Разработка цифровых прототипов при конструкторско-технологической подготовке производства с проверкой на 3D принтере

СОДЕРЖАНИЕ
1 ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ
1.1 ЧТО ТАКОЕ 3Д-ПРИНТЕР И КАК ОН РАБОТАЕТ
1.2 ВИДЫ 3D ПРИНТЕРОВ И ТРЕХМЕРНОЙ ПЕЧАТИ
1.3 ВОЗМОЖНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ 3D-ПРИНТЕРОВ
1.4 ПРИНЦИП РАБОТЫ 3D-ПРИНТЕРОВ
1.5 ПОДГОТОВКА ПЕЧАТИ
1.6 МЕТОДЫ 3D-ПЕЧАТИ
1.7 РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ 3D-ПЕЧАТИ
1.8 МАТЕРИАЛЫ ПОДДЕРЖКИ
1.9 10 ПРАВИЛ ПОДГОТОВКИ МОДЕЛИ К 3D ПЕЧАТИ
1.10 10 УДИВИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕЙ, КОТОРЫЕ МОЖНО НАПЕЧАТАТЬ НА 3D-ПРИНТЕРЕ
1.11 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ 3D-ПРИНТЕРОВ
1.12 ПРОГРАММЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ 3D-МОДЕЛЕЙ
1.13 3D ПРОТОТИПИРОВАНИЕ
1.14 СРАВНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ 3D-ПЕЧАТИ
1.15 СЕБЕСТОИМОСТЬ ПЕЧАТИ НА 3D-ПРИНТЕРЕ
1.16 КОНВЕКТИРОВАНИЕ ФАЙЛОВ В ФОРМАТ STL ИЗ РАЗНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ 3D-МОДЕЛИРОВАНИЯ
1.17 ОБЗОР НЕСКОЛЬКИХ АМЕРИКАНСКИХ 3D-ПРИНТЕРОВ
1.18 ОВЕЙШАЯ СИСТЕМА ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ 3D СКАНЕРА Faro Focus 3D
2.ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ 3D- ПРИНТЕРА MZ3D-256
2.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
2.2 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ MZ3D-256
2.3 МЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО И ОБСЛУЖИВАНИЕ
2.4 БАЗОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
2.5 ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ
2.6 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММЫ ПЕЧАТИ CURA
2.6.1 Запуск и первоначальная настройка
2.6.2 Быстрая печать
2.6.3 Ручные настройки печати
2.6.4 Подготовка модели
2.6.5 Печать
2.7 Техника безопасности при работе с принтером
1.ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ
1.1 ЧТО ТАКОЕ 3Д-ПРИНТЕР И КАК ОН РАБОТАЕТ
Будущее, о котором мечтали наши предки, уже наступило. Правда, мы этого не замечаем, но от этого оно никуда не делось. Представьте себе ситуацию: ваша любимая кружка разбилась, а в магазине уже таких нет и в ближайшее время не предвидится. Казалось бы, мелочь, на которую не стоит обращать внимание. Однако если у вас дома есть 3D-принтер, то путем нехитрых манипуляций вы легко сможете создать точную копию разбившегося предмета. Ничего фантастического в том нет, поскольку трехмерная печать уже давно и громко стучится в двери наших домов.
Рисунок 1 — Внешний вид 3D принтера
ЧТО ТАКОЕ 3D-ПРИНТЕР
3D-принтер – это такое устройство для послойного создания трехмерных объектов на основе цифровой трехмерной модели. В качестве исходников обычно используются несколько видов пластика, хотя в последнее время начинают появляться и другие материалы. Настольный 3D-принтер выглядит как небольшой ящик с металлическими направляющими, по которым двигается рабочий элемент принтера: экструдер или лазер. Как правило, такие принтеры используются для создания различных прототипов, литейных форм и сложных деталей, которые обычным способом изготовить невозможно или крайне тяжело.
ТЕХНОЛОГИИ ПЕЧАТИ
Впервые о трехмерной печати заговорили в 80-х годах прошлого века. Именно тогда появилась технология стереолитографии, использующая для создания объектов специальный фотополимерный пластик. Если коротко, то ее суть заключается в следующем: под действием лазера фотополимер застывает, превращаясь в твердый пластик. Таким образом, луч лазера буквально попиксельно «рисует» будущий объект, создавая его из жидкого вещества.
Еще одна технология, в которой используется лазер, называется «лазерное спекание». В ней в качестве рабочего материала используется порошок легкоплавкого пластика, который нагревается лазером до температуры плавления и таким образом спекается в общую массу. Дабы материал не загорелся и не окислился, в рабочую камеру добавляют инертный газ азот.
Обе технологии обычно используются в установках промышленных размеров, в то время как струйная печать прекрасно подходит для небольших домашних моделей. Струйный 3Д-принтер — это такое устройство, которое в качестве рабочего элемента использует специальную головку-экструдер, нагревающую пластиковую нить до температуры плавления. Расплавленный пластик постепенно выдавливается через сопло, после чего застывает при комнатной температуре. Эта технология абсолютно безопасна и относительно недорога (килограмм пластика стоит в районе 50-60 долларов), чем и обеспечивается ее популярность в непрофессиональной среде.
ЧТО МОГУТ 3D-ПРИНТЕРЫ?
Сегодня уже создано несколько моделей 3D-принтеров, которые могут печатать объекты с точностью в 100 микрон. Такие принтеры могут создавать довольно сложные трехмерные объекты, начиная от детских игрушек и заканчивая архитектурными моделями. В научной деятельности такие принтеры позволяют не просто взглянуть на прототип, но и пощупать его руками. В ювелирном производстве 3D-принтеры активно используются для создания отливочных форм, а в археологии – для воссоздания первоначального вида найденных фрагментов.
Многие ученые-футурологи прогнозируют, что технологии 3D-печати кардинально изменят нашу жизнь. Сейчас предпринимаются попытки создания «пищевых принтеров», которые способны печатать настоящие продукты питания из базовых ингредиентов: белков, углеводов и т.д. Еще более потрясающе выглядит возможность печати человеческих органов. Никакой фантастики в этом нет – ученые уже сегодня способны печатать межпозвонковые диски из стволовых клеток.
В общем, прогресс не стоит на месте и похоже, что наши дети будут спрашивать нас о том, что такое 3d принтеры, гораздо чаще, чем мы спрашивали своих родителей о том, откуда берутся дети. Ну а о походах в магазин за всякими бытовыми предметами можете забыть уже сейчас – на сайтах Cubify.com и Thingiverse.com можно легко найти цифровые модели всего необходимого, начиная от гаечных ключей и заканчивая самими гайками, так что словосочетание «скачать кружку бесплатно» уже не выглядит таким бредовым, как это было еще пару лет назад.
1.2 ВИДЫ 3D ПРИНТЕРОВ И ТРЕХМЕРНОЙ ПЕЧАТИ
ВИДЫ 3D ПРИНТЕРОВ
В современных 3D принтерах применяется две основные технологии печати:
• Струйная;
• Лазерная.
Эти технологии также подразделяются на отдельные подвиды, которые могут различаться по расходным материалам, которые используются для печати. В качестве расходных материалов в наше время может использоваться фотополимерная смола, порошок, силикон, различные металлы, воск, фотополимеры, а также разные виды пластика.
Принцип работы 3D принтера зависит от его типа и от применяемых расходных материалов – это может быть:
• Лазерная печать;
• Спекание;
• Послойное плавление и накладывание пластика;
• Ламинирование;
• Плавление порошка;
• Полимеризация фотополимерного пластика путем воздействия на него лазером;
• Послойное склеивание расходного материала;
• Вакуумная электронно-лучевая плавка порошка.
Кроме этого существуют такие 3D принтеры, которые способны печатать одновременно двумя и более разными материалами или выполнять многоцветную печать. В связи с этим помимо технологии печати принтеры подразделяются и следующие типы:
• Монохромный – устройство, печатающее одним цветом;
• Принтеры с разрешением 3D-прототипирования. Такие устройства позволяют изготавливать самые мелкие детали;
• Цветной 3D принтер, позволяющий создавать разноцветные физические объекты;
• 3D принтер с камерой обдува, который самостоятельно выполняет финишную обработку изделия.
Итак, давайте подробнее рассмотрим типы 3D принтеров.
ПОРОШКОВЫЙ 3D ПРИНТЕР
Первый порошковый 3Д принтер был разработан в нидерландском университете в городе Твенте. Устройство работает по технологии спекания порошка с использованием связующего вещества. То есть печатающая головка наносит связующее вещество на определенные места (в соответствии с компьютерной моделью), после чего вал наносит тонкий слой порошка. Далее головка снова наносит связующее вещество, после чего вал наносит тонкий слой порошка и так далее.
Не смотря на то, что на первый взгляд кажется, что такой принтер должен иметь сложную конструкцию это отнюдь не так. Его достаточно просто собрать. Более того, он изготовлен из стандартных комплектующих, которые весьма просто найти.
Кроме этого такой принтер способен работать и с другим типом порошков – металлическая пудра. Для этого порошковый принтер должен работать по технологии запекания.
ГИПСОВЫЙ 3D ПРИНТЕР
Гипсовый 3Д принтер относится к виду порошковых устройств, но он способен работать только со связующими веществами и исключительно со строительными порошками, такими как гипс, цемент, шпаклевка и так далее.
Гипсовый 3Д принтер работает по такому же принципу, как и порошковый аппарат. С его помощью можно создавать самые разнообразные изделия из строительных порошков. Такие устройства часто используются в дизайнерских студиях для создания украшений интерьера.
ФОТОПОЛИМЕРНЫЙ 3D ПРИНТЕР
Данная технология работает по принципу постепенного создания объекта их жидких фотополимеров. В процессе создания ультрафиолетовый лазер засвечивает определенные места (в соответствии с компьютерной моделью), которые под воздействием ультрафиолета затвердевают. Конечно, процесс засветки достаточно длителен, а каждый слой измеряется в микронах. Засветка фотополимера может также осуществляться и при помощи ультрафиолетовой лампы через специальный фотошаблон, который меняется с каждым новым слоем.
Стереолитографический 3D принтер отличается высокой точностью. Даже персональные модели не сильно уступают в точности профессиональным аппаратам. Конечно, для достижения такой точности пришлось принести в жертву скорость, однако в некоторых случаях точность изготовленных моделей имеет наибольшее значение.
ЛАЗЕРНЫЙ 3D ПРИНТЕР
Лазерный 3D принтер работает по разным технологиям – плавление, спекание или ламинирование.
