3D-печать для начинающих. Часть 1: Подготовка

24 Июл в 11:30

Добрый день, дорогие хабражители и мимокрокодилы! Так вышло, что в моем распоряжении оказался 3D-принтер (вернее, оказался еще полгода назад), и я получила возможность самолично проверить свои навыки подготовки моделей к печати. Да, я уже несколько лет подрабатываю тем, что делаю на заказ фигурки под печать и адаптирую уже существующие модельки, о чем упоминала иногда в цикле статей «Анатомия игры» и некоторых статьях о 3D без цикла. И сейчас хочу поделиться опытом с точки зрения человека, который без преувеличения почти полный ноль в плане электротехники и программирования.

Этот пост не является рекламой ни принтера, ни производителей филаментов, ни сервисов (хотя хотелось бы). Все приведенное здесь — лишь инициатива автора и иллюстрации.

Уж простите за качество иллюстраций. Телефон у меня не очень, да и фотограф из меня так себе, а из-за аварии проводки (случилась она до покупки принтера, не переживайте) и затяжного ремонта подвести еще свет не получается.

Данная статья будет полезна не только тем, кто планирует приобрести себе 3D-принтер, но и другим людям:

Тем, кто хочет заказать модель для печати
Тем, кто собирается делать модели под печать
Тем, кто печатает уже готовые модели, но в моделировании не особо силен

Ручка, блокнот, карандаш на месте? Тогда поехали! Цирковое представление в двух актах на вашем экране!

Флешбэки…

Мастер-модели для литья? Портреты деятелей науки? Персонажи для настольных кампаний?

Минутка воспоминаний. Вот некоторые примеры моделек, которые я делала. Кратко, чем эти модельки отличаются от обычной лепки или хард-сурфейс моделирования персонажей и предметов? Ну, собственно, база у них одинаковая: делаем основу, работаем с детализацией, смотрим, чтобы все было приятно глазу. Но есть ряд «но», о которых я подробнее расскажу позднее.

От D&D-миниатюр до фигурок по играм/аниме и советской символики

Если коротко, то вы должны позаботиться о двух вещах: детализации и масштабе. Обе зависят не только от хотелок заказчика, но и от возможностей принтера, на котором вы (или мастер) будете печатать. Многие вещи придется резать на куски, крутить относительно стола и заботиться о том, чтобы детали не сильно выступали от основной поверхности. Иначе получатся петли, сопли и прочие косяки нависания, которые придется либо фиксить руками, либо заботиться о дополнительных поддержках.

Фанерозой приказал долго жить, но немножко мерча у меня осталось. К счастью, развивается Биореактор, который догнал и перегнал.

Терминология

Слайсер (slicer) – программа для подготовки моделей к печати (настройки, нарезки, расстановки поддержек и т. п.). Для каждого крупного производителя 3D-принтеров существует свой слайсер, а также есть несколько универсальных программ, среди которых наиболее популярными являются Cura (бывший слайсер Ultimaker, вышедший в народ) и Orca slicer (по сути, модификация Cura). У каждого слайсера есть плюсы, минусы и настройки профиля. Для каждого принтера необходим свой профиль, чаще всего уже встроенный в фирменный слайсер. Использование другого профиля в лучшем случае приведет к ошибкам в печати из-за разницы в размерах стола и настройках осей (у некоторых принтеров столик подвижный, у некоторых только каретка и т. п.), в худшем — к поломке оборудования. В слайсер можно загружать модели в формате STL, OBJ и некоторых других, вращать их, настраивать масштаб и на выходе получать GCode-файл с послойным построением. Именно этот формат «кушают» большинство принтеров.
В слайсере можно посмотреть и настроить скорость печати, высоту слоя, заполнение и расход пластика (а некоторые еще и примерную себестоимость покажут).
Адгезия – «прилипание» пластика к столику. Чем лучше адгезия, тем меньше вероятность, что модель «поедет», испортив всю последующую печать модели. Но слишком большая адгезия приводит к повреждению модели и стола при отрывании. Впрочем, проблема слабой адгезии встречается куда чаще. Чем большая площадь модели касается стола, тем лучше. У различных пластиков (и даже пластиков разного цвета с одной и той же основой) этот показатель может сильно отличаться. Улучшить прилипание можно заменив столик (на акриловый или стеклянный для PLA и PETG), сгенерировав рафт или используя адгезивный клей. Ни в коем случае не используйте советы из интернета с ПВА, пивом, лимонным соком и прочими лайфхаками! Это испортит принтер, столик и модель! Лучше сразу отдать триста рублей на специальный адгезивный клей и не мучаться.
Заполнение (infill) – параметр, отвечающий за внутреннюю структуру печатаемой модели с замкнутым контуром. Заполнение влияет на прочность и вес изделия, а также на качество верхних слоев. Паттерн (рисунок) заполнения может быть разным — от простой квадратной сеточки до пчелиных сот и чередующихся гироидных структур (от gyroid — фигура, представляющая собой простейшее подобие фрактала). От типа и процента заполнения также зависит скорость печати и расход пластика. Когда я печатала маску, то передние детали были с гироидным заполнением, и хотя обладали завидной прочностью, печатались очень долго. Тогда как более массивные рога с обычной сеткой отпечатались за несколько часов.
Поддержки (support) – сгенерированные в слайсере (или заранее спроектированные в 3D-софте для моделирования) поддерживающие конструкции, облегчающие печать нависаний, мостов и просто сложных конструкций модели. Они могут быть как в виде простых прямоугольных колонн, так и в виде ветвящихся древовидных структур. В большинстве своем вам хватит 1-2 поддержек, но в некоторых случаях придется генерировать дерево. Стоит учитывать, что на поддержки также идет расход пластика, хоть и меньший вследствие меньшей плотности.

