Как начать с 3D -печати FDM

Вы готовы раскрыть невероятный потенциал 3D-печать методом послойного наплавления (FDM)Представьте себе, что у вас есть возможность превратить ваши цифровые проекты в осязаемые объекты прямо у вас под рукой. Технология FDM произвела революцию в мире 3D-печати, сделав её доступнее и удобнее, чем когда-либо прежде. Независимо от того, являетесь ли вы любознательным любителем, начинающим предпринимателем или просто любителем творить, освоение FDM 3D-печати откроет перед вами целый мир возможностей.

FDM 3D-принтеры: основные компоненты и их функции

Рама: скелет вашего принтера

В основе каждого FDM-принтера лежит его рама – прочный скелет, поддерживающий все остальные компоненты. Рама, как правило, изготавливается из металла или высококачественного пластика и обеспечивает стабильность и точность печати. ​​В ней размещается система перемещения, состоящая из шаговых двигателей, ремней и направляющих, которые направляют печатающую головку по осям X, Y и Z.

Продуманная рама минимизирует вибрации и обеспечивает точность, что крайне важно для высококачественной печати. ​​Некоторые продвинутые модели, такие как 3D-принтеры QIDI, оснащены закрытыми рамами, которые помогают поддерживать постоянную температуру и защищают отпечатки от внешних воздействий.

Печатная платформа: где ваши творения обретают форму

Платформа служит основой для ваших 3D-моделей. Эта плоская поверхность, часто нагревается, где наносится первый слой расплавленной нити. Температура и материал стола играют решающую роль в обеспечении надлежащей адгезии и предотвращении коробления.

Современные печатные столы изготавливаются из различных материалов, каждый из которых обладает уникальными свойствами. Стеклянные столы обеспечивают идеально ровную поверхность и лёгкое снятие отпечатков после охлаждения. Листы из ПЭИ обеспечивают отличную адгезию ко многим типам филамента. Гибкие стальные листы со специальным покрытием позволяют легко снимать отпечатки путём сгибания.

Некоторые принтеры оснащены системами автоматического выравнивания, которые компенсируют небольшие неровности поверхности платформы, обеспечивая равномерное прилегание первого слоя по всей площади печати.

Экструдер: инструмент для рисования вашего принтера

Экструдер — это художественный инструмент принтера, отвечающий за плавление и точную укладку филамента. Он состоит из двух основных частей:

• Горячий конец: Здесь и происходит волшебство. Горячий конец расплавляет филамент и выдавливает его через крошечное сопло. Он поддерживает постоянную температуру, необходимую для равномерной подачи филамента и надлежащего сцепления слоёв.
• Холодный конец: Выполняя функцию направляющей нити, холодный конец подаёт материал в горячий конец. Он включает в себя шаговый двигатель и шестерни, которые контролируют скорость подачи нити с высокой точностью.

Система движения: хореография печати

Система движения управляет сложным танцем 3D-печати. ​​Шаговые двигатели, соединённые с ремнями или ходовыми винтами, управляют движением экструдера по осям X, Y и Z. Эта точная координация позволяет принтеру преобразовывать цифровые инструкции в физические объекты с поразительной точностью.

Система филаментов: подача «чернил»

Система подачи филамента обеспечивает стабильную подачу материала в экструдер. Обычно она состоит из держателя катушки и подающего механизма. В некоторых принтерах используются системы прямого привода, в которых двигатель экструдера установлен непосредственно над хотэндом. В других принтерах используются установки Боудена, в которых для подачи нити накала от удаленно расположенного двигателя к горячему концу используется трубка.

Как работает FDM 3D-печать

FDM 3D-печать начинается с нагрева принтера. Горячий конец нагревается до температуры, подходящей для филамента, обычно 200–230 °C для таких материалов, как PLA или ABS.Одновременно нагревается печатная платформа, что обеспечивает надлежащую адгезию первого слоя.

