно охватывающее объект. Это часто бывает, когда вы монтируете подшипники или стержни в напечатанные на 3D-принтере детали. Как найти баланс между простотой сборки и надежной посадкой?
В этих случаях лучше всего спроектировать отверстия, которые имеют небольшую подвижность. Это позволяет легче вставлять компоненты, не жертвуя слишком большим «захватом» и прочностью. Такие конструкции обычно бывают двух видов:
- Механизмы затягивания: Они позволяют сделать первоначальные отверстия достаточно большими для комфортной посадки, чтобы впоследствии их можно было затянуть. Обычный способ создания такой конструкции — добавление прорези по длине каждого отверстия, как показано ниже. Затем с помощью болта можно закрыть зазор, зажав объект.
- Регулируемые механизмы: Если выравнивание является проблемой (как в случае с линейными подшипниками), механизмы с регулируемыми отверстиями могут быть более подходящими для вашего приложения. Они полагаются на естественную упругость пластика, чтобы обеспечить некоторый люфт в размерах отверстий, что приводит к плотной фрикционной посадке. В действии — гибкость пластика обеспечивает достаточный люфт для размещения подшипника.
Совет № 5. Работайте с потоком
До сих пор мы фокусировались на голых, чистых отверстиях, но это еще не все. Время от времени вам могут понадобиться резьбовые отверстия: они позволяют вкручивать болты напрямую, без отдельных нарезок или гаек. Хотя это может быть довольно удобно, многие из предыдущих советов также становятся бесполезными; например трудно предотвратить усадку, поскольку резьба болтов имеет стандартные размеры.
Чтобы решить эту проблему, необходимо творчески подойти к подгонке отверстий. Один из отличных советов — использовать инструмент для увеличения зазора между болтом и резьбовым отверстием, эффективно увеличивая зазор. Это можно использовать в сочетании с вышеупомянутыми настройками усадки, чтобы добиться оптимальной подгонки.
При проектировании следует учитывать, что резьба большего размера будет получаться более аккуратной, особенно на 3D-принтерах FDM. Мы рекомендуем печатать с меньшей высотой слоя для создания более точной резьбы.