Адгезивные поддержки: столбчатые с бримом и древовидные на рафте.
Адгезивные поддержки — специальный тип поддержек, призванный улучшить прилипание модели к столу и общую стабильность. Самый лучший из них – плот или рафт (raft), плотная многослойная подложка по контуру примерно соответствующая модели, но расход на него велик, а отрывать от него изделие бывает сложно (особенно любящие спекаться шелковые пластики и трескающийся PET-G). Неплохо работает brim, создающий несколько концентрических линий, примыкающих к первому слою модели, что сильно облегчает, например, печать острых углов. Изредка используют lace, практическая ценность которой, на мой личный взгляд, почти равна нулю.
Нависания — выступающие над «стенками» детали без опоры. Чем больше угол между нависанием и основной боковой поверхностью, тем больше вероятность появления косяков печати: петель, сползаний, провисаний и прочего.
Мосты — линии, не касающиеся стола/подлежащих слоев и соединяющие две части модели. Как правило, мосты стараются либо делать как можно короче, либо ставят под них поддержки.
Каретка — подвижная часть принтера с печатающей головкой (соплом).
Стол/пластина (build plate) – часть принтера, на которой идет печать. К ней адгезируется первый слой.
«Фарш» или «лапша» – так называют случаи ошибок печати, когда филамент вместо ровных слоев хаотично выдавливается по всему столу, часто следуя за кареткой.
Articulated / flexible / jointed – разные названия подвижных моделей.

Тактико-технические характеристики

Для начала, что вообще такое 3D-принтер и какой есть у меня?

Историческая справка.
Сами по себе 3D-принтеры технически являются ЧПУ-станками наподобие фрезы (с точки зрения такого дилетанта, как я). Только в отличие от фрезы, они не отсекают лишнее от чанка (куска) материала, а наращивают его сверху. Прародителем 3D-принтеров современного образца были… обычные печатные станки чернилами по бумаге. А непосредственным предшественником — устройства для стереолитографии. Хотя первыми в этом деле были французы Оливье де Витте, Ален ле Мехо и Жан-Клод Андре, подавшие в 1984 году патент на стереолитограф. Им не повезло.

Почти одновременно в 80-е разработкой фотополимерной печати занимался японец Хидео… нет, не Кодзима, Кодама. но и ему не повезло. А повезло одному американцу. В 1984 году Чак Халлсоздал первопредка современных фотополимерных принтеров: в лоханку тонким слоем заливали фотополимерную смолу, которую спекали ультрафиолетовым лазером, потом сверху наносили еще слой, и повторяли до победного. Однако смола дорогая, да к тому же при запекании выделяла опасные летучие вещества, ультрафиолетовые лазеры стоили баснословных денег (в основном из-за системы накопителей и конденсаторов). Со временем технологию доработали, но смола и принтеры для нее все еще дорогие и вредные. Впрочем, точность и качество печати впечатляет, и большая часть фигурок для миниатюр делают именно на фотополимерном принтере.

К 1988 году литографы Чака Халла отправились в серийное производство, и в том же году появились (вернее, были запатентованы) еще два метода объемной печати: порошковый и наплавительный.

Карл Декарт представил порошковый принтер : в лоханку насыпали специальный порошок, а сверху по направляющим ползала каретка с лазерной головкой. Лазер спекал порошок по заданной траектории, а специальная щетка «наметала» пыль для нового слоя. Но тогда люди еще не придумали, как его использовать для чего-то кроме промышленного прототипирования, высокой точностью деталей он не отличался, да и работа с ним была сложной, долгой и дорогой по материалам и электроэнергией (лазерная головка это вам не детская игрушечная указка). Впрочем, для прототипирования его используют и сегодня, в качестве порошка используя смесь из композитных материалов (металл, карбон, керамосодержащий пластик и т. п.)