После нагревания принтер начинает экструдировать расплавленный пластик на платформу, аккуратно формируя первый слой. Этот фундамент имеет решающее значение для качества печати в целом. По мере остывания и затвердевания первого слоя платформа немного опускается, обычно на 0,1–0,3 мм.

Затем принтер продолжает печатать объект слой за слоем. Печатающая головка точно движется по осям X и Y, следуя траектории, заданной инструкциями G-кода. Она наносит тонкие линии расплавленной нити, которые по мере остывания склеиваются с нижележащим слоем. Этот процесс скоординированного движения и контролируемой экструзии формирует форму объекта.

Для выступающих частей объекта принтер одновременно создаёт съёмные опорные конструкции. Эти временные опоры предотвращают разрушение объекта во время печати. ​​Принтер не создаёт полностью сплошные объекты; вместо этого он заполняет внутреннюю часть шаблоном, называемым заполнением, что обеспечивает прочность при меньшем расходе материала.

Этот процесс наложения слоёв, создания опор и заполнения продолжается до тех пор, пока не будет построен весь объект. Продолжительность процесса варьируется в зависимости от размера и сложности объекта. После завершения последнего слоя принтер остывает, позволяя пластику полностью затвердеть, что приводит к созданию готового 3D-печатного объекта.

Что можно создать с помощью FDM 3D-печати?

FDM 3D-печать открывает безграничные возможности для создания самых разных объектов. Вот некоторые из распространённых областей применения:

• Прототипы и модели: Быстро воплощайте проекты изделий в жизнь для тестирования и визуализации. 3D-печать ускоряет процесс проектирования — от архитектурных моделей до прототипов продуктов.
• Предметы домашнего обихода: Создавайте индивидуальные органайзеры, декоративные предметы, запасные части для бытовой техники или уникальные гаджеты для решения повседневных проблем.
• Образовательные инструменты: Печатайте 3D-модели сложных понятий в области науки, математики или техники для улучшения процесса обучения.
• Игрушки и игры: Разрабатывайте и печатайте индивидуальные фигурки, элементы настольных игр или совершенно новые игры.
• Косплей и изготовление реквизита: Создавайте замысловатые детали костюмов, реквизит или копии для косплея или кинопроизводства.
• Функциональные части: Производите мелкие детали машин, кронштейны, корпуса для электронных проектов или специальные инструменты.
• Искусство и скульптура: Исследуйте новые формы художественного выражения, создавая скульптуры или инсталляции, которые раньше было сложно изготовить.
• Медицинские модели: В учреждениях здравоохранения печатайте анатомические модели для планирования хирургических операций или в образовательных целях.

Несмотря на универсальность технологии FDM 3D-печати, важно учитывать её ограничения. Она может не подойти для производства изделий, безопасных для пищевых продуктов, без особых требований и обычно не используется для изготовления высоконагруженных механических деталей. Для придания поверхности FDM-печати может потребоваться постобработка.

Как начать работу с FDM 3D-печатью

1. Выберите лучшее программное обеспечение для 3D-моделирования для начинающих

Для новичков в 3D-моделировании удобные опции включают: TinkerCAD, простой браузерный инструмент, идеально подходящий для изучения основ, и Fusion 360, который предлагает хороший баланс функциональности и удобства использования. Blender — это универсальное решение с открытым исходным кодом, подходящее как для новичков, так и для экспертов, при этом SolidWorks отлично подходит для точных технических проектов.

2.Оцените возможности программного обеспечения для 3D-моделирования

При выборе программного обеспечения для 3D-моделирования отдайте предпочтение интуитивно понятному интерфейсу, обширной библиотеке базовых фигур и инструментам для комбинирования и изменения форм. Обратите внимание на точные функции измерения и масштабирования, возможность экспорта проектов в форматы, удобные для 3D-печати, а также на функции импорта и редактирования существующих моделей.

