Устранение проблем с «призраками» на 3D-отпечатке за несколько простых шагов

Не нужно бояться! Призраки или ореолы на 3D-отпечатках — не повод для беспокойства. Ознакомьтесь с этим кратким руководством, чтобы узнать простые способы их предотвращения.

Дело не в вас, ваш 3D-принтер просто хотел порвать с вами отношения, но боялся вам об этом сказать… Постойте, мы не об этом типе призрачности.

Призрачность в ваших 3D-печатных деталях проявляется в виде слабых волн или повторяющихся теней на поверхности вашей 3D-печати. Иногда ее еще называют «звоном». Оно особенно заметно после острых углов или текста. Хотя эта проблема вызывает разочарование, ее легко исправить, если понять, что ее вызывает.

Фактически, определение того, что ваш дефект является призрачным, а не другим — это уже половина дела.

Вы верите в призраков?

Когда-то призраки были гораздо более распространенным явлением, чем сегодня. Новые 3D-принтеры в основном преодолели эту проблему с помощью специальных аппаратных и программных решений, таких как «input shaping», которое обычно работает незаметно в фоновом режиме, не требуя от вас никаких ручных настроек. Но это не всегда является решением проблемы. Даже при input shaping очень высокое ускорение, ослабленные ремни, гибкая рама или шаткий стол все еще могут вызывать эти дефекты печати.

Прежде чем перейти к исправлениям, давайте исключим некоторые другие распространенные и похожие проблемы, которые производители часто путают с призрачным изображением.

Призрачные изображения — это очень специфический дефект: на поверхности появляются повторяющиеся волны (вверху посередине), которые исчезают по мере удаления от четких элементов (таких как углы, отверстия, рельефный текст или швы). Ключ к диагностике — исключить другие причины, такие как смещение слоев, недоэкструзия, люфт или проблемы с филаментом.

Вверху слева — смещение слоев, которое имеет различные причины и способы устранения. Смещение слоев обычно приводит к тому, что напечатанная модель смещается в одном направлении на один или несколько слоев, почти как если бы кто-то, проходя мимо, столкнулся с принтером. Призрачное изображение, с другой стороны, приводит к смещению слоев в нескольких направлениях, вперед и назад, с образованием ряби.

Ваш дефект также может быть видимым заполнением (вверху справа), которое возникает, когда толщина стенки слишком мала и позволяет заполнению просачиваться через поверхность модели.

Другой возможностью являются VFA или вертикальные мелкие артефакты. Эти дефекты не являются линиями слоев. Вместо этого они появляются в виде тонких ряби, полос или волн, идущих параллельно оси Z печати. Для их обнаружения используется калибровочный и диагностический тест. Вы можете скачать модель для печати VFA Test практически из любого онлайн-репозитория STL, например, эту модель Prusa Core One VFA Test на Printables или эту для Bambu Lab H2D на Makerworld.

Исправления VFA обычно зависят от конкретного принтера. Например, при использовании 3D-принтера Creality Ender может потребоваться просто снизить скорость печати. На Prusa MK3 можно настроить параметры слайсера, а на Bambu Lab достаточно убедиться, что прошивка обновлена до последней версии.

Симптомы, указывающие на наличие призрачных изображений

• Волны имеют периодический характер (равномерное расстояние) и часто появляются на поверхностях X/Y после резких изменений направления.
• Узор отражает особенности, вызывающие появление призрачных изображений (углы, края букв, швы).
• Амплитуда уменьшается с расстоянием (сильная вблизи углов, но слабая на большем расстоянии).

Признаки, указывающие на то, что это, скорее всего, не призрачное изображение

• Дефекты появляются повсюду, а не только вблизи углов или краев.
• Случайные промежутки, тонкие линии или шероховатые верхние поверхности.
• Неравномерная резкость углов или «сдвинутые» стенки.
• Горизонтальные полосы, повторяющиеся с постоянным интервалом по всей детали.
• Дефект совпадает с высотой Z, а не с особенностями X/Y.
• Одна вертикальная линия прыщей или шрамов (на шве).

Быстрое тестирование печати

Существуют специальные детали, которые можно быстро напечатать для проверки на наличие ореолов, в том числе (куб с острыми углами или башня). Если вы обнаружили ореолы на детали, перепечатайте тот же файл с половинной скоростью печати и ускорением, чтобы проверить, повлияет ли это на дефект. Ореолы значительно уменьшились, это явно указывает на наличие ореолов (вибрации). Если они не изменились значительно, вероятно, причина в чем-то другом.