Ну и третий, самый популярный среди частников, метод — наплавительный. Пластик разогревают до жидкого состояния и подают под давлением через узкую головку-сопло. Головку на каретке или столик под ней перемещают, оставляя след из пластиковой нити. Просто и без изысков, а главное — дешево: не надо раскошеливаться на дорогущие лазеры, порошки и токсичную смолу. Не подумайте, я не хейтер смолы, просто с точки зрения обывателя без отдельного гаража и балкона, смола — не лучший выбор.

Были и другие технологии. Например LOM или ламинарный принтер: принцип его действия подразумевал наслоение материала (чаще всего, пластиковой пленки), вырезку по контуру с помощью лазера и сплавление нового слоя с предыдущим благодаря нагреву. Звучит сложнее, чем кажется на первый взгляд, хотя себестоимость материалов значительно ниже конкурентов. Или SGC, суть которого в том, чтобы из фотополимерной смолы выплавить барьерный слой, куда тут же наносится слой воска для поддержания стенок, а затем наплавляют новый барьерный слой. В конце получается пустотелая фигура с воском, который можно легко удалить небольшим нагревом. Но стоит оно еще дороже.

А Халл в 1995 году получил премию Ранка за вклад в развитие технологии, и еще несколько премий в течение жизни. Кстати, в этом же году всем устройствам стереолитографии было присвоено общее наименование «3D-принтер».

Итак, на сегодня самыми распространенными среди обывателей являются две технологии: фотополимерная и FDM.Фотополимерная печать подразделяется на три ветви:

SLA или классическая стереолитография по технологии Халла. Чан с фотополимеркой, которую засвечивает УФ-лазер. Она существует в двух вариантах: классическом (лазерная головка сверху, столик находится внизу и по мере печати погружается глубже) и перевернутом (лазер отделено от бассейна прозрачной пластинкой, на которую сверху наливается фотополимер, а столик отъезжает вверх, вытаскивая за собой модель). Плюсы ее в высокой, буквально ювелирной, точности, а минусы, как было сказано под спойлером, в дороговизне принтера и материалов и токсичности большинства смол.
FDM или наплавительная, которую все знают как «печать прутком». Пластиковый пруток (филамент) подается в нагревательную камеру (как правило, установленную на подвижной каретке), или сразу в нагретое сопло и печатается линия за линией, постепенно застывая на воздухе. Ширина линий задается диаметром сопла и настройками подачи/давления. Плюсы в дешевизне принтеров и материалов к ним (а также в производстве этих материалов), минус — невысокая точность печати.

FDM-принтерам для печати нужна нить — филамент диаметром обычно 1.75 мм (такой уж прижился, хотя существуют и другие). Филамент изготавливают из пластика трех основных типов: ABS, PLA, PETG и их производных.

ABS (акрилонитрилбутадиенстирол) — один из самых распространенных пластиков. Из него делают корпуса для бытовой техники, компьютеров, части автомобилей, судов, мебели, канцелярии и т. д. Он достаточно прочный относительно других пластиков, его легко производить и придавать ему форму. Плавится при температуре от 100 до 110 градусов Цельсия.

Однако у него есть ряд проблем.

Первая — он матовый непрозрачный (в естественном состоянии желтоватый), и добиться ярких цветов, а тем более прозрачности, без примесей не получится. А примеси могут сильно влиять на прочность.
Вторая — он колется. Думаю, люди постарше сразу вспомнят дешевые оранжевые ручки, которые от малейшего усилия зубов и пальцев разлетались мелкими острыми осколками.
Третья — он желтеет, особенно на солнце, и со временем становится все более хрупким. Обладатели старых компьютеров и бытовой техники белого цвета это тоже хорошо знают.
Четвертая — он усаживается при остывании, некоторые виды сжимаются на 5-8%, а некоторые — до 15%. Это грозит расхождением в деталях и отставанием модели от стола.
И пятая — он выделяет ядовитое вещество (акрилонитрил) при нагревании. Конечно, при 3D-печати количество одновременно нагретого пластика невелико и отравиться им проблематично. Однако это стоит учитывать.

В среднем цвета у ABS более сдержанные, чем у других пластиков. Это особенность оригинального мутно-желтого пластика.

Интересный факт:детальки конструктора LEGO раньше изготавливали именно из ABS-пластика. А при обычных условиях и без солнечного света он может храниться веками. Так что если вдруг настанет Судный день, лего-детальки пролежат на складах еще тысячу лет.

PLA (полилактид, полимолочная кислота) — второй самый распространенный пластик, который используют в пищевой промышленности, медицинском протезировании, производстве игрушек, одноразовой посуды и прочем. Средняя температура плавления 170-180 градусов. Он считается одним из самых безопасных пластиков и подвержен биоразложению, так как производят его из природного сырья (в основном, отходы производства сахара и мелассы). Но это же делает его и менее стойким и долговечным, чем ABS. Но и более прочным — PLA обладает некоторой гибкостью благодаря своему строению и меньше ломается. Усадка у него незначительная, и он хорошо дружит с различными примесями и красителями, благодаря чему существует примерно бесконечное число вариаций прутка — от однотонных и прозрачных до шелковых трехцветных.

