Печать фотополимерной смолой позволяет получать очень гладкие и невероятно точные 3D-отпечатки. Наши советы по печати смолой помогут вам для достижения наилучших результатов!
Печать смолой была первой изобретенной формой аддитивного производства. С момента своего первого появления в 90-х годах технология прошла долгий путь: некоторые машины используют лазер, перенаправляемый зеркалами, а другие — проектор или ЖК-экран. Мы можем печатать точные, но сложные модели с помощью относительно дешевых и простых в эксплуатации настольных машин.
Фотополимерная печать дает преимущество перед FDM-принтерами в плане точности и качества деталей. Между тем, калибровка и эксплуатация принтеров на смоле проще и они обычно требуют меньше обслуживания.
Эта технология часто используется в медицине и стоматологии для производства протезов, а также в различных областях машиностроения для быстрого создания прототипов. В последнее время появление более дешевых принтеров на основе ЖК-дисплеев позволило многим любителям начать погружаться в технологию печати на основе смолы.
Однако, несмотря на непревзойденную детализацию и жесткие допуски, печать на смоле далеко не всегда требует усилий. В этой статье мы рассмотрим несколько советов и рекомендаций по моделированию и настройке печати, работе с ошибками печати и последующей обработке детали для достижения наилучшего результата. Но сначала давайте посмотрим, как выглядят наиболее распространенные неудачи.
Информация
Работа с 3D-принтером может быть как источником радости, так и разочарования. Печать смолой не отличается от других и имеет свои слабые стороны. Но как определить возможные результаты? Вот краткое резюме:
- Отслоение слоев очень легко диагностировать: напечатанные слои расходятся в стороны, а не соединяются вместе.
- Отказ поддержки происходит, когда поддержка, призванная удерживать отпечаток на плаформе, не справляется с этой задачей. Это часто приводит к другим проблемам.
- Слои, прилипшие к листу FEP, будут блокировать прохождение света и препятствовать отверждению последующих слоев. Это часто является результатом отказа поддержки.
- Неприлегание к платформе приводит к тому же результату, что и отказ поддержки, но обычно происходит только на первых нескольких слоях.
- Шелушение — это дефект поверхности, в результате которого стены становятся шероховатыми на ощупь и имеют грубый или неровный вид.
Это лишь самые распространенные проблемы, с которыми можно столкнуться, и они могут относиться ко многим процессам печати на смоле (особенно SLA, DLP и MSLA). Причины включают в себя плохой дизайн детали, неподходящие настройки слайсера и чрезмерную силу приклеивания к пленке FEP во время печати.
Далее мы рассмотрим общие этапы 3D-печати с использованием смолы, а также представим другие проблемы и решения, которые могут возникнуть, так что оставайтесь с нами, чтобы узнать, как получить максимальную отдачу от вашего полимерного 3d-принтера.
Проектирование
Жизненно важной частью сообщества 3D-печати является обмен моделями с другими участниками. Но когда нужных файлов нигде не найти, единственный выход — разработать их самостоятельно.
Мы не будем рассматривать сам процесс проектирования (для этого вы можете ознакомиться с нашей статьей о начале работы с моделированием в Fusion 360). Вместо этого мы дадим дополнительные советы по адаптации ваших навыков проектирования к этой технологии.
Хотя было бы быстрее следовать произвольным допускам и размерным значениям, они также могут ограничивать или превосходить возможности некоторых машин. Это связано с тем, что различные принтеры для печати на смоле имеют разную точность, допуски и требования к конструкции. Например, при печати детали на ЖК-принтере допуски отпечатка будут отличаться. Это связано с тем, что свет проникает сквозь контуры изображения на экране, делая каждую стенку немного больше во всех направлениях. Но этого не происходит с DLP или SLA (у которых тоже другие требования и недостатки).
Но как это сделать на практике? Говорят, что деталь проектируется трижды: сначала в CAD-программе, затем в слайсере, затем при постобработке. Каждый из этих этапов влияет на конечный результат. Давайте начнем с первого.
Моделирование
При разработке моделей для печати из смолы вы можете следовать этим простым, но эффективным советам:
- Углы имеют решающее значение: Все выступы более 45° требуют определенной поддержки. Если модели не удается приспособить для соблюдения этого правила, более сложный подход заключается в том, чтобы наклонить и повернуть модель в такое положение, при котором большинство крутых углов будут учтены, а затем продолжить моделирование.