Технология плавления заключается в том, что используемый порошок предварительно разогревается до температуры близкой к плавлению. После этого луч лазера плавит порошок, формируя слой. Далее слой должен застыть, после чего насыпается следующая порция порошка, и лазер наносит следующий «рисунок».
Такие принтеры способны работать практически с любыми термопластичными материалами. При этом скорость печати может достигать нескольких десятков мм/час. Конечно, есть и отрицательная сторона медали. Поверхности изготовленных деталей при помощи такого принтера является слишком шероховатой, а также требуется весьма длительное время для подготовки к работе.
Однако есть существенное преимущество, которое заключается в том, что такие устройства способны работать с металлическими порошками. Это позволяет создавать настоящие металлические изделия, которые не уступают по прочности деталям, изготовленным традиционным способом. Конечно, в случае с металлическими порошками после печати изделие нуждается в последующей обработке – в насыщении бронзой и запекании в специальной печи.
Технология спекание заключается в том, что лазер выжигает в порошке из легкосплавного пластика контуры изготавливаемой детали. После завершения процесса излишки порошка просто стряхиваются с поверхности готового изделия.
Ламинирование – это процесс, при котором изделие изготавливается из большого количества слоев расходного материала. Эти слои накладываются друг на друга и склеиваются. В процессе наложения слоев лазер вырезает в каждом из них нужный контур в соответствии с компьютерной моделью.
СУБЛИМАЦИОННЫЙ 3D ПРИНТЕР
Данный тип 3D принтера является собой устройство, которое используется для переноса изображений на рельефные объекты. Это осуществляется путем нагревания специальных красителей в определенных местах, которые под воздействием температуры начинают испаряться и оставлять рисунок на поверхности каких-либо изделий.
ВОСКОВОЙ 3D ПРИНТЕР
Как вы уже догадались из названия, такой принтер печатает воском. Воск – это уникальный материал, который имеет низкую температуру плавления, Благодаря чему с ним очень просто работать. Именно по этой причине многие дизайнеры выбирают именно этот материал.
Наверное, каждый хотя бы раз в жизни бывал в музее восковых фигур, или видел модели по телевизору. Конечно, изделия в человеческий рост 3D принтер не сделает, однако точность моделей, сделанных при помощи трехмерной печати, просто поражает.
ЦВЕТНОЙ 3Д ПРИНТЕР
Цветной 3D принтер позволяет создавать модели разных цветов. Такая возможность достигается благодаря тому, что в принтере используется печатающая головка с несколькими экструдерами – устройствами, которые плавят и наносят расходный материал, к примеру, пластик.
Такие устройства уже сегодня пользуются огромным спросом, в особенности для изготовления различных дизайнерских украшений и детских игрушек. Как правило, в качестве расходного материала такой 3D принтер использует пластик.
1.3 ВОЗМОЖНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ 3D-ПРИНТЕРОВ
Во второй половине XVII века человечество изобрело паровой двигатель, подтолкнувший мир к первой промышленной революции. Вторая промышленная революция, связанная с изобретением двигателя внутреннего сгорания и распространением электричества, длится до сих пор и явно переживает период упадка. Ее технологии уже выработали свой потенциал и ждут, когда на смену им придет нечто другое, нечто более совершенное. Что это может быть? Существует мнение, что именно технологии 3D-печати смогут придать развитию человечества новый импульс.
Это сейчас возможности 3Д-принтеров вызывают не более чем любопытство сродни тому, что мы обычно испытываем в зоопарке, глядя на неведомую зверушку, однако в долгосрочной перспективе (20-30 лет) их потенциал поистине огромен. Перечень сфер, в которых задействованы технологии 3Д-печати, довольно широк и затрагивает многие аспекты жизнедеятельности человека.
БЫСТРОЕ СОЗДАНИЕ ПРОТОТИПОВ
Если раньше трехмерное моделирование представляло собой исключительно трудоемкий процесс, то сегодня любой, даже самый простой настольный 3D-принтер способен напечатать трехмерную пластиковую модель с разрешением в 100 микрон. Роль человеческого фактора при этом сводится к минимуму, а изготовленный предмет будет в точности соответствовать своей компьютерной модели. Реальные прототипы изделий уже сегодня позволяют компаниям исследовать рынок, а простота процесса дает возможность дизайнерам быстро вносить в концепты необходимые изменения.
ПЕЧАТЬ СЛОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
Даже сейчас можно навскидку назвать несколько сфер, в которых 3D-принтеры успешно используются для производства сложных деталей:
• Индивидуальная ортодонтия – в компании Align Technology уже давно используют метод стереолитографии для изготовления индивидуальных зубных скоб для пациентов. Скобы изготавливаются из безвредного полимера на основе 3D-сканов ротовой полости.
• Индивидуальные слуховые аппараты – компания Siemens производит слуховые устройства на основе отсканированных ушных раковин, которые идеально подходят пользователю.
• Изготовление деталей самолетов – при создании системы контроля окружающей среды для истребителя F-18 используются трубки, напечатанные при помощи 3 D -принтера.
3D-ПЕЧАТЬ В МЕДИЦИНЕ
В будущем возможности 3D-принтера в медицине не будут ограничиваться лишь созданием индивидуализированных протезов. Хирурги, занимающиеся пересадкой органов, мечтают о том, что однажды смогут получать требуемые органы по первому требованию. И для этого у них есть все основания, поскольку первый биопринтер уже создан и исправно функционирует.
Стоит он порядка 200 тысяч долларов, а над его разработкой трудились сотрудники компании Organovo, специализирующейся на регенеративной медицине, и инженеры машиностроительной фирмы Invetech. Первый в мире биопринтер использует ту же самую технологию, что и обычные 3Д-принтеры, однако вместо капелек полимера распыляет крошечные кластеры клеток, которые впоследствии как бы «сплавляются» в единую структуру.
Безусловно, индустрия 3D-печати органов только зарождается, однако первые реальные результаты имеются уже сегодня. Так в 2006 году, американские ученые из Северной Каролины успешно пересадили семерым пациентам искусственные мочевые пузыри, которые нормально функционируют до сих пор. В общем, не удивляйтесь, если через 10 лет биопринтер сможет напечатать из стволовых клеток печень, почку или даже сердце.
«ПИЩЕВЫЕ» 3D-ПРИНТЕРЫ
Ученые Корнелльского университета (США) разработали новую технологию печати гидроколлоидами, которая в перспективе позволит печатать овощи, хлеб, мясо, молочные продукты и вообще все, что может пожелать душа гурмана. Правда речь идет пока об имитации блюд при помощи смешивания желатина и пищевой добавки E415 (ксантановой камеди), однако существуют модели принтеров, которые, к примеру, способны печатать настоящим шоколадом. Некоторые ученые-футурологи утверждают, что через 15-20 лет в магазинах будут продаваться лишь картриджи с пищевыми добавками, а все продукты будут печататься дома.
Самовоспроизводящиеся принтеры
В 2006 году был создан 3Д-принтер возможности которого выходят за рамки обычных настольных устройств для печати трехмерных объектов. Суть в том, что этот принтер смог напечатать более половины собственных деталей, ранее изготовленных другим способом. Проект получил название RepRap и быстро стал массовым движением, направленным на создание полноценного самокопирующегося устройства. Сегодня устройства в рамках проекта успешно печатают работающие электрические цепи, а список исходных материалов пополнился керамикой, сплавами висмута и индия, глиной, мраморной пылью, тальком.
БЕЗГРАНИЧНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
Многие ученые предрекают наступление эры 3D-печати, которая приведет к полной децентрализации общества. Наряду с развитием солнечной энергетики и тотальной информатизацией, трехмерная печать может стать толчком к развитию автономности домов, в рамках которой единственная потребность в связи с внешним миром будет заключаться в необходимости покупки сырья для 3D-принтеров. В результате логистика в ее нынешнем виде исчезнет, а ее место займет нечто совершенно другое. Хорошо это или плохо, сказать трудно, однако тот факт, что наш мир в скором времени изменится до неузнаваемости, уже не вызывает никаких сомнений.
1.4 ПРИНЦИП РАБОТЫ 3D-ПРИНТЕРОВ
Мир 3D печати многообразен и неповторим. Однажды, задавшись целью научиться создавать трёхмерные объекты, человеческий разум предлагает все новые способы и методы получения желаемого. Существует большое количество технологий 3D-печати от «бумажной прессовки» до «вакуумного плавления».
ОБЩЕЕ С 2D БРАТЬЯМИ
Как и у самых обычных принтеров, которые можно встретить в каждом офисе, технологии 3D-печати подразделяются на лазерную и струйную. Существуют так же технологии, которые проблематично отнести к одной из двух категорий. Например, бумажная 3D-печать от Mcor Technologies.
В целом лазерными считают 3D-принтеры использующие в процессе печати лазерный луч. Либо для засвечивания фотоматериалов, либо для вырезания контуров, либо для выжигания порошковых масс – все это лазерные принтеры. Струйными 3D-принтерами, по сути, считают всю оставшуюся массу устройств используемых для создания объемных моделей.
Кроме того, специалисты подразделяют все применяемые технологии 3D-печати на быстрые и медленные. Не обозначая при этом конкретных временных критериев для отнесения технологии к той или иной категории. Давайте подробнее разберем принцип работы 3D-принтеров.
ЛАЗЕРНАЯ СТЕРЕОЛИТОГРАФИЯ (LASER STEREOLITHOGRAPHY, SLA)
В качестве исходного материала для прототипирования используется фотополимер в жидком агрегатном состоянии. Лазерный луч формирует на поверхности жидкости образ слоя будущего объекта. Затем погружается внутрь фотополимера на один слой. Соприкасаясь с лазерным лучом исходный материал затвердевает. А лазер компонует следующий слой и продолжает свое погружение.
СЕЛЕКТИВНОЕ ЛАЗЕРНОЕ СПЕКАНИЕ (SELECTIVE LASER SINTERING, SLS)
Формирование новой модели происходит из любого порошкообразного материала подверженного плавлению под воздействием лазерного луча (металл, пластик и т.п.) На печатную платформу распыляется, равномерный слой исходного порошка, который превращается в спекшийся, твердый материал с помощью лазерного излучения.
Далее подвижное основание уходит вниз на толщину одного слоя, и операция повторяется вновь – нанесение порошка, спекание, опускание основы. Сам процесс плавления протекает в среде без кислорода, что позволяет избежать окисления полученного изделия.
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ПЛАВКА (ELECTRON BEAM MELTING, EBM)
Технология, являющаяся модификацией SLS. Позволяет получать прототипы из металлического порошка, за счет его послойного плавления. Плавка расходного материала происходит в вакууме с помощью электронного луча. Модели «напечатанные» по такой технологии получаются более прочными и долговечными.
МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ НАПЛАВЛЕНИЯ (FUSED DEPOSITION MODELING, FDM)
В данной технологии прототип создается так же из любого плавкого материала (воск, пластик, металл и т.п.) Расходник предварительно поступает в специальную экструзионную головку, в которой материал плавится и в виде тонкой проволоки выдавливается на холодную рабочую плоскость. Большая разница температур способствует быстрому застыванию слоя нового объекта. После полного затвердевания первого контура, головка наносит на платформу следующий слой.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛАМИНИРОВАНИЯ (LAMINATED OBJECT MANUFACTURING, LOM)
В этой технологии модель изготавливается из тонких слоев полимерной пленки. Предварительно каждый слой будущего изделия вырезается из рабочего материала лазером или механическим резаком. Готовые формы слоев размещаются в установленном порядке и склеиваются. Послойное соединение может происходить разными способами – при помощи местного нагрева, спрессовкой под давлением или обычным химическим склеиванием.
ПОЛИСТРУЙНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (POLY JET, PJET)
Принцип работы этих 3D-принтеров похож на стереолитографию (SLA), так как модель создается из фоточувствительной смолы. Полимерная смола предварительно расплавляется и поступает в струйную головку. Головка, перемещаясь вдоль горизонтальной оси, напыляет расплавленную смолу на рабочую плоскость. Толщина такого слоя составляет всего 16 микрон, что в пять раз меньше, чем толщина слоя при стереолитографии. Следующие за головкой УФ-лампы ускоряют затвердевание полимера. Особо сложные модели печатаются с добавлением материала поддержки в виде геля, который удаляется осле окончания работы при помощи обычной воды.
3D ПЕЧАТЬ ОТ Z CORP (Z CORP THREE-DIMENSIONAL PRINTING, ZCORP)
Базирующийся на струйной технологии метод, схожий с SLS технологией. Принтеры такой конструкции заправляются двумя ингредиентами – порошкообразной массой и жидким вяжущим веществом похожим на клей. Специальным валиком исходный порошок раскатывается по плоской поверхности. Далее на подготовленный слой из печатающей головки наносится клей, который связывает порошок и создает твердую основу запрограммированной формы. Платформа опускается вниз на уровень одного слоя и процесс повторяется.
МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ НАПЫЛЕНИЯ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ФРЕЗЕРОВАНИЕМ СЛОЯ (DROP ON DEMAND JET, DODJET)
В этой технологии 3D-печати так же используется два вида материалов – модельный и материал поддержки. Печатающая головка одновременно распыляет оба типа «расходников». Затем специальная фрезеровочная головка производит охлаждение распыленного слоя и его механическую обработку. Технология DODJet позволяет строить высокоточные модели с абсолютно гладкой поверхность. Так как распыление рабочего слоя происходит за счет механически движущийся головки, то скорость изготовления прототипа во многом зависит от сложности печатной модели.
3D ПЕЧАТЬ ОТ MOOR TECHNOLOGIES
Недавно появившаяся технология, которая позволяет печатать изделия из обычной бумаги формата А4. Резец из твердосплавной стали вырезает каждый слой будущей модели из листа бумаги. Затем слои проклеиваются обычным канцелярским клеем на водной основе. Такую технологию печати использует инновационный 3D-принтер MATRIX 3000.
КОНТУРНОЕ ИЗГОТОВЛЕНИЕ (CONTOUR CRAFTING, CC)
СС – это строительная технология и её используют не 3D-принтеры. Устройство для печати более похоже на козловой кран. Вместо многотонного крюка, у которого находится распыляющая бетонную смесь головка со встроенными пневматическими формирователями поверхностей. Мгновенно застывающий бетонный раствор слой за слоем наносится на основу дома. Стены, вместе с проемами, вентиляционными отверстиями, дымоходами в прямом смысле этого слова растут на глазах. На возведение полой «коробки» одного коттеджа площадью 100 метров квадратных уходит примерно восемь часов непрерывной работы.
Научный прогресс продолжает свое движение вперед и уже завтра этот список технологий 3D-печати может быть существенно расширен.
ДРУГИЕ 3D-ПЕЧАТИ:
• Three Dimensional Printing (3DP)
Three Dimensional Printing (TDP, 3DP) – технология 3D-печати, базирующаяся на струйном методе и потому схожа с SLS-технологией. Разработана в 1980 году студентом Массачусетского университета Полом Вильямсом и впоследствии продана компании zCorp, которая недавно была поглощена 3D Systems.
При создании моделей 3DP-принтеры используют два вида вещества: порошкообразную массу в качестве основы и жидкое вещество в качестве связующего элемента. В роли основы обычно выступает гипсовый порошок, хотя при определенных условиях 3DP-принтеры могут печатать порошком стекла, костным порошком, переработанной резиной, бронзой, древесными опилками и даже пищевыми продуктами (например, сахаром или шоколадным порошком).
ОСОБЕННОСТИ ПЕЧАТИ
3DP-технология подразумевает послойное создание моделей. Рабочая камера принтера состоит из двух частей: в первой происходит подача порошка, во второй – построение модели. Процесс печати выглядит так: исходный материал распределяется тонким слоем на плоскости камеры построения, после чего на слой наносят связующее вещество, с помощью которого отдельные частицы материала склеиваются между собой. После этого платформа с порошком смещается вниз на толщину одного слоя и процедура наращивания повторяется.
ПЛЮСЫ И МИНУСЫ
Метод 3DP отличается невысокой себестоимостью моделей и в то же время высокой скоростью печати. Технология является безотходной, поскольку в качестве поддержки используется исходный материал, а его остатки могут быть профильтрованы и использованы вновь.
Еще одни плюс технологии – возможность печатать полноцветные модели в рамках цветовой палитры CMYK, которая содержит около 390 000 цветов. Модель окрашивается на этапе построения, путем добавления красителя в связующее вещество.
Также 3DP-технология позволяет создавать модели с чрезвычайно тонкими стенками (минимально допустимая толщина составляет 0,5 мм и ограничивается только физическими свойствами материала).
К минусам технологии можно отнести невысокое разрешение печати (0,1-0,4 мм), а также грубую гигроскопичную поверхность, которая нуждается в шлифовке. К тому же, для придания материалу нужных свойств, его в некоторых случаях приходится запекать в специальной печи.
• Solid Ground Curing (SGC)
Технология отверждения на твердом основании Solid Ground Curing (SGC) — сложный, многошаговый процесс (см. рис. 5). Компьютер разделяет модель на сечения (слои, поз. 1, рис. 5). Далее с помощью специального тонера на стеклянной пластине (2) создается изображение заданного слоя, образующее его «фотомаску» — фотошаблон. Вначале на поверхность стола, а далее (после построения очередного слоя) на образованный слой наносится и выравнивается тонкий слой смолы (фотополимера, поз. 4, рис. 5). Над этим слоем и над находящимся над ним фотошаблоном (2) включают свет ультрафиолетовой лампы (поз. 3, рис. 5). В результате того что лампа включается лишь на несколько секунд, отвердевает только тот слой смолы, фотомаска которого использовалась в данный момент. Неотвердевшая смола удаляется, полости заполняются расплавленным воском, который быстро затвердевает (поз. 5, рис. 5).
Созданный слой из отвердевшей смолы и воска выравнивают (фрезеруют) до нужной толщины (поз. 6, рис. 5). Далее деталь вновь подвергается воздействию ультрафиолетового излучения для окончательного формирования слоя. Затем процесс повторяется: создается фотошаблон для следующего слоя (поз. 1, рис. 5), по уже сформированному слою распределяется новый слой жидкой смолы, и т.д. Таким образом, количество фотошаблонов соответствует количеству формируемых слоев. Процесс идет в вакууме. Точность построения — 0,084 мм, скорость построения — 70 и 120 сек/слой, толщина слоя составляет 0,1-0,2 мм. Процесс был развит фирмой Cubital Inc. (Израиль), выпускающей установки Solider. Рабочий объем одной из установок — 360 х 360 х 360 мм.
Преимущества технологии Solid Ground Curing (SGC):
• не нужна постпроцессная обработка;
• сложность модели влияет только на время ее полного изготовления и не влияет на скорость изготовления ее частей;
• дополнительное засвечивание уменьшает внутренние напряжения модели;
• процесс можно приостанавливать;
• в центре тяжести модель может быть утяжелена;
• не нужно подпорок при синтезе;
• можно создавать модель с движущимися составными частями;
• дефектные слои можно удалить, а после этого продолжить процесс;
• возможность синтезирования нескольких деталей одновременно.
Недостатки технологии Solid Ground Curing (SGC):
• перегрев дорогого полимера увеличивает его вязкость и делает невозможным повторное использование,
• материал токсичен и требует УФ излучения в специальной камере;
• большой вес установки,
• шум при работе установки,
• необходимость постоянного присутствия оператора,
• возможность использования только нескольких материалов,
• необходимость удаления воска после синтеза модели.
1.5 ПОДГОТОВКА ПЕЧАТИ
3D-печать — это способ создания объемных объектов путем послойного нанесения материала на основу.
С помощью 3D-принтера можно создавать изделия такой формы, которая не может быть реализована с применением других технологий. Возможна печать одного объекта внутри другого, полых деталей, подвижных частей, сложных изгибов и других трудоемких форм.
Разработано множество технологий 3D-печати: стереолитография (SLA), селективное лазерное спекание (SLS), моделирование методом наплавления (FDM) и другие. Конечно, у каждого метода есть свои плюсы и минусы.
При подготовке модели к печати, например, из керамики, стоит обратить внимание на конструктивные особенности материала, прежде чем выбирать способ печати.
В случае керамики, минимальная возможная толщина стенки изделия — 3 мм, а детализация — 2 мм. При этом в SLS-печати минимальная толщина равна 0,7 мм, а самая тонкая деталь может быть диаметром 0,2 мм — очень важно учитывать такие особенности.
Еще один важный совет — 3D-печать недешевый процесс, поэтому лучше пытаться использовать как можно меньше материала.
Как же создать модель для печати на 3D-принтере?
ШАГ 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ 3D-ПРОТОТИИА
Напечатать можно практически любую модель, от органичных скульптур, сделанных в ZBrush, до математических абстракций или даже вашего персонажа в компьютерной игре. Но следует помнить, что 3D-модель станет реальной вещью, поэтому не нужно забывать о силе тяжести, распределении веса и прочности.