Большая часть разноцветных, шелковых и радужных филаментов — это PLA.

PET-G (полиэтилентерефталатгликоль) — третий самый распространенный пластик. Модификация PET-пластика, который используют для производства тары (бутылок, упаковок, контейнеров). Температура плавления — 180-240 градусов в зависимости от примесей. Он жесткий, достаточно прочный и хорошо пропускает свет, но практически не разлагается и подвержен усадке и выгоранию. Чуть позже я поделюсь своим опытом печати PLA и PET-G.

PET-G пластик хорош своей прозрачностью и термостойкостью. Ну и с красителями типа металлик дружит неплохо.

Есть и другие виды материалов (SBS, нейлоновая нить, карбоновые композиты), но они либо дороже, либо реже встречаются и не могут похвастаться большим разнообразием.

Сбыча мечт

Принтер я хотела очень давно (лет эдак с 13-15), но в то время это все еще было вещью «для избранных» или рукастых, способных из мусора с автомобильной свалки и конструктора для робототехники собрать спутник на ядерной тяге. Настройка и подготовка требовали навыков не столько моделлера, сколько программиста. Но время шло, технологии совершенствовались (сколько раз я это уже написала за все статьи?!), и на рынке стали появляться принтеры, способные печатать «искаропки», то есть практически сразу после сборки, без перепрошивок, спаек и долгих обкатов настроек.

Вот в таком наборе он приезжает

Особенно цены на FDM-принтеры посыпались последние пару лет: на рынок выкатились массовые модели, которые печатают сразу 2-3 филаментами без переоснащения (мультиэкструзионные принтеры), и стоимость обычных односопельных моделей стала сравнимой с месячной зарплатой бюджетника. Так что поднакопив, мы с сестрой таки исполнили мечту детства.

Принтер новый и спустя полгода в защитном барьере из коробок с небольшими модификациями. Один из минусов того, что он находится в жилом помещении — пыль, которую приходится регулярно счищать, особенно с подвижных частей. Тут, конечно, не обойтись без WD и литола. Но мастерской, балкона или гаража у меня нет.

Creality Ender V3 SE — один из самых дешевых FDM-принтеров в мире. Его стоимость в РФ составляет около 15-17к деревянных в зависимости от того, на каком маркетплейсе и с какой доставкой вы его покупаете. Естественно, у нас его не производят, а везут преимущественно из Китая, где их тысячами хранят на складах.

Область печати чуть больше 20 на 20 см, магнитная гибкая пластина в качестве стола, сам стол подвижный: каретка может перемещаться только влево-вправо/вверх-вниз (по осям X и Y).

Перемещение вперед-назад (по оси Z) осуществляется столиком. В этом есть свои плюсы и минусы (например, уход за направляющими), но это позволяет экономить место в коробке и на столе. Сама каретка и стол двигаются благодаря ремням, управляемым с помощью маленьких моторчиков, а движение каретки по вертикали достигается за счет вращающихся винтовых колонн. Переключение моторов иногда щелкает (особенно при долгой печати без смазки), но сам принтер позиционируют как тихий. Тихий может и тихий, но спать под него не очень комфортно.

Можно найти и более дешевые образцы (за 9-12к), но область печати в 10 см и общее качество изделия совсем не радуют — разве что ребенку поиграться:

Creality позиционируют себя как Евангелисты 3D-печати, несущие технологию в массы, своего рода техножрецы. И сложно с ними спорить — они выпускают уже не первую линейку бюджетных и упрощенных машин. Таких, с которыми справится даже чайник вроде меня.

Принтер приехал хорошо упакованным а, главное, практически собранным — оставалось только установить раму с кареткой на основу со столиком и закрепить четырьмя болтами. Ну и питание воткнуть. Самое то для людей со страхом что-то не так собрать или поломать при сборке и подключении (как я). В комплекте шел наборчик запчастей (сопла), ключи и отвертка для болтов, флеш-карта с переходником для моделек, бокорезы и пробный пруток пластика. Про бокорезы я объясню позднее.

Ну и все — вы готовы к печати:

На флешке была копия оригинального приложения для подготовки моделей и пробная модель в готовом для печати формате. У меня был восточный кот на счастье.

Запуск и работа

При первом запуске принтер немного пошумел, попах свежим пластиком, но принялся за работу. В инструкции перед печатью было сказано запустить средство калибровки стола. И, боги всемогущие, это самая лютая имба!