- Создавайте единую, непрерывную поверхность: Не оставляйте объекты плавающими или отделенными от основной модели. Это уменьшит необходимость в поддержке и, следовательно, увеличит шансы на успех с первой попытки.
- Подумайте, должна ли модель быть полой: Если модель должна быть размещена в определенной ориентации и рискует опрокинуться из-за недостатка веса, подумайте о том, чтобы отделить основание и сделать его более тяжелым.
- Рассмотрите возможность разделения модели на части: Вы не будете ограничены размерами принтера, если разделите STL-файл, и такой подход минимизирует затраты в случае неудачной печати.
- Переделайте модель: Когда вы лепите что-то в программе свободной формы, такой как Blender, конечный результат иногда бывает полон сломанных полигонов, открытых сеток и неконтинуальных плоскостей. Большинство слайсеров предлагают инструменты для ремонта (доступно множество онлайн и офлайн инструментов), и хорошей практикой является ремонт сетки перед подготовкой модели. Это обеспечит герметичность модели и ее готовность к выемке.
Если это слишком сложно сделать в CAD, некоторые из этих шагов можно учесть при нарезке.
Нарезка
В то время как основные изменения можно внести только в CAD, слайсер предлагает множество инструментов для манипулирования объектом.
Основная цель — подготовить деталь к печати путем поворота, добавления опор, углубления и добавления дренажных отверстий. Кроме того, многие продвинутые слайсеры, такие как Lychee и Formware3D, включают инструменты манипулирования сеткой для достижения больших допусков без необходимости доработки исходного файла.
Большинство принтеров работают на материнских платах CBD-tech и поэтому по умолчанию совместимы со слайсером ChiTuBox. Тем не менее, эти и другие принтеры будут работать и с Lychee. Помимо этих двух основных вариантов, есть производители со своими собственными слайсерами, в частности Anycubic, но многие рекомендуют отказаться от проприетарных слайсеров в пользу других вариантов.
Давайте начнем с самых распространенных операций, которые необходимо знать, чтобы нарезать модель для печати.
Ориентация
Это ключевой момент, когда речь идет о нарезке. Вы можете определить три приоритета при ориентации детали:
- Меньше поддержек: Правильная ориентация модели уменьшит количество крутых углов и, следовательно, потребность в поддержках.
- Сокращение времени печати: Чем ближе к платформе расположена деталь, тем меньше количество слоев и тем быстрее печать.
- Площадь поперечного сечения: В зависимости от наклона каждый слой будет иметь разную площадь, подверженную воздействию смолы. Чем она больше, тем сильнее будет усилие отслаивания листа FEP. Чрезмерное усилие может привести к прилипанию слоя к листу, отрыву отпечатка или отслоению последующих слоев.
Автоматическая ориентация (если она предусмотрена вашим слайсером) может быть полезной и безусловно более быстрой по сравнению с ручной, но она не идеальна. Всегда перепроверяйте результаты, прежде чем продолжить работу.
Автоподдержки и плоты
Искушение нажать на кнопку автоматической генерации без проверки может быть сильным. Конечно, алгоритмы автоподдержки отлично справляются с добавлением поддержки там, где это необходимо, но они не безошибочны. Всегда проверяйте наличие островков (незакрепленных частей модели, которые могут отделиться во время печати) и вручную добавляйте поддержки там, где это необходимо. Если предыдущая печать не удалась из-за недостаточной поддержки, увеличьте плотность или размеры структур (если это возможно, решетки — отличная идея).
С другой стороны, плоты легко активировать, и это отличный способ увеличить площадь поверхности для контакта, чтобы избежать несцепления с платформой.
Пустота
Это позволяет сэкономить смолу там, где она не нужна, но при этом всегда потребуется дренаж в виде небольших отверстий. Вы можете разместить отверстия там, где хотите, при условии, что все полые карманы (у некоторых моделей их может быть несколько) имеют хотя бы одно.
Размеры произвольны: Они должны быть достаточно большими для печати и позволять смоле и воздуху выходить, но достаточно маленькими (и хорошо расположенными), чтобы не влиять на внешний вид печати.