Распространенные причины появления призрачных изображений

Причина	Почему это важно
Ослабленные ремни	Допускают люфт и колебания
Высокая скорость печати	Увеличивает инерцию
Чрезмерное ускорение	Вызывает резонанс
Тяжелая печатающая головка	Усиливает вибрацию
Гибкая рама принтера	Не может поглощать энергию движения
Плохая опора поверхности	Допускает колебания принтера

Призрачное изображение больше не является проблемой, которую можно решить путем замедления печати до ползания. Благодаря современным функциям прошивки, таким как формирование входного сигнала, теперь можно добиться быстрой, чистой и профессиональной печати даже на недорогих устройствах.

В этом руководстве мы объясним, почему возникает призрачное изображение и как его исправить с помощью настроек оборудования и калибровки.

Основные исправления: калибровка и очистка

Начните с механических основ. Если вы только что переместили устройство с одной поверхности на другую, запустите все программы калибровки заново. Ваша поверхность может быть немного более нестабильной, чем раньше, поэтому необходимо перенастроить компенсацию вибрации.

Затем убедитесь, что на ремнях или движущихся частях нет частиц нити или старой пыльной смазки. Тщательно очистите принтер.

Если вы откалибровали и очистили принтер, выполнили вышеуказанные тесты печати, но все еще наблюдаете ореолы, попробуйте один или несколько из четырех советов, приведенных в следующем разделе.

Решение №1: Измените ориентацию детали

Это звучит просто, потому что так и есть. Попробуйте повернуть деталь на 90°. Иногда направление движения печатающей головки может иметь значение.

Двойное изображение обычно более заметно по одной оси, чем по другой, из-за различий в длине ремня, нагрузке на двигатель, жесткости рамы или распределении массы.

Когда модель поворачивается на столе, те же элементы, которые ранее были выровнены по оси, более подверженной вибрации, теперь печатаются по другой оси с другими механическими характеристиками. Если новая ориентация выравнивает критические края или углы по более жесткой или лучше демпфированной оси, резонанс, вызывавший видимый ореол, уменьшается или исчезает. Фактически принтер по-прежнему производит вибрации, но они больше не усиливаются таким образом, что становятся заметными на поверхности детали.

Переориентация также изменяет то, как ограничения ускорения и рывки применяются во время печати. Поскольку планирование движения обрабатывает движения по осям X и Y независимо, поворот модели изменяет последовательность и величину ускорений, используемых для отслеживания ее геометрии. Это может вывести печать из резонансной частоты, которая ранее усиливала вибрации, что приводит к более чистым краям и более гладким поверхностям. В результате простое поворачивание детали на 30, 45 или 90 градусов может значительно уменьшить или даже устранить ореолы без изменения настроек принтера.

Совет №2: Подтянуть ремни

Когда принтер быстро меняет направление, его движущиеся части (печатающая головка, платформа, портал) могут продолжать вибрировать в течение короткого времени. Эти вибрации могут передаваться на печатаемый пластик, оставляя видимые следы. Более новые машины имеют программное обеспечение, которое компенсирует эти вибрации, но если ваше оборудование ослаблено, программное обеспечение может не быть в состоянии компенсировать их в достаточной степени.

Ваш принтер, вероятно, использует ремни для перемещения одного (или нескольких) компонентов, таких как печатающая головка и стол. Со временем эти ремни могут растягиваться, или шкивы, которые их удерживают, могут ослабляться, что приводит к провисанию ремня. Когда это происходит, печатающая головка (или любой другой компонент, использующий ремни) будет перемещаться во время печати, вызывая появление ореолов на отпечатках.

Ослабленные ремни являются наиболее распространенной причиной появления ореолов. Ремни должны быть упругими и издавать низкий, глухой звук при нажатии, а не быть вялыми или жесткими. Неравномерные ореолы обычно указывают на то, что один ремень более ослаблен, чем другой.

Чтобы решить эту проблему, можно затянуть ремни принтера. Процесс зависит от модели принтера, но обычно включает затягивание винта на шкиве, чтобы натянуть ремень.

Но прежде чем менять настройки, определите, где находится проблема, распечатав тестовую модель, например куб с острыми углами или рельефным текстом.

Обратите внимание на направление волн:

• Волны на гранях по оси X = проблема с осью X.
• Волны на гранях по оси Y = проблема с осью Y.

Проверьте, когда появляется ореол:

• После поворотов = связано с ускорением/рывком (см. ниже)
• По всей поверхности = механическая слабина в ремнях или раме

Хорошим правилом является затягивание ремней вашего устройства до тех пор, пока вы не сможете щелкнуть по ним пальцем, и они едва отскочат. Однако не затягивайте их слишком сильно, так как это может сократить их срок службы.