Поясню: качество печати и прилипание модельки к столу напрямую связаны с кривизной столика в области печати. В более ранних принтерах приходилось вручную менять кривизну стола, буквально откручивая или перекручивая гайки крепления, а потом еще учитывать высоту сопла над столом при начале работы. Здесь же вы нажимаете одну кнопку, и принтер сам (САМ!) избавляется от излишков пластика на сопле (если таковые имеются), нагревает столик и сопло до средней используемой температуры (ибо в зависимости от тепла кривизна и высота могут немного отличаться на сотые доли миллиметра) и проверяет стол в 16 точках, касаясь его специальным сенсором. После этого он выводит на экранчик результат измерения.

Если отклонения приемлемые, то они обозначаются зеленым, если значительные — желтым, и тут уже стоит напрячься. Ну а красные заставят вас все равно брать отвертку, лезть к болтикам для исправления и запускать калибровку заново. После замены столика лучше запускать калибровку заново. Перед каждой новой сессией печати принтер сам (СНОВА САМ!) проверяет высоту стола сенсором, после чего в это же место тыкает соплом и вычисляет разницу, которую потом учитывает при печати первых слоев. Это, я считаю, прорыв — ранее эту разницу приходилось вбивать вручную (или искусственно задавать, подсовывая бумажки и платки во время проверки высоты).

После проверки кривизны стола можно приступать к печати. Начинают обычно с тестовой модельки на флешке или с кораблика Benchy. Второй считается одной из лучших тестовых моделей, так как позволяет проверить и адгезию, и печать нависаний, и качество слоев, и заполнение, и финальные слои, и арки с мостами…

Benchy уже успел стать культовой моделькой и обзавестись парой сотен модификаций

Где найти модельки

Забавный факт: я много лет планировала, что именно я отпечатаю и в какой последовательности, сохраняла на жесткий диск модели и делала свои, но в результате пару месяцев не печатала практически ничего даже из тех, что сама делала на заказ.

Ну, ладно. Вы провели калибровку и напечатали самую первую модельку (чаще всего это тестовая модель, приехавшая вместе с принтером). Где взять еще? Самый очевидный, но сложный вариант — сделать самому. Но для этого вам понадобятся как минимум специальные навыки работы в 3D-редакторе, как максимум — опыт. Поэтому вот список сайтов с самыми большими библиотеками моделей для печати. Некоторые из этих моделей придется покрутить в слайсере, порезав и сделав поддержки, другие же почти готовы к отправке сразу в GCode.

UltiMaker Thingiverse — один из самых крупных, а главное, удобных и оптимизированных сайтов, изначально созданный под линейку UltiMaker. Все модели на нем абсолютно бесплатны, а многие еще и открыты к созданию модификаций и коммерческому использованию (проверяйте описание моделей, там зачастую еще и рекомендуемые параметры печати). В описании моделей можно найти примеры печати, комментарии и список ремиксов (переделок). Качать можно без регистрации.

Cults 3D — второй по наполненности сайт с 3D-моделями для печати. Однако учтите, что помимо бесплатных, значительную часть там составляют платные модели (особенно артикулируемые), а сайт российские карты не принимает. Для скачивания даже бесплатных моделей потребуется регистрация, а сам сайт часто зависает при открытии более чем одной вкладки (особенно на телефоне).

Printables for Prusa — сайт моделей для принтеров серии Prusa. На нем очень много файлов, но многие дублируются с Thingiverse.

MakerWorld — файлы для MakerBot и Bambu Studio, однако модельки с него можно использовать и в других принтерах и слайсерах (хотя некоторые не без танцев с бубном).

Mito3D — сборник, на котором отображаются модельки с других сайтов (в том числе, платные). По клику на иконку вы переходите на сайт-оригинал. Сам Мито иногда зависает (вследствие особенностей строения), но в целом позволяет оценить разнообразие.

Забавный факт. Начинающие печатники почти всегда стремятся найти артикулируемые (то есть, с подвижными частями) модели (чаще всего драконов виде цепочек) и часто разочаровываются в принтере или моделях. Происходит так потому что люди хотят все и сразу, но редко вникают в тонкости печати с самого начала. Подвижные модели (articulated / jointed / flexible), будь то сова-пружинка, геккон на магнитах или цепная змея, требуют очень большого внимания при подготовке к печати и во время самой печати.

Разумеется, в теории можно найти модельки на любых агрегаторах — от Sketchfab до Turbosquid, но в абсолютном большинстве их не получится сразу отправить в слайсер по разным причинам: незамкнутая поверхность, грубые полигональные грани, отсутствие толщины и т. п. То же самое можно сказать и об игровых моделях: прежде, чем отправить их на печать, придется много и усердно поработать.

А еще лучше, иметь под рукой 3D-редактор, бесплатный (Blender, Metasequoia) или платный (ZBrush, 3Ds max), чтобы иметь возможность поправить модель перед печатью или в случае проявления ошибок. Да и позу часто нужно поменять… Но об этом позже. А сейчас к тому, какие проблемы могут встретить вас в начале.