Масштабирование
Эта операция может существенно помочь в обеспечении точности размеров. Смолы часто дают усадку после полного отверждения, в результате чего конечная модель получается на несколько процентов меньше. Чтобы компенсировать это, можно увеличить масштаб модели. Неравномерное масштабирование также может помочь в компенсации светового обесцвечивания путем применения смещения в плоскости XY. В разных слайсерах эта функция называется по-разному.
Сглаживание
Это смягчает границы отпечатка, что может быть плюсом, если вы ищете более равномерную текстуру. В некоторых случаях это усиливает уже существующее световое пятно и приводит к тому, что деталь получается менее точной по размерам.
Настройки слоя
Наиболее важными настройками слоя, которые необходимо знать для печати смолой, являются высота слоя, время экспозиции и скорость подъема. Эти три настройки могут потребовать корректировки при смене типа смолы, поэтому обязательно проверьте рекомендуемые производителем настройки для вашего устройства. Вы также можете настроить эти параметры для сокращения времени печати, но это может привести к снижению качества печати и повышению риска сбоев в печати.
Как правило, большая высота слоя означает более низкое разрешение детали, но более быстрое время печати. Время экспозиции определяет, как долго каждый слой подвергается воздействию ультрафиолетового света. Более длительное время экспозиции можно использовать для функциональных деталей или деталей с выступающими элементами, где чрезмерное отверждение может быть полезным. Более короткое время экспозиции следует использовать для печати, когда важно запечатлеть отрицательные детали (такие как щели или гравированные элементы в миниатюре). Скорость подъема — это скорость, с которой платформа поднимается из ванночки со смолой после каждого отвержденного слоя, и ее следует уменьшить, если возникают проблемы с адгезией к платформе.
Подготовка принтера и смолы
Подготовка к печати на смоле очень проста и хотя большинство процедур выглядят одинаково, мы рекомендуем вам следовать руководству пользователя вашей машины. Тем не менее, вот хороший контрольный список, о котором следует подумать перед началом работы:
- Проверьте платформу: Правильно выровняйте платформу (которая часто является виновником многих проблем) относительно дна ванночки и убедитесь, что первый слой не слишком продавлен.
- Проверьте ванночку: Убедитесь, что на листе FEP нет разрывов, вмятин или непрозрачных мест.
- Проверьте смолу: Контролируйте температуру смолы и следуйте рекомендациям производителя.
Большинство смол требуют комнатной температуры около 20-25 °C для отверждения и надлежащей адгезии. Очень низкая температура окружающей среды может привести к отслоению слоев, проблемам с адгезией и вышеупомянутым высыпаниям. Если вы постоянно печатаете в холодной среде, подумайте о том, чтобы подогреть корпус принтера. Никогда не печатайте испорченной или старой смолой.
Что касается калибровки, то самым важным параметром, который необходимо правильно настроить, является время экспозиции. При неправильном значении смола не затвердеет должным образом или затвердеет слишком быстро. В обоих случаях расслоение является весьма вероятным результатом.
Постобработка
Постобработка отпечатков — это, пожалуй, самая трудоемкая операция и то, что многие называют недостатком печати смолой. На самом деле существует множество способов упростить или даже частично автоматизировать этот процесс.
Удаление поддержки
При снятии и очистке модели используйте нитриловые перчатки для защиты рук от смолы и маску для лица, чтобы не вдыхать отходящие газы. Набор ножей X-Acto №17 и №18 может работать лучше, чем шпатель, для снятия отпечатка с платформы, но работайте медленно, чтобы избежать сколов модели, и всегда направляйте нож в сторону от тела. Вы можете позволить излишкам смолы (включая смолу внутри полых моделей) стечь обратно в резервуар для смолы. Зачерпните излишки смолы с платформы для сборки с помощью скребка, а затем вы можете утилизировать остатки смолы.
При всем этом удаление поддержек, к сожалению, все еще остается только ручной работой. Тем не менее, важно удалить поддержки перед дальнейшим отверждением отпечатка, обращая внимание на все гибкие и хрупкие части. При удалении руками острые кусочки поддержек могут проткнуть перчатку, поэтому рекомендуется использовать ножницы и защиту для глаз (чтобы предотвратить разлет предметов после отрезания).