Например, если вы хотите напечатать фигурку, проверьте, сможет ли она стоять на своих двух — или больше — ногах или стоит добавить плоскую подставку.
На картинке показано моделирование чашки кофе c 8 ручками, также известной как “Octocup”. Она должна устойчиво стоять на столе и удерживать жидкость (ведь в этом и есть функция чашки), поэтому придать ей сумасшедшие асимметричные формы не получится. Иначе чашка просто завалится набок! Предпочтительнее всего сохранить ее в форматах .obj или .stl.
ШАГ 2. ФОРМИРУЕМ ПУСТОТЫ 3D-МОДЕЛИ
Для экономии материалов желательно сделать 3D-модель полой. Опять же, в зависимости от материала и способа 3D-печати, толщина стенки может варьироваться. В данном случае стоит остановиться на 3 мм.
Использовать будем программу MeshLab, которая лучше всего подходит для такого рода задач.
Все, что нужно — создать смещенную копию модели с желаемой толщиной внутри основной.
Используйте следующие пункты в верхнем меню: Filters > Remeshing > Uniform Mesh Resampling (если у вас другая программа, названия могут отличаться). Настройте параметры: Precision 1.0, Offset value -3 (это задает толщину стенки) и проставьте галочки в Clean vertices и Multisample. Таким образом, получится отличная внутренняя поверхность.
Теперь надо развернуть нормали в другую сторону, чтоб модель определялась как полая — для этого через меню View > Show layer dialog выделяем нужный слой, а затем используем Filters > Normals > Invert Faces Orientation для инвертирования нормалей.
Для сохранения файла выбираем следующее: Layer > Flatten Visible Layers File > Export Mesh as. Затем необходимо сделать небольшое отверстие для того, чтоб внутри изделия не осталось избыточного материала. Для этого сгодится любой 3D-редактор. Необходимый диаметр отверстия — как правило, двойная толщина стенки, то есть 6 мм в нашем случае.
ШАГ 3. «ПОДЧИЩАЕМ» 3D-ПРОТОТИП
3D-принтеры довольно придирчивы к качеству моделей, поэтому данному этапу нужно уделить особое внимание. Убираем соприкасающиеся грани, синхронизируем направления нормалей. Для дальнейшей подготовки мы будем использовать netfabb Studio Basic, бесплатную программу, предназначенную специально для этого.
Открываем файл и запускаем автоматическую обработку, которая закроет дырки в модели. Для этого используем Extras > Repair, а затем — Automatic Repair > Apply Repair. Чтобы сохранить, жмем Part > Export part > As STL (binary) и вводим имя файла.
Затем вам останется только принести диск или флэшку с файлом в центр 3D-печати, где его транслируют в специальный G-код, то есть инструкции для машины по печати объекта. И вскоре вы получите готовый и еще теплый макет, который совсем недавно существовал только на экране компьютера!
1.6 МЕТОДЫ 3D-ПЕЧАТИ
Это наиболее популярный метод среди любительских аппаратов. Суть его проста. Представляете себе как работает клеевой пистолет? С одного конца пистолета толкается пластиковый пруток, а на другом конце он разогревается до текучего состояния и выдавливается в место склейки.
Принтер представляет из себя станок с 3-мя осями. Печатающая головка закреплена на координатной системе станка. Когда она передвигается по координатам X/Y расплавленный пластик выдавливается из тонкого (0.3-0.5мм) сопла и застывает. Напечатав один слой, принтер изменяет координату Z (опускает платформу/поднимает головку) и печатает следующий слой.
РАЗНИЦА МЕЖДУ ПРИНТЕРАМИ
Основная разница между принтерами заключается в том, как реализовано передвижение по 3-м осям, как подается материал, подогревается столик или нет, поддерживается ли печать 2мя материалами.
Большинство принтеров семейства RepRap передвигает головку только по оси X. Платформа с объектом перемещается по Y. По оси Z перемещается конструкция из печатающей головки и привод по оси X. Из-за перемещения такой массы страдает точность и скорость печати.
В Ultimaker и последней версии Makerbot засвеченной с большой помпой на CES 2012 печатающая голова передвигается по двум осям(X/Y) вверху аппарата, а платформа с изделием опускается постепенно вниз (по Z). Благодаря этому достигается высокое качество и скорость печати, которая может быть до 10 раз выше чем у Менделя.
Кроме классических схем унаследованных от CNC станков есть эксперименты с дельта-роботами.
ПЛАСТИК
Для печати используют разные пластики. Самые популярные это ABS, из которого сделаны большинство игрушек, и PLA — биоразлагаемый пластик, из которого делается упаковка и одноразовая посуда. Кроме того используются специальные виды, которые растворяются в воде (PVA) или специальном растворителе. Таким пластиком можно печатать вспомогательные структуры, которые по окончании удаляются. Черный пластик на следующем фото — это такой вспомогательный материал.
Для печати двумя цветами или одним цветом со вспомогательным материалом используется принтер с двойным экструдером. На сегодня эта технология в любительских принтерах еще не отработана. STL формат, избранный в качестве стандартного среди любителей, не поддерживает несколько цветов. Но аппараты уже доступны, так что эти проблемы уже в процессе решения.
Пластик для печати продается бухтами в виде прутка различного диаметра ценой порядка 40-60$ за кг, водорастворимый стоит дороже(90$). У разных видов пластика (и других материалов, например шоколад) — разный диапазон рабочих температур. Для поддержания оптимальной температуры используется термодатчик.
Чтобы обеспечить точность печати деталь не должна двигаться с места, поэтому делают так, чтобы она прилипала к поверхности платформы.
Так как пластиковая деталь печатается долго, то и остывает она неравномерно. Слои напечатанные раньше — остывают раньше. Поэтому деталь стремится деформироваться — изогнуться. С одной стороны прилипание должно быть достаточно сильно, чтобы не дать оторваться детали от платформы при остывании, с другой — достаточно слабо, чтобы можно было оторвать ее руками по окончании процесса не повредив.
Именно для этого платформа для работы с пластиком ABS делается подогреваемой и на платформу клеят термоскотч(каптоновую ленту), а для работы с пластиком PLA на платформу наклеивается малярный скотч(синий на картинке выше). В профессиональных принтерах процесс вообще происходит в закрытом боксе, где поддерживается высокая температура обеспечивая медленное остывание и лучшее прилипание пластика. Так что скотч — это еще один расходный материал при 3D-печати.
ПЕЧАТЬ ПОРОШКОМ
Эта технология используется в профессиональных принтерах компании ZCorp. Она позволяет печатать с высоким разрешением несколькими цветами одновременно. Суть простая — насыпается мелкодисперсный порошок тонким слоем, выравнивается, потом идет головка и как в струйном принтере поливает порошок окрашенным в нужный цвет связующим. Далее всё повторяется — слой порошка, выравнивание, связующее. По окончании остатки порошка выдувают и все готово. Дополнительный материал, чтобы поддерживать свисающие элементы, здесь не требуется — его роль играет порошок, который равномерно заполняет емкость и служит в качестве подпорки для последующих слоев. Принтеры стоят от 15k$ (монохромный ZPrinter 150), цветной ZPrinter 250 — от 25k$.
Кроме пластикового наполнителя счастливые обладатели играются и с другими материалами. Я слышал про использование керамики и металла. После отжига получаются соответственно керамическое или металлическое изделие.
ЛАЗЕРНОЕ СПЕКАНИЕ
Практически ничем не отличается от печати порошком. Только вместо печатающей головки используется лазер спекающий порошок вместо связующего. Спекли слой, насыпали новый, спекли — насыпали и т.д.
Бристольское отделение знаменитой аэрокосмической и оборонной компании EADS по этой технологии «испекло» велосипед.
Эти ажурные объекты также изготовлены по этой технологии.
Таким же образом можно делать изделия из тугоплавких материалов. Только лазер надо помощнее.
В 2011 году Маркус Кайсер нашумел со своим проектом солнечного 3D-принтера. Вместо спекаемого порошка он использовал песок, который набирал тут же в пустыне. Вместо лазерных лучей использовал большую линзу Френеля, которая концентрировала солнце в точку и плавила песок. В качестве насыпающего и выравнивающего устройства выступал сам автор проекта :) Координатная система принтера и компьютер работали от солнечных батарей. В результате получилась такая вот чаша:
ПЕЧАТЬ ФОТОПОЛИМЕРОМ
Принцип работы прост — проецируем на смолу срез модели, она застывает там, где была освещена. Поднимаем модель и добавляем смолы, засвечиваем следующий срез и т.д.
Этот метод печати также встречается среди любителей и в лабораториях благодаря простоте устройства и точности получаемого результата. Вот схема устройства:
Есть кювета с фотополимером и стеклянным дном. На это дно проектор снизу проецирует изображение. Софт переключает картинки на проекторе(срезы объекта) и постепенно поднимает стеклянную платформу на которой растет объект. По мере расходования фотополимер доливается в кювету. Сверху аппарат обычно закрывается колпаком не пропускающим определенный спектр, чтобы избежать паразитной засветки.
Пример объекта напечатанного на таком принтере:
Есть много разных фотополимеров. Они по-разному стоят, реагируют на разную длину волны света, имеют разное время активации. Поэтому при создании принтера надо подбирать материал и лампу для засветки. Вместо проектора можно использовать лазер(фонарь с узким лучом) и систему развертки. Тогда срез надо будет рисовать лазером как и при лазерном спекании. Если не ошибаюсь, то расходный материал для верхнего принтера стоит порядка 300$ за литр. Но сообщество интересующихся строительством таких принтеров нашло и дешевый вариант — около 20$ за литр. Сообщество, разную информацию по фотополимерам, устройству проектора, принтера и пр. можно найти тут — 3dprinter.wikidot.com
nano-cemms.illinois.edu — тут, при помощи серии видео-роликов, показан процесс 3D-печати в лаборатории собранный буквально на коленке. Полимер налит в стакан и обычный проектор засвечивает полимер сверху через зеркало. Платформа на которой выращивается объект прикреплена к маленькому штативу и опущена в стакан. Вручную на проекторе меняются картинки срезов и постепенно опускается платформа. По окончании процесса объект получается погружен в смолу. Далее он извлекается, промывается и обсушивается. Конечно реальный процесс занимает многие часы. Печать происходит со скоростью несколько миллиметров в час. Так что автоматизация тут совсем не лишняя.
Промышленные принтеры семейства Objet Connex построенные по этой технологии могут использовать несколько разных видов фотополимеров в одном изделии. Фактически, это большой струйный принтер, с десятками сопел подключенным к емкостям с разными материалами. В процессе печати полимер наносится на изделие и тут же засвечивается.