Ошибки и фейлы печати

Иногда печать рушится, и в лучшем случае у модели «едут» слои, смещаясь друг относительно друга, а в худшем — модель превращается в фарш, который затем таскается по всему столу с риском сломать каретку. И все фейлы можно разделить на две большие категории: ошибки печати и ошибки печатника.

Ошибки печати — непредсказуемые случайности, которые в большинстве своем не зависят от человека напрямую. Например, отклеился кусочек модели от стола, случайная фрикция вошла в резонанс и сместила один из слоев, внезапный сквозняк повлиял на усадку модели, пузырек или примеси в филаменте и т. д. Но есть и более необъяснимые случаи, когда при оптимальных настройках печать одной и той же модели три раза к ряду пошла прахом, а на четвертый она отпечаталась нормально. Чудеса да и только.

Во время печати внезапно уехала часть модели. Как выяснилось, один из кусочков гироидного заполнения задрался и зацепился за сопло, а из-за легкого сквозняка отклеилась база, несмотря на толстую подложку в виде брима. Увы, и так бывает. Последующие детали печатались с лучшей защитой, повышенной температурой стола и без жалости к 3D-клею.

Бывает, что пруток перекручивается. Это может быть как криворукостью при установке, так и проблемой заводской намотки на катушку. Иногда это приводит к дефектам линий, пробуксовываниям пластика и сдвигам слоев. Особенно обидно, когда ваш двух- или трехцветный филамент внезапно разворачивается на 90 градусов и делает кривую полосу другого цвета посередине изделия. Кстати, при резких перепадах объема и рельефа цвет тоже может резко меняться.

Справиться с ними помогут только ваша внимательность к деталям (вроде проверки окон и стабильности стола, на котором стоит принтер) и скорость реакции: если печать идет не по плану, лучше сразу остановить принтер.

Случилась случайность и пара поддержек съехала со своего места, нагадив лапшой. Однако другие устояли и в целом удержали слои.

Ошибки печатника (или моделлера) возникают особенно часто на первых порах, но и опытный человек от них не застрахован:

Вот вам типичный пример ошибки 2-в-1: слишком маленький масштаб и перебор с поддержками. Часть дракона в длину около 15 см (при минимальной норме для такой детализации 30), что слишком мало для такой модели, а поддержек слишком много, и они слишком плотно стоят, так что отламываются вместе с деталями.

В первую очередь, это ошибки настройки температуры. Когда на модели при печати появляются дефекты (особенно с новым пластиком), чаще всего это неправильно подобранная температура. На коробках и катушках почти всегда пишут рекомендуемую, но диапазон бывает градусов в 20-30, и все равно придется подбирать вручную или при помощи тест-колонок в слайсере. В противном случае вы получите «сопли» (нитки и паутинки между отдельными частями), неровные слои и в перспективе — низкую адгезию.

Я прочитала много форумов, где люди делятся советами по настройке температуры сопла и стола (да, стол тоже приходится подогревать), но по итогу каждую катушку нужно проверять самому. Так, PET-G считается одним из самых нетребовательных к температуре стола, его адгезия хороша и по совету его можно печатать даже на холодном, но по факту мне пришлось все же делать температуру около 75 градусов и вдобавок использовать 3D-клей, ибо к родному столику он адгезировался очень плохо (если говорить приличными словами).

Еще одно: когда вы идете гуглить, как справиться с паутиной, первое, что вам советуют — изменить настройки экструзии (выдавливания, в прошивке принтера или слайсере). Но я этого делать не советую, так как с изменением экструзии вы, скорее всего, получите проблемы со слоями и заполнением. Тогда как изменив температуру в сторону большей или меньшей буквально на пару градусов, вы решите большую часть проблем. Так было с PET-G пластиком при печати ксеноморфа и маски. Стоило чуть температуру чуть поднять в одном случае, и опустить в другом, как качество печати возросло. А еще PET-G меняет свою прозрачность в зависимости от того, какая температура была и как быстро остыл пластик.

«Сопли» PET-G-пластика на тестовой версии маски.

Часть температурных проблем можно решить не только настройками стола и сопла, но и настройками обдува и изоляцией области печати. Мой принтер стоит на столе у окна, и поначалу я не могла понять, почему пластик сильно задирается, отстает и на нем видны грубые следы. Оказалось, что дело в микросквозняке, и проблема почти исчезла после установки барьера из двух коробок. Вообще для 3D-принтеров есть специальные кожухи, но тратить на один такой треть стоимости агрегата мне не хотелось. Впрочем, я уже приобрела рейки и пару метров парниковой пленки, так что этим летом сделаю кожух в стиле хенд-мейд.

