3D-печать сфер или сферических объектов может оказаться непростой задачей. Ознакомьтесь с несколькими советами по улучшению качества 3D-печати сфер!
3D-принтеры FDM («моделирование методом послойного наплавления») функционируют за счет перемещения сопла по осям X, Y и Z для выдавливания материала в определенных местах и постепенного послойного создания детали. Хотя FDM-печать может быть очень выгодной в некоторых отношениях, включая ее доступность для новичков, послойный процесс имеет свои ограничения.
Одним из заметных недостатков FDM 3D-принтеров является то, что они могут давать «лестничные ступеньки» на кривых, пересекающих ось Z. Другие аспекты процесса печати также могут ограничивать качество печати, например, шов Z, непоследовательная экструзия и многое другое.
В частности, сферы — одни из самых сложных геометрических фигур для 3D-печати, поскольку они больше подвержены образованию ступенчатых линий, требуют поддержки при печати целиком, а гладкая, изогнутая поверхность означает, что от других дефектов печати просто некуда спрятаться. Они могут привести к более шероховатой поверхности, чем обычно, а если речь идет о выставочном экспонате, например сферической модели луны, то это вряд ли то, что вы хотите получить.
Печать сферы в слоях никогда не будет идеальной, но есть несколько способов минимизировать дефекты и получить максимально чистую поверхность. В этой статье мы рассмотрим несколько советов по 3D-печати сфер.
Моделирование
Первым шагом к печати сферы является ее правильное моделирование, и для этого есть два способа: разделить ее на две части или сохранить ее как единое тело. Разделение сферической формы на полусферы значительно упростит печать и избавит от необходимости использовать поддержки, но увеличит время постобработки, когда вам нужно будет склеить ее обратно. (Если ваша модель очень маленькая, возможно, нет необходимости разделять ее, если она прилипает к столу).
Если ваша сферическая форма является частью более крупного дизайна, подумайте о том, чтобы напечатать эту часть отдельно и соединить ее позже, что позволит вам уделить сфере столько внимания, сколько ей нужно для успеха. В качестве альтернативы можно оставить сферическую форму в модели, но тщательно продумать ее ориентацию, когда придет время ее нарезать.
Разделить сферический объект на две части очень просто. Сначала откройте свою любимую программу 3D-моделирования и найдите центральную точку сферического объекта. Затем с помощью инструмента разделения (плоскость или 2D-эскиз) разделите модель на две части. Наконец, экспортируйте каждую часть по отдельности, чтобы напечатать ее отдельно. Лучше печатать полусферы по одной, чтобы избежать проблем с втягиванием, когда сопло перемещается между каждой частью.
Если вы оставляете сферическую форму как единое тело, особой подготовки дизайна не требуется. Просто экспортируйте модель, как обычно, но знайте, что вам придется работать со свесами в нижней части сферы в слайсере. На этой ноте давайте перейдем к настройкам слайсера!
Нарезка
Нарезка модели — следующий важный шаг в печати сфер, хотя настройка параметров слайсера — ключ к успешной печати. Более качественная и гладкая печать прямо с печатного стола означает меньше шлифовки и постобработки в дальнейшем.
Высота слоя
Одна из очень общих, но полезных настроек для печати более гладких сфер — использование меньшей высоты слоя. Проще говоря, более высокое разрешение означает меньшую видимость ступенек, поскольку для построения кривой используется больше слоев. Хотя это увеличит время печати из-за дополнительных слоев, необходимых для достижения той же высоты, более гладкая поверхность, полученная в результате такой простой настройки, будет того стоить!
Более тонкой детализации и высокой скорости печати можно также добиться с помощью такой функции, как «Адаптивная высота слоя» в Cura; эта настройка доступна и в других слайсерах, хотя, возможно, имеет другое название. Проще говоря, эта функция изменяет высоту слоя по всей нарезанной модели таким образом, что детали с меньшей детализацией будут печататься с более толстыми и быстрыми слоями, а детали с мелкой детализацией — с более тонкими слоями. Это особенно полезно для сфер, так как плавный переход между высотами слоев приводит к естественному, более округлому виду с меньшим количеством ступенек.
Поддержка
Ключевой частью печати сферы являются поддержки. Теоретически идеальная сфера касается стола только в одной точке, поэтому без дополнительных конструкций, удерживающих ее на месте, ваша печать может скатиться! 3D-принтеры не могут печатать в воздухе, поэтому расширяющееся основание сферы нуждается в поддержках, на которых она будет напечатана. Если вы разделите модель пополам, то избежите этой необходимости, поскольку каждая полусфера может быть напечатана на своем плоском основании.
Опоры могут оставлять следы или шероховатую поверхность, когда опорный материал удаляется. Чтобы минимизировать воздействие на поверхность сферы, попробуйте увеличить расстояние между материалом опоры и выступом. (Соответствующие настройки в Cura — «Зазор поддержки по оси Z» и «Зазор поддержки по осям X/Y»). Еще одна идея, предложенная одним из пользователей, — использовать слой стенки между поддержкой и свесом.
Использование подложки или каймы также может быть хорошей идеей, чтобы обеспечить дополнительное сцепление с поверхностью сферической детали. Подложка и кайма окружает поддержку и область сферы, которая соприкасается со столом, чтобы обеспечить их прилипание к столу. Это важно, потому что без каймы или подложки, поддержки могут упасть во время печати!