Вот примеры объектов напечатанные на таком принтере за один раз:
1.7 РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ 3D-ПЕЧАТИ
Базовой наукой поставляющей производителям 3D-принтеров большую часть сырья для прототипирования по-прежнему остается углеводородная химия. На данный момент, очень сложно представить себе более практичный и дешевый «расходник» для создания прототипов, чем производные высокомолекулярный химической технологии. Однако, современные требования к экологической безопасности создаваемых изделий, заставляют исследователей искать все более совершенные биосовместимые вещества.
АБС-ПЛАСТИК (ABS)
У специалистов химиков известен, как акрилонитрилбутадиенстирол. Это вещество входит в широкую группу стирольных сополимеров. Аморфная структура материала, в купе с его высокой размерной стабильностью, наделят АБС-пластик ударопрочностью и хорошей эластичностью. В 3D-прототипировании порошок из этого вещества активно используется в технологиях печати методом экструзии (FDM). Модели, полученные из АБС-пластика крайне долговечны, но плохо переносят солнечные лучи. Получить объект высокой степени прозрачност Акрилонитрилбутадиенстирол, или просто АБС. «ударопрочная техническая термопластическая смола на основе сополимера[1] акрилонитрила с бутадиеном и стиролом (название пластика образовано из начальных букв наименований мономеров)».
Для большей наглядности продемонстрируем:
Свойства:
1. Непрозрачный (Окрашивается в различные цвета).
2. Повышенная ударопрочность и эластичность
3. Нетоксичность
4. Долговечность
5. Стойкость к щелочам и моющим средствам
6. Влагостойкость
7. Маслостойкость
8. Кислотостойкость
9. Теплостойкость 103 °C (до 113 °C у модифицированных марок)
10. Широкий диапазон эксплуатационных температур (от −40 °C до +90 °C)
Рекомендуется использовать для изготовления: крупных деталей автомобилей (приборных щитков, элементов ручного управления, радиаторной решётки), корпусов крупной бытовой техники, радио- и телеаппаратуры, деталей электроосветительных и электронных приборов, пылесосов, кофеварок, пультов управления, телефонов, факсовых аппаратов, компьютеров, мониторов, принтеров, калькуляторов, другой бытовой и оргтехники, спортинвентаря, деталей оружия, мебели, изделий сантехники, деталей медицинского оборудования.
Достоинства:
1. Относительная дешевизна
2. Растворимость в ацетоне (можно сгладить «ступеньки» печати).
3. Легко окрашивается
4. Возможны «доводочные» операции(шлифование, окраска)
5. Возможна работа в большом диапазоне температур
6. Выдерживает значительные ударные нагрузки
Недостатки:
Невозможно изготовить цветным.
Необходимые температуры:
Рабочая температура — 210-270 градусов.
Рабочий стол — примерно 110 градусов.
и из АБС так же не получится.
ПОЛИКАПРОЛАКТОН (PCL)
Этот «близкий родственник» биоразлагаемых полиэфиров, является одним из самых популярных материалов для прототипирования. Главной «изюминкой» этого материала стала низкая температура плавления, которая в сочетании с быстрым затвердеванием и прекрасными механическими свойствами позволила поликапролактону стать серьезным конкурентом признанных лидеров рынка сырья для 3D-принтеров. Такой материал идеально подходит сразу нескольким технологиям 3D-печати (FDM, SLS, ZCorp). Кроме того, поликапролактон легко разлагается в человеческом организме и абсолютно безвреден для здоровья.
ПОЛИЛАКТИД (PLA)
Самый экологичный и биологически совместимый материал для 3D-печати. Этот поистине чудесный термопластичный полиэфир производится из отходов биомассы (силос кукурузы или сахарной свеклы). Он наделен всеми положительными свойствами своих собратьев, но имеет два очень существенных недостатка. Модели, изготовленные из этого вещества недолговечны, и при естественных условиях постепенно разлагаются. И стоимость производства этого сырья, а значит и его цена в магазине очень высока. Полилактид может быть заправлен в принтеры, использующие FDM и SLS технологии.
PLAПолилакти́д (ПЛА) — биоразлагаемый, биосовместимый, термопластичный, алифатический полиэфир, мономером которого является молочная кислота.
Зигзагообразной линией показан участок с CH3
Применяется для: производства экологически чистой биоразлагаемой упаковки, одноразовой посуды, средств личной гигиены, для производства хирургических нитей и штифтов, а также в системах доставки лекарств.
Достоинства:
1. Имеют низкий коэффициент трения (что делает его практически незаменимым в производстве подшипников скольжения).
2. Нетоксичен
3. Низкая температура стеклования
4. Отсутствует необходимость в достаточно гладкой поверхности для рабочего стола
5. Не требуется нагрев стола
6. Экологически чистое производство из возобновляемых источников
Недостатки:
1. Дороже АБС
2. Свойство разлагаемости
3. Не поддаётся ацетону (невозможность сглаживания контуров)
Необходимые температуры:
Рабочая температура — порядка 185 градусов
ПОЛИЭТИЛЕН НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ (HDPE)
Вещество, формулу которого каждый выпускник старших классов видел в учебнике по химии. Являясь самым распространенным видом пластмассы в мире, этот материал просто не мог не попасть в руки к разработчикам 3D-принтеров. Рассказывать много о свойствах полиэтилена нет смысла. Подавляющее большинство пользователей видели или держали в руках полиэтиленовую пленку, бутылку, канистру, трубу и т.д. В прототипировании этот материал является признанным лидером. Благодаря обширным физическим свойствам полиэтилена, которые зависят от способа его производства, ему «по плечу» любая технология 3D-печати.
ПОЛИПРОПИЛЕН (PP)
По своим свойствам полимер пропилена очень похож на полиэтилен низкого давления. Этот материал самый легкий из всех видов выпускаемых пластмасс. В сравнении с HDPE полипропилен лучше противостоит истиранию и хуже плавится. К недостаткам материала можно отнести, «уязвимость» к активному кислороду, содержащемуся в воздухе и пониженную морозостойкость. Объект «напечатанный» из такого материала может начать деформироваться уже при небольших отрицательных температурах.
ПОЛИКАРБОНАТ (PC)
Полимерный материал, относящийся к группе термопластов. Синтез этого вещества сопряжен с рядом технологических трудностей и экологически не безвреден. Поликарбонат – очень твердый пластик, способный сохранять свои физические свойства в широком диапазоне температур, обладающий хорошей светопроницаемостью. Он имеет не высокую температуру плавления и очень удобен для экструзионной обработки. Используется в качестве исходного материала, для создания высокопрочных моделей по технологиям LOM, SLS и FDM.
ПОЛИФЕНИЛСУЛЬФОН (PPSU)
Материал, пришедший в 3D-печать из авиационной промышленности, теплостоек и практически негорюч. Отличается повышенной твердостью и устойчивостью к приложенным нагрузкам. По внешнему виду похож на обычное стекло, но значительно превосходит его по прочности. Изначально применялся для создания теплостойких деталей военных самолетов, но постепенно стал доступным и обычным пользователям. Служит расходным материалом для принтеров, работающих по технологиям SLS и FDM.
ФОТОПОЛИМЕРЫ
Это общее название для большой группы материалов, имеющих одну общую характеристику. Все они меняют свое агрегатное состояние под действием источника света (чаще ультрафиолетового) или лазерного луча. Этот класс материалов был положен в основу разработки технологий 3D-печати SLA и PJET. Фотополимерные «расходники» могут быть как в жидком (SLA) так и в твердом (PJET) агрегатном состоянии. Модели из фотополимера выдерживают удары не большой кувалды, абсолютно не чувствительны к воде и солнечному свету, не горят.
МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ПОРОШОК
Порошок и мелкая стружка из «легких» (медь, алюминий и их сплавы) и драгоценных (серебро, золото) металлов широко применяются в качестве исходных материалов для 3D-печати. Ведь ни один пластик не сможет сымитировать металлический блеск. Однако модели из металлов не отличаются хорошими термическими свойствами и химической стойкостью, поэтому в металлический порошок при печати добавляются керамические и стекловолоконные вкрапления. Уже несколько лет назад компания Shapeways открыла он-лайн сервис, в котором каждый может заказать 3D-модели из нержавеющей стали. В обычном понимании нельзя назвать такие изделия стальными. Сначала частицы порошка из нержавеющей стали связываются между собой клеем по технологии ZCorp. Полученный промежуточный прототип достаточно хрупок и очень похож на фигуру из песка. Он помещается в специальную форму и обливается расплавленной бронзой. Жидкий расплав заполняет пустоты между песчинками стали и после застывания образует монолитный образец.
КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
По сути, «нержавеющая сталь» от компании Shapeways уже является композитным материалом. Несущая матрица в нём создается из стали, и армируется расплавленной бронзой. В современных технологиях 3D-печати получило широкое распространение композитное сырье на основе гипса. Модели, изготовленные из гипсового композита, не долговечны, но очень дешевы. Такой материал прекрасно подходит для создания презентационных 3D-объектов. Кроме того, гипсовые изделия обладают высокой термостойкостью и используются в качестве мастер-моделей для процессов литья.
ПРОГРЕСС НЕ СТОИТ НА МЕСТЕ
Наука и инноватика регулярно предлагают новое сырье для 3D-печати. Одной из последних разработок в этой области стало деревянное волокно. Изобретатель Кай Парти (Kai Parthy) создал специальный композит из полимера и дерева. Материал имеет схожие с полиактидом (PLA) свойства, которые позволяют создавать из него твердые и долговечные модели. Изделия из композита внешне выглядят как настоящие и пахнут свежеспиленным деревом. Инновационный материал пока используется FDM технологиями, и совместим только с принтерами RepRap.
«Оригинальный» материал для 3D-печати используют принтеры MATRIX от компании Moor Technologies – это обычная бумага формата А4. Создатели чудо-принтера делают ставку на общедоступность исходного материала и скорость изготовления модели. Прочными и эстетически красивыми изделиями MATRIX вряд ли сможет порадовать своего владельца, но для быстрой трансформации компьютерного проекта в прототип подойдет идеально.
Существуют модели 3D-принтеров, которые способны печатать цементными растворами, глиняными смесями и известковым порошком. Такие технологии (например, Contour Crafting) и устройства обычно применяются в строительстве и при ремонте зданий и коммуникаций. Какое сырье предложит нам «завтрашний день» науки, остается только гадать…
1.8 МАТЕРИАЛЫ ПОДДЕРЖКИ
Материалы поддержки – не менее важный компонент в 3D-печати, чем материалы, из которых, собственно, изготавливаются сами модели. При печати в трех измерениях любой процесс сталкивается с явлением гравитации, которая затрудняет создание нависающих элементов. Материалы поддержки как раз формируют опорные конструкции, на которые опираются элементы модели. Особое распространение материалы поддержки получили в технологиях, использующих послойную печать (FDM, SLA).