Существует множество других советов по удалению, но их эффективность нельзя назвать однозначной. Один из довольно популярных и распространенных советов — погрузить модель в горячую воду, чтобы легко удалить подставки. Как правило, это работает, потому что большинство фотополимеров, чувствительных к УФ-излучению, чувствительны к изменениям температуры до полного отверждения. К сожалению, это размягчает весь отпечаток, деформируя мелкие детали (такие как шипы, волосы, мечи и т.д.), и это не лучший вариант, если вы выбрали смолы, которые можно мыть водой. Мы рекомендуем экспериментировать и пробовать различные техники, чтобы найти то, что подходит вам лучше всего.
Очистка
Стандартная практика очистки заключается в промывке модели в изопропиловом спирте (IPA). Если модель полая и имеет сливные отверстия, дайте спирту частично заполнить модель, закройте сливные отверстия, а затем осторожно встряхните модель, чтобы промыть внутренности. Чем дольше вы оставляете модель в спирте, тем тусклее она становится, поэтому лучше, чтобы продолжительность промывки была очень короткой — не более 10 минут. Вы можете подержать модель в спирте и с помощью зубной щетки счистить излишки смолы, а затем дать модели стечь. Полученная деталь должна быть гладкой и не липнуть при прикосновении.
Поскольку во многих странах мира трудно достать IPA (и его нельзя использовать для ультразвуковой очистки), многие компании разработали свои собственные очищающие растворы. Среди наиболее известных — Formfutura EasyClean, решение Smart Clean от Moiin и Resin Cleaner 30 от PhotoCentric3D. Хотя IPA остается лучшим, некоторые смолы могут выиграть от промывки в специальном средстве. Кроме того, полезно перейти на смолу, которую можно смыть водой.
Если вы ищете более продвинутое решение для промывки, можно рассмотреть магнитную мешалку. Этот инструмент использует вращающееся магнитное поле, чтобы заставить магнитные капсулы, погруженные в изопропиловый спирт, перемешивать спирт во время промывки детали. Кроме того, существуют станции промывки и полимеризации «2 в 1», которые призваны упростить процесс и свести к минимуму беспорядок и необходимость ручного вмешательства. Далее мы рассмотрим их подробнее.
Полимеризация
Отверждение — важный этап в последующей обработке отпечатка смолы. После того, как излишки смолы смыты с поверхности, модели должны быть отверждены и застыть под ультрафиолетовым светом. УФ-лампа должна иметь ту же длину волны, что и используемая смола (обычно это 385-405 нм). В качестве альтернативы, если день солнечный, можно подвергнуть отпечаток воздействию солнечного света в течение немного более длительного периода времени, поворачивая его время от времени, чтобы равномерно осветить все поверхности.
Самодельная УФ-кабинка из картонной коробки, фольги и УФ-светодиодов позволит добиться отличных результатов, но иногда для оптимизации постобработки необходим переход на новый уровень. Комплекты для промывки и полимеризации обычно состоят из одного устройства, которое служит в качестве изопропиловой ванны и кабины для УФ-ламп. Они, как правило, имеют тот же размер, что и принтер, для которого они предназначены, поскольку обычно позволяют погружать и промывать всю платформу.
После очистки поворотный стол с УФ-лампой вращается и освещает деталь для полного отверждения. Многие модели предлагают циклы с таймером для получения стабильных результатов. Многие производители принтеров для печати на смоле продают станции промывки и полимеризации для каждой из своих машин или линейки принтеров.
После того, как печать готова к использованию или демонстрации, очень важно правильно поступить с остатками смолы и ПНД:
- Не выбрасывайте неотвержденную смолу в раковину, а утилизируйте ее в соответствии с местными правилами обращения с опасными продуктами.
- Полностью отвердите поддержки, прежде чем выбрасывать их в мусор, а еще лучше — утилизируйте их отдельно.
- Соберите все сточные воды или ПНД, использованные в процессе мойки и чистки. Утилизируйте их в соответствии с местными правилами.
- Независимо от ситуации, не выбрасывайте побочные продукты или отходы любого происхождения в окружающую среду.