Разница в температуре печати на примере PET-G пластика (Yousu natural). У PLA разница не так очевидна. Рекомендуемый для этого филамента диапазон температур: 210—260, скорость 50-80 мм/сек, температура стола 0—70. По итогу печаталось на 230-245, температура стола 65—75 с 3D-клеем, на скорости едва ли 30 мм/сек.

Ошибки адгезии также часто приводят к фейлам. Они могут быть как следствием примесей в пластике, так и формы модели. Чем больше поверхность соприкосновения со столом, тем лучше адгезия.

У бедного лицехвата уехал слой, из-за чего одна лапка не сгибается вовсе, а другая сгибается только в 2 местах.

Площадь можно увеличить, повернув модель в слайсере или добавив поддержек, а также сгенерировав рафт. Чаще всего опытный печатник видит необходимость рафта сразу же, как открывает слайсер. Однако иногда он может понадобиться и там, где не ожидаешь. Например, с мини-лицехватом и ксеноморфом пришлось сделать рафт, хотя касание было приличным.

Мини-крокодильчик на плоту (raft). Хотя плот был необязателен, я перестраховалась на новом пластике.

Ошибки масштаба — от них не застрахован никто. Особенно когда вы работаете в других софтах, не предназначенных для высокоточного моделирования (например в Zbrush). Плюс масштабы полей моделирования даже с одними и теми же настройками метрик при импорте в другой софт также могут различаться. Вот как пример, один и тот же шарнир, экспортированный из ZBrush в разное время без изменения настроек экспорта и импорта. Разница почти в два раза.

Частая проблема ZBrush — изменения масштаба при импорте-экспорте. И починить это никак нельзя, ибо все настройки я не трогала.

Особенно остро этот вопрос касается составных и подвижных моделей, а также моделей, печатающихся по кускам для последующей сборки:

Должен был быть стык в стык, ибо резался в слайсере, но усадка сказала «Неть». Самое интересное, примерно половина стыков таки сошлась.

Частный случай ошибки масштаба — неучтение усадки. Как говорилось выше, разные сорта и типы пластика усаживаются по-разному. Кроме того, разные формы также усаживаются по-разному. Вот, например, плечевой шарнир из трехцветного PLA.

Голова другая, но с этой тоже ничего XD

Толстостенный плечевой сустав тела усел немного, благодаря чему шарнир, хоть и со скрипом, но помещался. А вот плечо усело сильнее, и шарнир уже не стыковался. Пришлось печатать шарнир на пару процентов меньше, и он тоже несколько подусел, из-за чего в плечевом суставе он немного болтался, и пришлось ставить все же большой.

Ошибки скорости печати — каждый тип пластика отличается не только температурой плавления, но и оптимальной скоростью печати. Некоторые пластики быстрее застывают, некоторые медленнее. Одни хорошо схватываются, другие отстают слой за слоем или начинают слегка задираться. Оптимальная скорость для большинства PLA-пластиков — 80-120 мм/сек, для PET-G лучше не поднимать больше 50 мм/сек.

Какие-то можно печатать быстрее, какие-то медленнее. Нижние слои лучше печатать медленнее (для этого в слайсерах есть даже специальные настройки), а заполнение — чуть быстрее, чем периметр (стенки модели). На моем принтере есть возможность регулировать скорость и температуру в процессе печати: если я вижу, что слои ровные, то могу чуть ускорить, если слышу, что сопло цепляется за быстро остывающие слои, то уменьшаю.

Одна и та же деталь с разной скоростью печати. В первом случае на дефолтных настройках вышел фарш, во втором за счет уменьшения скорости поддержки даже без рафта справились. Хотя сейчас я бы сделала разрез между лобной частью и рогами — это спасло бы от некоторых мелких недочетов.

Ошибка влажности — пластик, особенно PLA, очень любит набирать влагу. Свежий, с завода, он даже немного маслянистым ощущается. Такой пластик пузырится при нагреве, издавая характерное щелканье, и приводит к дефектам печати от пропусков и пунктиров до затора в сопле. Узнать, мокрый ли пластик, можно по тому самому тихому щелканью, как от газировки, и по пузырькам и пропускам на тестовой полосе перед печатью. Лечится это сушкой. Есть специальные сушилки, но мне хватает открыть его и оставить на пару дней в комнате рядом с компьютером и принтером. Так он высыхает достаточно быстро и становится пригоден к печати.

Большая часть пластика поставляется в герметичной вакуумной упаковке, и осушитель внутри не гарантирует готовность пластика. Лучше продырявить упаковку и дать ему «подышать» пару дней прежде, чем начнете печатать. Главное, не пересушить — неиспользуемый пластик лучше убрать в более или менее герметичный пакет или коробку.

