Етапи 3D-друку

Середа 4 травня, 2022
3D Way

Технологія 3D-друку – це добре спланований і підготовлений процес перетворення віртуальних моделей у фізичні об'єкти. Процес 3D-друку складається з 6 етапів.

Нижче ми розкриємо зміст етапів 3D-друку на прикладі найпоширенішої технології FDM (Fused Deposition Modeling), яка передбачає формування об'єктів методом пошарового накладання розплавленої полімерної нитки.


Етап 1: Створення цифрової моделі

Процес 3D-друку починається з розробки віртуального образу майбутнього об'єкта в 3D-редакторі або CAD-програмі («3D Max», «AutoCAD», «SolidWorks» тощо). Для створення моделей знадобиться пакет професійних програм та навички в моделюванні або замовити послуги спеціаліста в галузі 3D-моделювання.

3д-модель у редакторі

На створення віртуального образу майбутнього об'єкта потрібно від кількох хвилин до кількох годин або днів, залежно від ступеня складності моделі. Якщо модель має складну конструкцію, краще довірити її розробку професіоналам.

В окремих випадках для створення віртуальних образів майбутніх об'єктів використовуються 3D-сканери. При цьому скановані об'єкти отримують всі дефекти, які потрібно редагувати. Щоб отримати високоточний об'єкт, найкраще поєднувати два цих способи.

Також готові віртуальні моделі можна знайти в Інтернеті, на спеціалізованих сайтах, присвячених 3D-друку.


Етап 2: Експорт 3D-моделі у STL-формат

Коли моделювання закінчено, слід перевести отриманий файл в STL-формат. Для цього потрібно вибрати в меню пункт «Зберегти як» або «Import/Export», залежно від програми, що використовується.

Перед експортом файлу слід вказати рівень деталізації моделі або рівень її полігональності. Якщо вибрати параметр "Точно", то розбиття вийде щільним, готовий файл займе досить багато місця на жорсткому диску комп'ютера і буде довше оброблятися слайсером, зате на виході користувач отримає об'єкт з високоякісною поверхнею. Якщо вибрати параметр "Грубо", то розбиття вийде менш деталізованим, готовий файл займе на жорсткому диску менше місця і швидше оброблятиметься в слайсері, але і якість зовнішніх поверхонь буде значно нижчою, ніж при точному розбитті.


Етап 3: Генерування G-коду

STL-файл з майбутнім об'єктом обробляється спеціальною програмою, тобто слайсером, яка переводить його в керувальний G-код для 3D-принтера.

При підготовці файлу 3-д моделі на друк, потрібно обрати якість друку, тобто товщина стінки, швидкість подачі філаменту та переміщення, підтримки на навислі поверхні, та інші параметри.

Об'єкт у програмі-слайсері

Програми-слайсери розрізають модель на тонкі горизонтальні пластини та перетворюють на цифровий G-код, зрозумілий 3D-принтеру.

Програма-слайсер задає траєкторію руху друкувальної головки 3D-принтера при нанесенні витратного матеріалу.

Отже, модель підготовлена, переведена у STL-формат та згенерований її G-код. Тепер об'єкт відправляється на друк.


Етап 4: Підготовка 3D-принтера до роботи

На етапі підготовки 3D-принтера з технологією FDM-друку до роботи слід наклеїти на робочу платформу спеціальну плівку, або нанести спеціальний розчин, після цього завантажити в спеціальний відсік нитку філаменту.

У багатьох спеціалізованих магазинах з'явилася спеціальна захисна плівка для 3D-принтерів. Плівка приклеюється до платформи, після чого канцелярським ножем обрізаються краї. Якщо під плівкою утворилися бульбашки, їх потрібно випустити, проколовши голкою. Перед початком друку плівку рекомендується знежирити, протерши спиртом.

Найпопулярнішими видами пластику для 3D-друку є ABS, PLA, PETG. Для друку не можна використовувати брудні, пошкоджені або зламані нитки, які можуть пошкодити принтер, вивести його з ладу. Кінець нитки заправляється в отвір для подачі та просувається вперед доти, доки він не почне висуватися з сопла. Тепер можна приступати до друку.


Етап 5: Друк 3D-об'єкта

Найважливішими елементами 3D-принтера є робоча платформа та друкувальна головка. На робочій платформі відбувається формування готового об'єкта. Під час роботи платформа рухається вгору та вниз по осі Z. Друкувальна головка видавлює на робочу платформу розплавлену полімерну нитку, шар за шаром формуючи готовий об'єкт. Друкувальна головка 3D-принтера рухається по горизонталі та вертикалі (осі X, Y).

Сам собою процес тривимірного друку досить простий. Друкувальна головка видавлює в робочу зону перший шар розплавленого пластику, після чого платформа опускається вниз на товщину шару і починається формування наступного шару, який накладається поверх попереднього. Після завершення друку кожного шару платформа опускається донизу, так відбувається протягом усього циклу друку, поки на платформі не з'явиться готовий об'єкт.

Перші шари виробу

Завершальний етап виробу

Час друкування виробу залежить від його складності. Є вироби, які друкуються за 1 годину, а є й такі, які можуть друкуватися 50 годин.

Безумовно, різні моделі 3D-принтерів мають свої особливості функціонування, але базові принципи залишаються незмінними.


Етап 6: Фінішна обробка об'єкту

Якщо об'єкт має елементи, виступи, що нависають, то 3D-принтер під час друку використовує підтримувальні конструкції. Щоб зрозуміти, що це таке, погляньте на наступну фотографію.

Перед вами цифрова модель. Друк об'єкта починається знизу, такі деталі принтер надрукує без проблем, оскільки вони стосуються поверхні робочої платформи. Але як бути з деталями, які висять у повітрі та не стикаються з робочою платформою? Для накладання шарів розплавленого пластику принтеру потрібна якась основа, чи то робоча платформа, чи попередні шари матеріалу, оскільки він не може друкувати в порожнечі. Щоб надрукувати такі деталі, що нависають, 3D-принтер використовує підтримувальні конструкції, які показані на наступному зображенні.

Модель з підтримувальними конструкціями

Шляхом доданих конструкцій деталі не висять у повітрі, а спираються на робочу платформу, що дозволяє принтеру їх надрукувати.

Після закінчення друку підтримувальні конструкції видаляються. Якщо підтримки надруковані з того ж матеріалу, що й основна модель, видалити їх інколи складно. Відрізання або відламування таких конструкцій псує поверхню об'єкта. Такі поверхні в майбутньому можуть оброблятися шпаклівкою, а потім фарбою.