3. Найдите 3D-модели для печати

Популярные репозитории 3D-моделей включают Thingiverse, который предлагает большую коллекцию бесплатных дизайнов, созданных сообществом; МояМиниФабрика, известный своими высококачественными моделями; и Cults3D, который предоставляет как бесплатные, так и платные модели с уникальным дизайном.

4. Оцените пригодность модели для FDM-печати

Не все 3D-модели хорошо печатаются на FDM-принтерах. При выборе моделей учитывайте следующие советы:

• Свесы: FDM-принтеры лучше всего работают с небольшими выступами, в идеале менее 45 градусов от вертикали. Более крутые выступы могут потребовать использования опорных конструкций, что может повлиять на качество печати.
• Размер объекта: Из-за ограничений размера сопла и высоты слоя FDM-принтеры испытывают трудности с печатью очень мелких деталей. Для достижения наилучших результатов выбирайте модели с более крупными элементами. Элементы размером менее 0,8 мм могут печататься ненадёжно при использовании стандартного сопла 0,4 мм.
• Ориентация: Модели с плоским дном легче печатать, и они лучше прилегают к печатной платформе. Подумайте о том, как можно повернуть модель для оптимальной ориентации при печати.
• Размер: Убедитесь, что модель помещается в рабочий объём принтера. Масштабирование возможно, но оно может повлиять на качество печати мелких деталей или тонких стенок.

Работа с готовыми моделями поможет вам понять, что делает 3D-печать качественной. По мере накопления опыта вы приобретёте навыки создания или модификации собственных моделей для достижения наилучших результатов печати.

Движение вперед: шаги к успешной FDM 3D-печати

1. Нарезка 3D-модели для печати

Программа для нарезки превращает вашу 3D-модель в инструкцию для принтера. Популярные программы, такие как Cura и PrusaSlicer позволяют настраивать ключевые параметры, такие как высота слоя, скорость печати и температура. Более тонкие слои обеспечивают более гладкую печать, но требуют больше времени, а более высокая скорость может повлиять на качество. Для разных материалов требуются разные температуры.

Поддержки и заполнение важны. Поддержки помогают печатать выступающие детали, а заполнение определяет внутреннюю структуру. После настройки программа создаёт файл (G-код) с подробными инструкциями для вашего принтера.

2. Подготовка 3D-принтера

Правильная загрузка нити Это критически важно. Нагрейте сопло, обрежьте конец нити под углом и аккуратно протолкните его в экструдер. Используйте элементы управления принтера, чтобы протянуть нить, пока она не появится из сопла.

Правильный первый слой — залог хорошей печати. Выровняйте печатную платформу, вручную или с помощью автоматических систем. При ручном выравнивании отрегулируйте высоту стола в нескольких точках, пока зазор между соплом и столом не станет одинаковым по всей длине. Для проверки напечатайте большую однослойную фигуру и при необходимости внесите коррективы.

3. Выбор правильной нити

В принтерах FDM используются пластиковые нити, поставляемые на катушках. НОАК Отлично подходит для новичков и печати при более низких температурах. ABS прочнее, но печатать им сложнее. PETG обладает хорошим сочетанием свойств. TPU гибкий, а нейлон прочный, но печать им может быть сложной.

При выборе нити подумайте о том, с чем может справиться ваш принтер и что именно вы печатаете.Всегда проверяйте рекомендуемые производителем настройки. Попробуйте разные нити, чтобы найти наиболее подходящий вариант.

Улучшение 3D-отпечатков: методы постобработки

Удаление поддержек и первоначальная очистка

После завершения FDM-печати первым шагом будет удаление всех поддержек. Этот процесс требует осторожности, чтобы не повредить изделие. Для поддержек из PLA подойдут острогубцы или кусачки. Аккуратно поверните поддержек и отделите их от модели. Для водорастворимых поддержек замочите изделие в тёплой воде до полного растворения.

После удаления подложки осмотрите отпечаток на предмет остатков пластика и дефектов. Используйте пинцет с тонкими кончиками для удаления мелких кусочков пластика и канцелярский нож для аккуратной обрезки излишков материала.