Спекание частей — актуально для печати сборных и артикулируемых моделей, а также для излишне большого количества поддержек. Большинство из тех, что вы найдете на Сингиверсе, уже сделаны с учетом свободы и спекания, поэтому зазоры будут вполне печатаемыми, если вы не уменьшите масштаб. Но если делаете модель сами, то убедитесь, что зазор не меньше 1 мм. Иначе получится как у меня: шелковые PLA (особенно почему-то вот этот, черно-зеленый) спекся в местах сочленений и сломался при попытке его пошевелить. Иногда приходится жертвовать красотой в угоду функции.

Сначала я планировала сделать эти детали цельнопечатными, обеспечив артикуляцию подобием шарниров. На другой модели это прокатило. Но шелковый черно-зеленый PLA оказался более текучим, и спекся так, что при попытке пошевелить сломался. Можно, конечно, помучаться с гравером, поливиниловым клеем и металлическими кольцами, но я переделала его полностью, сделав шарниры отдельными моделями. Но пластик жаль.

На всякий случай еще раз повторю: для многих, если не всех, пластиков параметры печати вам придется выбирать вручную и пробовать их особенности на собственном опыте! Например, светящиеся пластики с люминофором очень хрупкие, шелковые гибкие, но могут спекаться, базовые и бесцветные в среднем обретают большую жесткость в течение недели в сухом помещении и т. д. Много еще разных проблем и подводных камней встретят вас на этом пути, и главный из них — цена на филаменты. Но перейдем непосредственно к моделям.

Арсенал

Необходимый минимум, что вам понадобится. Не все сразу, но со временем.

В принципе, ничто не мешает начать печать как есть, «искаропки». Но если вы займетесь этим всерьез, то вот список из джентльменского набора печатника:

Кусачки-бокорезы, чем уже тем лучше. В идеале пара видов, включая «щуку» (кусачки с узкими длинными лопастями без лезвий).
3D-клей на основе спирта (изопропанол и комплекс полимеров) для адгезии. Температурные режимы и способ применения обычно указаны в инструкции.
Акриловая или стеклянная пластина на столик (идеально для PLA) для ровной поверхности и лучшей адгезии, ибо родной со временем сильно деформируется. Закрепить ее можно канцелярскими зажимами.
Литол (антифрикционная смазка) и WD (смазка-очиститель). После десяти маленьких печатей или двух больших вы услышите шум. Чаще всего это трение подвижных частей, за которыми нужен уход тем более тщательный, чем чаще вы используете принтер. И, конечно, в жилых помещениях, да еще с животными, забиваться он будет с колоссальной скоростью.
Тряпки (желательно хлопок, не фланель!) для сухого и влажного протирания и удаления смазки.
Род слот (Rod Sloth) — что-то вроде щипчиков для очистки вертикальных шнеков. Где его купить, я не знаю, но его бесплатную модель легко найти и распечатать на том же принтере.
Клей на основе поливинилацетата (обычный «Титан»). Он хорошо склеивает PLA и PET-G пластики, последний даже лучше.
Дихлорметан — растворитель для PLA и PET-G пластиков, которым можно намертво срастить части модели. О нем я расскажу позднее. ПРИМЕНЯТЬ ТОЛЬКО ПОД НАБЛЮДЕНИЕМ ВЗРОСЛЫХ! А лучше вообще не трогать. На замену ему советуют ацетон, но дихлорметан недорогой и продается в автомобильных отделах.
Дремель или гравер (мини-агрегат наподобие дрели) с насадками для ошкуривания, сверления и полировки. Позже я покажу, где он сильно помогает. Для больших моделей можно и разнозернистую наждачку.
Ящик, куда будете складывать неудачи и отколотые поддержки (с крышкой, чтоб собака или кошка не растащила фарш и поддержки от сладко пахнущего PLA).
Запас терпения и свободного времени обязателен.

Покраска
Для рисования вам понадобятся акриловые краски, акриловый грунт (для выравнивания/перекрытия цвета филамента), акриловые маркеры. Акрил очень хорошо ложится на PLA и PET-G. В качестве грунта и базового цвета можно использовать автомобильную акриловую краску и акриловый лак. Обычный лак для ногтей тоже подойдет, но он сшелушивается, так что используйте его только для моделей, что должны стоять на полке.

Спиртовой маркер VS акриловый. Акриловые растекаются чуть меньше за счет густоты и меньшей летучести.

С маркерами следует быть осторожным: многие из них любят растекаться по модели в щелях между слоями, создавая не очень эстетичные потеки, особенно на полупрозрачных и светлых пластиках. Подробнее об этом я расскажу в части про постобработку.

Промежуточный итог

Надеюсь, что получилось не слишком сумбурно. Мысли всегда скачут, когда речь заходит о любимом деле.Некоторые моменты я упомянула вскользь, но не переживайте — на подходе вторая часть с более развернутым разбором. В ней я расскажу о подготовке моделей к печати, особенностях моделирования и дам некоторые рекомендации с высоты своего пятилетнего опыта.

А пока всего хорошего и не болейте!

НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
— 15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS

Источник