Некоторые машины, такие как Ender 3 V2, также имеют встроенные натяжители ремней с винтами, которые позволяют легко регулировать натяжение ремня. Если у вашего принтера их нет, есть 3D-печатные обновления.

Совет №3: Снижение скорости

Чем выше скорость печати, тем быстрее движется печатающая головка и тем больше вибраций испытывает сопло во время печати. Также будет происходить быстрая смена направления движения, что может усилить звон на отпечатке. По этим причинам следующим решением проблемы звона является более медленная печать, что можно сделать, изменив настройки скорости в слайсере.

Напечатайте тестовую модель несколько раз, начиная с текущей скорости и уменьшая ее с шагом 5 мм/с до тех пор, пока качество поверхности не улучшится. При этом следует помнить, что скорость печати по умолчанию (около 60 мм/с для PLA) не должна снижаться более чем на 25%. Если значительное снижение скорости печати не устраняет «призрачность», то, скорее всего, причина не в скорости.

Решение №4: Уменьшите ускорение и рывок

Ускорение и рывок (или отклонение соединения) контролируют, насколько резко принтер меняет направление.

Ускорение контролирует, как быстро печатающая головка переходит от состояния покоя к движению на полной скорости. Если ускорение установлено на очень высоком уровне, принтер пытается достичь целевой скорости практически мгновенно. Этот резкий толчок создает большую нагрузку на ремни, двигатели и раму. Несмотря на то, что движение является точным, физические части принтера слегка изгибаются и начинают дрожать, точно так же, как быстрое рывком стола заставляет предметы на нем колебаться.

Эти небольшие колебания проявляются в виде ряби (двойных контуров) на отпечатке.

Рывок — это то, насколько резко принтер меняет скорость или направление, особенно на поворотах. При высоком значении рывка принтер может резко переходить из одного направления в другое без значительного замедления. Это резкое изменение создает сильный механический удар. Снижение рывка заставляет принтер немного замедлиться перед изменением направления, что сглаживает движение и предотвращает резкие удары, вызывающие вибрации в раме и ремнях.

Именно эти силы со временем ослабляют ремни. Если вы не хотите затягивать ремни, попробуйте уменьшить ускорение и рывки в настройках слайсера. Печать займет немного больше времени, поскольку принтер будет тратить больше времени на плавные движения, а не на резкие рывки, но это дополнительное время оправдывает себя, поскольку улучшение качества поверхности обычно очень заметно.

Не все слайсеры позволяют регулировать рывки. Например, если вы пытаетесь уменьшить ореолы на принтере Bambu Lab, правильной настройкой будет снижение ускорения. В Bambu Studio нет традиционной настройки «Рывок», как в слайсерах на базе Cura или Marlin. Принтеры Bambu вообще не используют классический рывок. Вместо этого они используют более современный метод управления движением, называемый «Отклонение соединения» (и дополнительное внутреннее планирование движения). Внутренняя логика отклонения соединения автоматически обрабатывает поведение на поворотах аналогично снижению рывка на других принтерах при настройке ускорения.

Настройки слайсера: типичный диапазон, подходящий для устранения ореолов

• Ускорение: 500–1500 мм/с²
• Рывок (Marlin): 5–8 мм/с
• Отклонение соединения: 0,02–0,05

Более низкие значения = более плавное движение.

Другие решения

Четыре представленных нами решения являются наиболее вероятными способами устранения призрака. Однако есть и другие способы решения этой проблемы с качеством печати:

• Используйте более жесткие пружины: одна из причин, по которой строительная пластина 3D-принтера может смещаться, — это ослабление пружин, которые позволяют выровнять платформу. Использование более жестких пружин поможет удержать строительную пластину в устойчивом положении, минимизировать вибрации при печати и сохранить ровность строительной пластины.
• Адаптируйте свою модель: наконец, доработка дизайна вашего отпечатка может помочь предотвратить появление ореолов. Если вы ограничите количество изменений направления в вашей модели, вы сможете значительно уменьшить появление ореолов на отпечатках.
• Модернизируйте свое оборудование: если это применимо к вашему 3D-принтеру, вы можете установить легкий экструдер или демпфер шагового двигателя. Вы можете установить скобы на раму, чтобы она меньше колебалась, или использовать линейные рельсы вместо роликов.

Предотвращение призрачного эффекта в долгосрочной перспективе

• Поддерживайте ремни в надлежащем натяжении
• Периодически проверяйте винты рамы
• Избегайте экстремальных значений ускорения
• Обслуживайте подшипники и ролики
• По возможности используйте input shaping