Обработка поверхности: шлифовка и сглаживание

Шлифовка — распространённый метод сглаживания границ слоёв и улучшения качества поверхности. Начните с грубой наждачной бумаги (около 100) и постепенно переходите к более мелкой (до 2000 для очень гладкой поверхности). Шлифуйте круговыми движениями, стараясь не надавливать слишком сильно.

Для ABS-печатиРазглаживание парами ацетона может создать глянцевую, гладкую поверхность. Поместите отпечаток в хорошо проветриваемое помещение и оставьте его на короткое время под воздействием паров ацетона. Будьте осторожны, так как чрезмерное воздействие может привести к оплавлению мелких деталей.

Добавляем цвет: раскрашиваем отпечатки

Перед покраской нанесите грунтовку, чтобы краска лучше держалась. Выберите грунтовку, подходящую для пластика, и наносите её тонкими, ровными слоями. После высыхания грунтовки можно красить модель акриловыми красками или аэрозольной краской для пластика. Несколько тонких слоёв обычно дают лучший результат, чем один толстый.

Продвинутые методы отделки

Для достижения профессионального уровня отделки рассмотрите следующие продвинутые техники:

• Грунтовки-наполнители помогут скрыть границы слоёв. Нанесите наполнитель, отшлифуйте и повторите при необходимости.
• Эпоксидные покрытия создают глянцевое и долговечное покрытие. Они особенно полезны для функциональных деталей, требующих повышенной прочности.
• Полировальные пасты, используемые с вращающимся инструментом, могут обеспечить высокоглянцевую отделку некоторых материалов.

Защита готовой печати

Чтобы обеспечить долговечность отпечатка, рассмотрите возможность нанесения прозрачного защитного покрытия. Это особенно важно для окрашенных моделей или моделей, которые будут часто использоваться. Устойчивые к УФ-излучению прозрачные покрытия предотвращают выцветание отпечатков под воздействием солнечного света.

При выборе функциональных деталей учитывайте среду, в которой они будут использоваться. Термостойкие покрытия могут защитить отпечатки, используемые вблизи источников тепла, а водостойкие герметики идеально подходят для использования на открытом воздухе.

Устранение распространенных проблем при 3D-печати по технологии FDM

Как новичок, вы можете столкнуться с некоторыми трудностями. Вот решения распространенных проблем:

1. Плохое сцепление с поверхностью

Убедитесь, что ваша кровать ровная и чистая.. Отрегулируйте высоту сопла так, чтобы оно слегка сжимало первый слой. Для стойких отпечатков попробуйте использовать кайму или подложку для лучшей адгезии. Вы также можете нанесите на кровать тонкий слой клея-карандаша или лака для волос, чтобы улучшить липкость.

2. Вытягивание или выделение жидкости

Чтобы уменьшить провисание, попробуйте снизить температуру печати и увеличить параметры отвода. Регулировка скорости подачи также поможет минимизировать просачивание чернил между различными участками отпечатка.

3. Деформация

Используйте подогреваемую кровать и обеспечьте правильную температуру кровати. предотвратить деформацию.Добавление бортиков к отпечатку может улучшить контакт поверхности с платформой. Улучшите охлаждение с помощью вентиляторов, а для таких материалов, как АБС, рассмотрите возможность использования кожуха для поддержания постоянной температуры.

4. Сдвиг слоев

Проверьте и натяните ремни принтера, чтобы предотвратить смещение слоёв. Убедитесь, что печатающая головка плавно перемещается по всем осям. Если проблема не устранена, попробуйте снизить скорость печати, чтобы минимизировать вибрацию.

5. Засоренное сопло

Выполните «холодную вытяжку» с помощью нейлоновая нить Для устранения небольших засоров. В случае более стойких засоров прочистите насадку иглой или, если проблема не исчезнет, ​​замените её.

6. Недоэкструзия

Проверьте качество и диаметр нити, чтобы обеспечить стабильную экструзию. Попробуйте увеличить температуру сопла или отрегулировать скорость потока. Если проблема не устранена, очистите или замените сопло.