МАТЕРИАЛЫ ПОДДЕРЖКИ МОЖНО УСЛОВНО РАЗДЕЛИТЬ НА ЧЕТЫРЕ ГРУППЫ:
• Разрушаемые
• Легкоплавкие
• Растворимые
• Порошковые.
РАЗРУШАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Разрушаемые материалы поддержки в основном используются в FDM и SLS технологиях. Наиболее доступным вариантом является использование того же материала, из которого создается модель. В этом случае после завершения печати необходимо механически удалить поддержку, после чего отшлифовать место слома.
Второй вариант – использование более хрупкого материала или материала, который имеет низкое сцепление с основным. Например, принтеры с двумя экструдерами могут использовать в качестве материала поддержки PLA-пластик, а в качестве основного – ABS.
И в том и в другом случае после завершения процесса печати возникает необходимость в дополнительной обработке мест слома, что заметно увеличивает общее время производства детали. К тому же следует учитывать вероятность повреждения модели в процессе отсоединения поддержки. Наконец, в некоторых пустотелых моделях материалы поддержки вообще нельзя удалить и они так и остаются каркасом в полости, увеличивая вес детали и затраты на ее производство.
ЛЕГКОПЛАВКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Отличительная черта легкоплавких материалов – низкая температура плавления (60-100˚C). В их качестве обычно используются различные виды воска, а также гелеобразные вещества. Удаляются такие материалы путем нагрева в печи или с помощью фена.
Легкоплавкие материалы позволяют избежать неприятностей, которые возникают при использовании разрушаемых материалов. К тому же, их использование позволяет создавать сложные, многокомпонентные модели: шарнирные соединения, подшипники, болты с гайками, кнопки и т.д.
Преимущества этой технологии очевидны: возможность повторного использования материала, легкость удаления, возможность создания многокомпонентных моделей. Вместе с тем, использование таких материалов невозможно в случае печати пластиками с низкой температурой плавления.
Наибольшее распространение легкоплавкие материалы получили в профессиональных принтерах, работающих по технологии PolyJet. Также их часто используют в следующих технологиях: DODJet, FDM, MJM, SLS, SGC.
РАСТВОРИМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Речь идет о материалах, которые растворяются в воде или химических растворах. В их качестве обычно выступают водорастворимые гели или водорастворимый пластик (например, PVA). Материал удаляется погружением в емкость с водой или раствором (для полного удаления обычно достаточно 30-120 минут).
Используемые технологии: SLA, SLS, FDM, MJM.
ПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В некоторых технологиях материалом поддержки может выступать порошок, из которого создается деталь. Речь идет от технологии селективного лазерного спекания (SLS) и ее аналоге для металлов (DMLS). В этом случае порошок является тем каркасом, на котором держится выпекаемая модель. После завершения процесса печати деталь просто поднимают из порошка, а его остатки вновь загружают в машину.
Используемые технологии: SLS, DMLS
1.9 10 ПРАВИЛ ПОДГОТОВКИ МОДЕЛИ К 3D ПЕЧАТИ
Скачал модель, распечатал, пользуйся — что может быть проще!? Но, если говорить про FDM 3D-принтеры, то не каждую модель можно распечатать, и практически каждую модель(не подготовленную для 3D-печати) приходится подготавливать, а для этого необходимо представлять как проходит эта 3D-печать.
Для начала пара определений:
Слайсер – программа для перевода 3D модели в управляющий код для 3D принтера.(есть из чего выбрать: Kisslacer, Slic3r, Skineforge и др.). Она необходима, т.к. принтер не сможет скушать сразу 3D модель (по крайней мере не тот принтер о котором идёт речь).
Слайсинг (слайсить) – процесс перевода 3D модели в управляющий код.
Модель режется (слайстися) по слоям. Каждый слой состоит из периметра и/или заливки. Модель может иметь разный процент заполнения заливкой, также заливки может и не быть (пустотелая модель).
На каждом слое происходят перемещения по осям XY с нанесением расплава пластика. После печати одного слоя происходит перемещение по оси Z на слой выше, печатается следующий слой и так далее.
1. СЕТКА
Пересекающиеся грани и ребра могут привести к забавным артефактам слайсинга. Поэтому если модель состоит из нескольких объектов, то их необходимо свести в один.
Но нужно сказать, что не все слайсеры чувствительны к сетке (например, Slic3er).
И даже если сетка кривая, а исправлять её руками лень, то есть прекрасный бесплатный облачный сервис сloud.nettfab.com, который поможет в большинстве случаев.
2. ПЛОСКОЕ ОСНОВАНИЕ
Желательное, но не обязательное правило. Плоское основание поможет модели лучше держаться на столе принтера. Если модель отклеится (этот процесс называют деламинацией), то нарушится геометрия основания модели, а это может привести к смещению координат XY, что ещё хуже.
Если модель не имеет плоское основание или площадь основания мала, то её печатают на рафте — напечатанной подложке. Рафт портит поверхность модели, с которой соприкасается. Поэтому при возможности лучше обойтись без него.
3. ТОЛЩИНА СТЕНОК
Стенки должны быть равными или толще, чем диаметр сопла. Иначе принтер просто не сможет их напечатать. Толщина стенки зависит от того, сколько периметров будет печататься. Так при 3 периметрах и сопле 0,5mm толщина стенок должна быть от 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3mm, а свыше может быть любой. Т.е.толщина стенки должна быть кратна диаметру сопла если она меньше N*d, где N — количество периметров, d — диаметр сопла.
4. МИНИМУМ НАВИСАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Для каждого нависающего элемента необходима поддерживающая конструкция – поддержка. Чем меньше нависающих элементов, тем меньше поддержек нужно, тем меньше нужно тратить материала и времени печати на них и тем дешевле будет печать.
Кроме того поддержка портит поверхность, соприкасающуюся с ней.
Допускается печать без поддержек стенок, которые имеют угол наклона не более 70 градусов.
5. ТОЧНОСТЬ
Точность по осям XY зависит от люфтов, жёсткости конструкции, ремней, в общем, от механики принтера. И составляет примерно 0.3 мм для хоббийных принтеров.
Точность по оси Z определяется высотой слоя ( 0.1-0.4 мм). Отсюда и высота модели будет кратна высоте слоя.
Также необходимо учитывать, что после остывания материал усаживается, а вместе с этим изменяется геометрия объекта.
Существует ещё программная сторона проблемы — не каждый слайсер корректно обрабатывает внутренние размеры, поэтому диаметр отверстий лучше увеличить на 0.1-0.2 мм.
6. МЕЛКИЕ ДЕТАЛИ
Мелкие детали достаточно сложно воспроизводятся на FDM принтере. Их вообще невозможно воспроизвести, если они меньше, чем диаметр сопла. Кроме того при обработке поверхности мелкие детали станут менее заметны или исчезнут вовсе.
7. УЗКИЕ МЕСТА
Узкие места очень сложно обрабатывать. По возможности необходимо избегать таких мест, требующих обработки, к которым невозможно подобраться со шкуркой или микродрелью. Конечно, можно обрабатывать поверхность в ванне с растворителем, но тогда оплавятся мелкие элементы.
8. БОЛЬШИЕ МОДЕЛИ
При моделировании необходимо учитывать максимально возможные габариты печати. В случае если модель больше этих габаритов, то её необходимо разрезать, чтобы напечатать по частям. А так как эти части будут склеиваться, то неплохо бы сразу предусмотреть соединения, например, «ласточкин хвост».
9. РАСПОЛОЖЕНИЕ НА РАБОЧЕМ СТОЛЕ
От того, как расположить модель на рабочем столе зависит её прочность.
Нагрузка должна распределяться поперек слоев печати, а не вдоль. Иначе слои могут разойтись, т.к. сцепление между слоями не 100%.
Чтобы было понятно, взглянем на две Г-образные модели. Линиями показаны слои печати.
От того как приложена сила относительно слоёв зависит прочность напечатанной детали. В данном случае для правой «Г» достаточно будет небольшой силы, чтобы сломать её.
10. ФОРМАТ ФАЙЛА
Слайсеры работают с форматом файла STL. Поэтому сохранять модель для печати нужно именно в этом формате. Практически любой 3D редактор умеет экспортировать в этот формат самостоятельно или с использованием плагинов.
1.10 10 УДИВИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕЙ, КОТОРЫЕ МОЖНО НАПЕЧАТАТЬ НА 3D-ПРИНТЕРЕ
3D-принтеры появились сравнительно недавно. Даже не все многочисленные пользователи компьютерной техники, знают о существовании такого продукта. Первый опытный образец был представлен в середине 90х-годов прошлого века компанией «Hewlett-Packard» совместно с «Stratasys». Он был изготовлен скорее в рекламных целях, чем для практического пользования. Но уже совсем скоро архитекторы и дизайнеры оценили возможности нового продукта.
Прошло менее четверти века и с помощью 3D-печати были созданы невероятные объекты, о которых мы и расскажем.
КРОВЕНОСНЫЕ СОСУДЫ
Что может быть фантастичней напечатанных на принтере действующих кровеносных сосудов? Однако это уже реальность. С помощью 3D принтера их с успехом печатают в немецком институте Фраунгофера. Вначале с помощью принтера создаются искусственно-биологические молекулы, формируемые в дальнейшем в капилляры и вены.
Основной метод 3D-печати заключается в формировании объекта из специального материала слой за слоем. Затвердевание происходит под действием ультрафиолетового облучения. Сама технология находится на стадии формирования. Качественное создание микроструктуры человеческих капилляров, немецким ученым удалость достигнуть с помощью высокоточных лазерных импульсов. В отличие от облучения ультрафиолетом, структура материала получается достаточно гибкой.
Конечно, невозможно утверждать, что уже сегодня появилась возможность полной замены донорских органов искусственными. Но старт дан, а это значит, что в ближайшем будущем многие проблемы в трансплантологии могут быть решены с помощью 3D-печати.
ЗДАНИЯ
Строительство, всегда было очень затратным производством. Для возведения зданий и различных конструкций, необходимо привлечение большого количества специалистов разного профиля. Даже возведения типового жилья является очень продолжительным и затратным строительством. Новая технология 3D-печати предлагает упростить этот процесс, сведя затратную часть строительства к минимуму. Представьте – сконструированная с помощью программы модель здания или его отдельные конструкции, будут просто распечатаны без привлечения большого количества рабочей силы.