Заполнение и стенки
Заполнение и стенки — это основная часть печати, поскольку они представляют собой внутреннее заполнение и внешнюю поверхность (верхний и нижний слои и стенки) соответственно. Заполнение и количество стенок менее важны для внешнего вида поверхности сферы, но их следует настраивать в зависимости от назначения детали. Например, эти параметры могут повлиять на то, как свет проходит через объект, что будет полезно, если вы печатаете что-то вроде лунной лампы.
Для заполнения, если деталь не нуждается в прочности внутренних структур, можно использовать более низкую, чем обычно, плотность заполнения. Это позволит избежать риска просачивания рисунка заполнения через стенку. Более маленькая плотность заполнения также означает меньшее время печати.
Если вам нужен определенный уровень прозрачности, попробуйте использовать меньшее количество оболочек (около двух). При этом следует учитывать, что слишком малое количество стенок и очень низкая плотность заполнения могут привести к провисанию в местах сопряжения пустот между оболочками. Чтобы предотвратить это, используйте три или более стенок, если плотность заполнения составляет около 10 % или ниже. А если вы хотите получить цельную поверхность и более прочную деталь, увеличьте количество стенок.
Для сфер, независимо от их назначения, количество слоев стенок всегда должно быть таким же, как количество верхних и нижних слоев. Потому что если одно число будет больше другого, то сфера не будет равномерно утяжелена.
Другие рекомендации по работе со слайсером
Если ваша сферическая деталь не является простой сферой, вам также нужно подумать об ориентации детали. Если вы не можете разделить деталь на две части, то для нижней половины потребуется значительная поддержка, поэтому имейте в виду, что любая деталь может быть повреждена при удалении поддержки. Если сфера является частью более крупной модели, попробуйте расположить модель так, чтобы минимизировать поддержку, необходимую для самой сферы.
Последняя рекомендация по настройке слайсера — использование режима вазы или спирали, если ваш сферический объект не нуждается в прочности. Режим «Ваза» печатает только периметр объекта в виде спирали, что делает его идеальным для цилиндров и других круглых форм, которые должны быть полыми. Это сократит расход материала и время печати, а также позволит пропускать свет (так как отсутствует заполнение). Только не забудьте активировать поддержку, иначе печать может не получиться.
Печать
Когда дело доходит до собственно печати сферического объекта, обсуждать особо нечего, но перед началом печати проведите техническое обслуживание принтера. Это означает, что необходимо убедиться в том, что ремни, сопла, стол и прочее работают должным образом.
Чтобы ваша сферическая форма не превратилась в яйцо, обязательно подтяните ремни по осям X и Y. Ослабленные ремни могут дать печатающей головке или столу больше слабины и идеальный круг станет выглядеть немного овальным.
Не забудьте убедиться в чистоте сопла, поскольку частично (или полностью) засоренное сопло может привести к неравномерной экструзии и ухудшить качество поверхности. И, как и при любой другой печати, не забудьте выровнять стол перед началом печати, чтобы первый слой получился ровным и красивым.
Наконец, рассмотрите возможность печати сферического объекта из такого материала, как ABS. Хотя другие материалы, такие как PLA, печатают с одинаковым успехом, в ABS есть возможность сглаживания слоев, поэтому конечный результат может быть более впечатляющим. Если у вас принтер с двумя экструдерами, попробуйте напечатать любой материал поддержки из растворимого материала, например PVA, так как это позволит избежать повреждений поверхности при удалении поддержки.
Постобработка
Наконец, для постобработки сферы нужно попытаться сгладить видимые линии слоя. К счастью, существует множество методов постобработки, в зависимости от печати, материала, оборудования и уровня опыта. Несколько хороших вариантов для сфер включают шлифовку, использование растворителя, полировку и нанесение покрытия.
Первым шагом должно стать удаление с отпечатка любого поддерживающего материала. Аккуратно используйте хозяйственный нож, чтобы удалить все последние обрывки опор, прилипшие к модели. Если вы напечатали модель из двух частей, возможно, опоры удалять не придется, но воспользуйтесь склеивающим средством вроде суперклея или 3D-ручкой, чтобы скрепить полусферы вместе. Выровняйте половинки как можно точнее, чтобы переход был равномерным.
Затем отшлифуйте модель наждачной бумагой, начиная с низкой зернистости (более грубой) и заканчивая высокой зернистостью (более мелкой). Если вы склеили две полусферические детали, обязательно сгладьте переход между ними и равномерно отшлифуйте все участки сферы для получения наилучшей поверхности.
Вы можете придать модели гладкую и блестящую поверхность с помощью растворителя, например ацетона, если вы печатали модель из ABS. Растворитель работает, слегка расплавляя поверхность, чтобы смешать слои и убрать видимые линии. Если вы напечатали свою деталь из PLA, вы можете использовать эпоксидное покрытие, например XTC-3D, чтобы сгладить и закончить объект.
Наконец, вы можете отполировать, покрасить или покрыть модель лаком, чтобы придать ей завершающие штрихи. Покраска сферы может скрыть все последние дефекты на объекте, добавить или подчеркнуть детали, а также изменить цвет. Чтобы добиться глянцевого блеска, попробуйте использовать вращающийся инструмент, например Dremel, чтобы вращать полирующее вещество на высокой скорости, или полируйте вручную.
Вот как напечатать сферический объект, который будет отлично смотреться в любом месте!