Ведите журнал своих настроек и изменений, чтобы определить, что лучше всего подходит для вашего принтера и нитей.

Начните свой путь в мире 3D-печати уже сегодня

Теперь у вас есть прочная основа для начала вашего приключения в области FDM 3D-печати. ​​От понимания основ работы 3D-принтеров до выбора подходящего филамента и совершенствования отпечатков, вы обладаете знаниями для создания потрясающих объектов. Помните, что 3D-печать — это навык, который совершенствуется с практикой. Не расстраивайтесь из-за первоначальных неудач — они всё это часть процесса обучения. Экспериментируя с различными конструкциями, материалами и техниками, вы разовьёте свой собственный стиль и мастерство. Мир 3D-печати постоянно развивается, поэтому продолжайте учиться и исследовать. Терпение и творческий подход помогут вам вскоре воплотить свои идеи в жизнь так, как вы даже не представляли.

Часто задаваемые вопросы

1. Что нужно для начала освоения 3D-печати новичкам?

Чтобы начать 3D-печать, новичкам понадобится несколько основных вещей. Во-первых, вам понадобится 3D-принтер (FDM-принтеры отлично подойдут для новичков). Также вам понадобится пластик (PLA-пластик). Для создания моделей необходимы программы для 3D-моделирования, такие как TinkerCAD или Fusion 360, а программы для слайсинга, такие как Cura или PrusaSlicer, подготовят модели к печати. ​​Также пригодятся некоторые базовые инструменты для постобработки, например, плоскогубцы и наждачная бумага. Наконец, вам понадобится компьютер для проектирования моделей и управления принтером.

2. Что следует распечатать на 3D-принтере в первую очередь?

Для первой печати лучше всего начать с простого. Калибровочный куб — ​​отличный вариант для проверки точности принтера. В качестве альтернативы можно попробовать простую фигурку или игрушку, чтобы попрактиковаться с опорами и заполнением. Небольшой функциональный предмет, например, подставка для телефона или брелок для ключей, может быть приятным и практичным. Многие новички также начинают с тестового файла для 3D-принтера, который проверяет различные аспекты качества печати. ​​Начало работы с более простыми моделями поможет вам понять возможности и настройки принтера, прежде чем браться за более сложные проекты.

3. Подходит ли 3D-печать новичкам?

Да, в последние годы 3D-печать становится всё более доступной для новичков. Многие принтеры теперь поставляются в готовом виде с удобным интерфейсом, что значительно упрощает настройку и эксплуатацию. Кроме того, существует множество онлайн-ресурсов, обучающих программ и сообществ, которые помогут новичкам устранять неполадки и осваивать новые техники. Главное — начать с простых конструкций и постепенно усложнять их, позволяя новичкам учиться в удобном для них темпе и обретать уверенность по мере продвижения.

4. Что запрещено печатать на 3D-принтере?

Хотя 3D-печать предлагает множество возможностей, следует знать и о некоторых ограничениях. Печать огнестрельного оружия или других видов оружия часто является незаконной., хотя законы различаются в зависимости от страны. Также запрещено печатать объекты, защищённые авторским правом или товарными знаками, без разрешения, а также создавать поддельные товары или валюту. Некоторые медицинские устройства требуют надлежащей сертификации перед печатью. Кроме того, объекты, нарушающие патенты, не должны печататься. Важно всегда проверять местные законы и правила, касающиеся 3D-печати, а также учитывать вопросы безопасности и этические аспекты ваших печатных проектов.

Читать далее

• SLA или FDM 3D-печать: какую технологию выбрать?
• Руководство по материалам для 3D-печати: инновационное производство
• Углеродное волокно: что нужно знать
• Безопасность при работе с 3D-принтером: руководство по предотвращению пожаров и рисков для здоровья!
• Ответственная 3D-печать: как переработать неудачные 3D-отпечатки