В Италии создан опытный образец 3D-принтера, способного использовать в качестве расходного материала обыкновенный песок. Изобретатель Энрико Дини разработал вещество на магниевой основе, способное связывать частицы песка. Получаемая за считанные минуты структура, по прочности не уступает осадочным породам, на формирование которых уходят сотни лет. «Распечатать» любое здание возможно в четыре раза быстрее того времени, которое затрачивается на его строительство обычным способом. Стоимость снижается почти в два раза и это только начало.
Этими разработками очень заинтересовались в Европейском космическом агентстве. Представьте – для создания на любой планете обитаемой исследовательской станции, не потребуется доставка громоздких модулей. Достаточно будет послать на планету аппарат разведчик оборудованный 3D-принтером. До прибытия исследовательской группы он напечатает жилые и рабочие модули станции, используя грунт планеты. Прибывшим исследователям останется только разместить аппаратуру и приступить к работе. В условиях космического пространства это сулит миллиардными прибылями. Тем более из-за тяжести и объемности модулей, в настоящее время, нет средств способных не только отправить их в космическое пространство, но даже вывести на орбиту.
МЕБЕЛЬ И ПРЕДМЕТЫ ИНТЕРЬЕРА
Напечатав понравившийся дом, почему бы не напечатать для него мебель? Уже существуют стулья, светильники, столы и другие предметы мебели выполненные в 3D-печати.
Что сулит ближайшее будущее? Увидев понравившийся гарнитур в интернете, можно будет свободно скачать его на флешку и распечатать в ближайшем печатном центре. Уже существует 3D-принтер, который после запуска распечатал для себя стильный корпус.
ПРОТЕЗЫ
Изготавливаемые даже по индивидуальному заказу протезы, в основном состоят из стандартных комплектующих деталей. 3D-печать полностью перевернуло представление о протезировании.
С созданного 3D макета была распечатана человеческая конечность. Стоит ли говорить, что результат превзошел все ожидания. В дальнейшем планируется изготовление протезов по этому принципу. Стоит только отсканировать здоровую часть конечности и с помощью нехитрых манипуляций вывести на печать. Ко всему прочему, возможно изготовления протезов с учетом любых пожеланий пациента.
ПРЕДМЕТЫ ИСКУССТВА
Множество произведений искусства, транспортировка которых невозможна по ряду причин, для некоторых это может стать губительным по своему воздействию. На помощь музеям, научным и этнографическим учреждениям приходят 3D-принтеры. Создать копию шедевра мировой архитектуры, произведения искусства или научного артефакта довольно трудоемкая и затратная задача. 3D-печать с успехом решает эту проблему. С помощью сканирования и последующей распечатки, можно воссоздать любую модель того или иного экспоната.
В частности, так поступили со знаменитой мумией фараона Тутанхамона. Выполненная из полимерной смолы она украсила экспозицию Тутанхамона за пределами Египта. Реалистичность модели повергла в восторг многочисленных посетителей.
ЕДА
Как ни фантастично звучит, но 3D-печать становится заправским кулинаром. Принтер способный создавать кулинарные шедевры, разработали студенты Корнельского университета совместно с французским институтом кулинарии Нью-Йорка. В качестве расходного материала используется пища жидкой консистенции. Готовятся великолепные блюда непосредственно на тарелке, перед самой подачей к столу. Шоколаду, сыру и другим продуктам можно придать вид недоступный для изготовления даже опытному кулинару.
Создатели надеются, что в скором будущем пищевой принтер станет повседневным помощником при приготовлении пищи не только в дорогих ресторанах, но и на кухне каждого дома. С его помощью можно придать оригинальный вид обычным блюдам. Это поможет в кормлении детей полезными блюдами, которые они не любят.
АВТОМОБИЛИ
С помощью 3D-печати можно создавать не только здания, предметы обихода или искусства. Она с успехом подойдет для изготовления такого сложного механизма, как современный автомобиль. Распечатанные на принтере отдельные части собираются воедино и машина готова.
urbeeМногочисленные сторонники экологического вида транспорта, должны оценить «распечатанный» автомобиль Urbee. Способный разгоняться до 320 км/час он использует электрическую энергию. Подзарядка происходит при движении посредством солнечных батарей или от обыкновенной электрической розетки во время стоянки. Ориентировочная стоимость машины составляет 18-21 тыс. долларов.
ОДЕЖДА
В мире моды 3D-печать способна совершить революцию. Созданный на основе технологии объемной печати, комплект бикини №12 состоит из нейлона такого же номера. Сам по себе нейлон №12 очень прочный и гибкий материал. Возможность использования тонкого нейлонового волокна в качестве печатного материала, значительно упрощает изготовление одежды на заказ.
В дальнейшем планируется изготовление обуви и других модных аксессуаров по данной технологии.
САМОЛЕТЫ
Уже сейчас Concord и Boeing используют 3D-печать для создания отдельных частей производимых самолетов. Созданный 3D-печатью беспилотный аппарат, с размахом крыльев два метра, вдохновляет компании для создания с помощью 3D печати, полномасштабных фюзеляжей авиалайнеров.
Возможность с легкостью изменять конфигурацию в процессе изготовления, значительно снижает затраты особенно на стадии разработки. Отпадает необходимость в изготовлении специальных станков и стапельных конструкций для той или иной модели воздушного судна.
ГОЛОВА СТИВЕНА КОЛЬБЕРА
Компания Makerbot изготовила посредством 3D-печати точную модель головы знаменитого писателя и комика Стивена Кольбера. Прикрепленная к метеозонду оборудованная камерой голова, отправилась в путешествие по космосу. К голове прикреплено тело доисторического хищника тираннозавра известного еще как T-Rex.
Все что потребовалось компании — 3D-принтер стоимостью 1300 долларов США.
1.11 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ 3D-ПРИНТЕРОВ
Как и любое высокотехнологичное устройство, 3D-принтер для своей работы требует соответствующего программного обеспечения. Это ПО довольно специфично, так как в результате его работы должно быть получено не плоское, а трёхмерное изображение. При этом полученная модель должна полностью соответствовать поставленной оператором задаче.
Для полноценной работы с 3D-принтером необходимы как программы, направляющие работу самого робота – управляющие программы, так и 3D-редакторы, которые позволяют выполнить оборудованию конкретную задачу. Всё это ПО должно соответствовать определённым стандартам, то есть «понимать» различные форматы ввода нужных данных.
При работе с 3D-принтером используют:
• язык STL (для описания поверхности заданной модели используются треугольники),
• язык X3D (отсчёт идёт от заранее заданного профиля, построен на XML-стандарте),
• стандарт VRML (работает с треугольниками, в которых нет общих точек).
Рассмотрим самые популярные и широко используемые 3D-редакторы и другие программы для 3D-принтеров.
GOOGLE SKETCHUP
Для создания 3D-моделей, принтеру необходимо получить описание того, что оператор должен получить в результате. Такие описания, как правило, создаются с использованием CAD-программ, что в настоящее время является довольно дорогим удовольствием. Но чаще всего для решения задачи вполне достаточно будет и бесплатного программного обеспечения Google SketchUp. В её работе вначале используется свой собственный формат SKP. Затем при помощи специального плагина этот формат конвертируется в STL.
Одним из неоспоримых достоинств SketchUp является целый набор запатентованных разработчиками инструментов, которые делают работу с программой лёгкой и результативной.
Преимущества Что в результате
Инструмент «Тяни/Толкай» Плоская поверхность превращается в 3D (например, можно превратить квадрат в куб).
Точные измерения. В 3D-печати один из основных параметров, который гарантирует нужный результат, является точность в измерениях. В данном случае это требование выполняется на очень высоком уровне.
Работа с другими программами. При работе с версией SketchUp Pro можно экспортировать геометрию модели, например, в 3ds MAX или AutoCAD.
Инструмент «Ведение». При помощи данного инструмента есть возможность создания 3D формы путём экструзии (выдавливания) 2D поверхности вдоль заданных линий.
Функция сечений SketchUp. Использование данной возможности даёт возможность пользователю «заглянуть внутрь» проектируемого объекта.
Функция «Сцены». С её помощью можно вращать и перемещать плоскости сечений. Также есть возможность отдельно сохранить нужные для дальнейшей работы виды модели.
Инструменты «Осмотреть» и «Проход». Проектируемую модель можно увидеть изнутри при помощи данных инструментов навигации.
Инструменты «Песочницы» Позволят создать, адаптировать или изменить плоское изображение местности в 3D (можно добавить уступы, автотрассы, долины, создать гладкий ландшафт).
Импорт 3DS. Возможность работы с моделями, которые уже имеются в другом формате, путём простого импорта.
Импорт изображений. Возможен импорт изображений, имеющихся в форматах JPG, PNG, TIFF и PDF.
Экспорт файлов. С использованием данной программы можно экспортировать растровое изображение (не более 10 тысяч пикселей) в форматах JPG, PNG, TIFF.
ZPRINT
Данная программа поставляется в комплекте с 3D-принтером Z-Corporation. Сам процесс печати при помощи данного ПО мало отличается от обычной.
Основные возможности программы:
• открытие файла Z-печати;
• экспорт ZPR ;
• ориентация детали;
• оценка времени печати;
• фиксирование;
• укрепление;
• установка трёхмерной печати;
• обнаружение коллизии;
• изготовление контрольной детали;
• трёхмерная визуализация;
• двухмерный режим;
• масштабирование, вращение и выравнивание;
• инструменты для обслуживания;
• печать.
ZEDIT
Программа, которая также работает с 3D-принтерами Z-Corporation. Её профессиональная версия предоставляет огромные возможности при допечатной подготовке:
• изменить цвет поверхностей,
• добавить комментарии и метки,
• проверить качество элементов,
• разрезать модель на части с возможностью их независимой печати, с последующим их соединением (для этого программа добавит в нужных местах штырьки и ответные пазы),
• проверить пригодность для печати,
• есть возможность сделать большие объёмные элементы пустотелыми.
MATERIALISE MAGICS
Materialise MagicsСущностью быстрого прототипирования является качественные и быстро изготовленные детали. Данная программа отслеживает все возможные проблемы и помогает получить желаемый результат. Её работа начинается с этапа импортирования данных и заканчивается на подготовке платформы. Materialise Magics – программа, которая ориентирована на работу с сеточными оболочками и позволяет в автоматическом режиме исправить различные ошибки и дефекты в теле STL-файла. Такие ошибки могут появиться после сохранения модели в формат STL. «Отвалившиеся» части поверхностей или выродившиеся в линии мелкие поверхности могут стать настоящей проблемой. Но при помощи данного ПО это легко «лечится».
Все функции, которые может выполнять Materialise Magics, можно сгруппировать следующим образом: Редактирование STL-файлов (прибавление или уменьшение объёма, создание отверстий, из отдельных объектов можно создать единую модель, создание цилиндров, сфер, конусов, обнаружение сдвоенных поверхностей),
Восстановление STL-файлов (пропущенные треугольники или дефектные файлы, восстановление отдельных разъединённых оболочек, создание новых треугольников, неподогнанные части модели легко восстанавливаются).
TINKERCAD
On line сервис Tinkercad предназначен для обеспечения возможности создания 3D моделей непосредственно в приложении, которое работает в браузере. Затем можно передавать его на печать. Эта разработка основана на базе WebGL, что даёт пользователю возможность работать с данным сервисом без необходимости установки дополнительных приложений. Вполне достаточно браузера, который поддерживает WebGL (Opera 12 Alpha, Firefox или Chrome). Модели, созданные при помощи Tinkercad, можно загрузить на локальный диск или сохранить на сервере. Сервис работает с i.Materialise, Shapeways и Ponoko (сервисами 3D печати), а также принтерами MakerBot. Tinkercad является бесплатным при его некоммерческом использовании.
SOLIDWORKS STANDARD
Данная программа имеет два основных направления работы.
Гибридное параметрическое моделирование Проектирование изделий при специфических условиях изготовления
Моделирование поверхностей. Пресс-формы и штампы.
Твердотельное моделирование. Листовой материал.
Каркасное моделирование. Металлоконструкции.
Импортированная геометрия. Детали из пластмасс.
Редактирование с использованием параметров и истории проектирования модели.
«Прямое» редактирование.
Также данное ПО даёт возможность пользоваться такими функциями как:
• библиотека проектирования,
• экспресс-анализ,
• экспертные системы,
• оформление чертежей в ЕСКД,
• анимация,
• трансляция данных,
• API SDK,
• SolidWorks Rx,
• SolidWorks eDrawings,
• DraftSight.
OPENSCAD
OpenSCAD – программное обеспечение, которое предназначено для создания твердотельных 3D САПР-объектов. Эта программа – то, что нужно, если необходимо создать 3D модель детали машины. OpenSCAD работает путём чтения файла сценария, в котором описан объект, а затем строит 3D модель. В результате у пользователя имеется полный контроль над процессом, возможность менять следующий шаг или в процессе моделирования или при производстве параметрических конструкций.
OpenSCAD работает по двум основным методам:
• CSG – конструктивная сплошная геометрия,
• экструзия (выдавливание двухмерных контуров).
КОМПАС-3D
Компас-3D уже много лет является эталонной системой при трёхмерном моделировании твёрдых тел. Эта программа открывает огромные возможности перед профессиональным пользователем для решения сложных задач, связанных с построением различных поверхностей. Для этого в нём имеется обширная внутренняя база библиотек и развитый инструментарий для работы с ней. Основной задачей системы Компас-3D является формирование модели 3D для детали, её сборочных единиц или отдельных элементов. По виду конструкций могут быть как типичные, так и нестандартные элементы.
При работе с версией КОМПАС-3D открываются возможности для:
• машиностроительного проектирования,
• применения в приборостроении (при создании принципиальных электрических схем, а также перечней элементов),
• строительного проектирования (является инструментом для создания, использования и хранения интеллектуальных строительных конструкций и элементов, а также включена библиотека для системы проектирования газоснабжения и проектирования систем электроснабжения).
T-FLEX CAD 3D
T-FLEX CAD 3D – идеальное решение для того, чтобы автоматизировать конструкторско-технологическую подготовку производства. Данная программа даёт пользователю надёжные и мощные инструменты, а также обеспечивает возможную интеграцию с самыми лучшими программами в данной области.
Возможности для пространственного моделирования:
• масс-инерционные характеристики трехмерных сборочных конструкций и для твердых тел;
• визуализация трехмерных объектов (шейдинг, рендеринг, реберная модель и удаление невидимых линий);
• возможность получения точных чертежей по разрезам и видам 3D модели;
• получение фотореалистичных изображений;
• анализ кривизны поверхностей;
• Задание материалов, установка источников света, наложение текстур, установка «камер».
Многообразие различных функций и возможностей для получения нужного результата позволяет выбрать для работы именно то программное обеспечение, которое поможет сделать проектирование и печать на 3D-принтере быстрой, удобной и эффективной.
1.12 ПРОГРАММЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ 3D-МОДЕЛЕЙ
Для всех, кто использует трехмерный принтинг, одним из наиболее актуальных вопросов являются программы для создания моделей для 3D-печати.
В этом обзоре показана подборка программ по 3D-моделированию, которые могут использовать и начинающие, и профессионалы отрасли.
Важно понимать, что не все программы имеют прямую связь с 3D-печатью, иногда для создания качественной модели необходимо совмещать ряд пакетов. Предлагаемые в обзоре программы подходят для 3D-моделей разных степеней сложности.
Для программ по моделированию характерны такие функции и возможности:
• создание трехмерной графики — трехмерные модели сцены и 3D-объектов для нее;
• рендеринг (визуализация) — разработка проекции модели;
• обработка и коррекция изображений;
• подача готового изображения на устройство вывода: принтер или дисплей.
Лучшие программы для начинающих:
Autodesk 123D Tinkercad является редактором в браузере, который позволяет создавать простые модели, готовые к печати.
Autodesk 123D Sculpt представляет собой простую программу для скульптинга.
Autodesk 123D Catch — приложение для мобильных телефонов, с помощью которого можно совершать 3D-сканирование.
Autodesk 123D Design – легкая в использовании программа, с помощью которой можно разрабатывать 3D-модели для ряда популярных 3D-принтеров.
Autodesk 123D Meshmixer– ее предназначение – подготовка моделей к 3D-печати и их доработка.
3DTIN — редактор в браузере, функционал которого похож на Tinkercad.
Sculptris — программа от создателей Zbrush, доступная для бесплатного скачивания. В ней можно потренировать свои навыки 3D-скульптинга.
Google SketchUp – достаточно простая 3D-программа, созданная гигантом IT-индустрии. С ее помощью можно начать осваивать 3D-графику.
Wings 3D представляет собой утилиту для простых и сложных 3D-моделей. С ней создание трехмерных моделей будет похоже на детскую игру. Программа имеет набор болванок, которые можно сложить в необходимую вам фигуру.
Art of Illusion является простой, удобной, а главное, бесплатной программой для 3D-моделирования, анимации и рендеринга. Имеет широкий набор функций и возможностей, традиционно характерных для коммерческих приложений.
RaySupreme 3D — приложение, которое упрощает 3D-графику. Пользователи ПК могут создавать 3D-сцены посредством ввода текстового описания на английском языке. Функционал RaySupreme также представлен полигональным моделированием, созданием тел вращения, экструдированием, булевыми операциями и пр.
Программы для середнячков:
Autodesk 3D max имеет практически все, что нужно для работы с технологией 3D-печати, установка дополнительных плагинов позволит существенно расширить этот функционал. Подходит для трехмерной печати в случае наличия инструментов, которые позволяют проверить пригодность модели для печати.
Autodesk Maya — тоже имеет обширный функционал, в индустрии чаще всего применяется, чтобы создавать анимации и спецэффекты.
Autodesk Inventor является программой, ориентированной на документацию (проектирование и выпуск). Совместима с AutoCAD и поддерживает формат DWG. Ее используют уже больше 25 лет для трехмерного параметрического моделирования объектов, для которых характерна высокая степень сложности.
Autodesk Mudbox позиционируется как профессиональная графическая программа, с помощью которой можно моделировать высокополигональные (high poly) цифровые скульптуры и производить текстурное окрашивание 3D-моделей.
Blender является бесплатной программой, для которой создается большое количество расширений, увеличивающих ее возможности.
ZBrush — программа от компании Pixologic. Для нее характерна имитация процесса «лепки» 3D-скульптуры, который усиливает движок трёхмерного рендеринга в режиме реального времени. Это позволяет существенно упростить процедуру создания требуемого 3D-объекта;
Luxology Modo – программа от Luxology LLC, с помощью которой производится трехмерное моделирование и рендеринг. Работа ведется в среде Mac OS X и Microsoft Windows. Над разработкой MODO трудилась группа инженеров, которые ранее работали над LightWave 3D.
Rhinoceros является коммерческим программным обеспечением, используемым для трехмерного NURBS-моделирования разработки Robert McNeel & Associates. Сферы применения: промышленный дизайн, архитектура, корабельное проектирование.
MAXON Cinema 4D – это универсальная комплексная программа, позволяющая создавать и редактировать трёхмерные эффекты и объекты. Подходит для рендеринга объектов по методу Гуро, а также поддерживает анимацию и высококачественный рендеринг. Интерфейс MAXON Cinema 4D намного проще, чем у аналогов. Также в программу встроена поддержка русского языка, благодаря которой она обрела популярность среди русскоязычной аудитории.
LightWave 3D является полнофункциональным профессиональным редактором трехмерной графики, который разработала компания NewTek. Предназначение последних версий — работа в среде Microsoft Windows и Mac OS X, также может функционировать в среде Linux под Wine.
Silo – это программное обеспечение для 3D-моделирования разработала компания Nevercenter. От других подобных пакетов Silo отличается акцентом на быстрое моделирование.
Aartform Curvy 3D — это программа, в которой можно быстро зарисовать фигуры и преобразовать их в 3D-модели. Идеально подходит для начинающих 3D-художников;
3D-Coat — дает возможность детализировать и наложить текстуры на объекты, которые были созданные в программах 3D-моделирования.
Программы для профессионалов:
Autodesk Softimage|XSI используют многие студии для решения огромного круга задач. Главной особенностью программы является ICE (Interactive Creative Environment) интерактивная творческая среда, позволяющая расширять ее возможности, даже если вы не владеете навыками программирования.
Side Effects Houdini — программа с возможностями процедурного моделирования, которая подходит для создания очень сложные моделей.
CATIA – является системой проектирования, которую разработала фирма DassaultSystemes. В ней можно описывать изделия, после чего моделировать их на разных этапах. По сути CATIA является линейкой программных продуктов, которая соответствует требованиям основных промышленных отраслей.
Solidworks — утилита, основанная на трехмерном твердотельном и поверхностном параметрическом проектировании. С ее помощью конструкторы создают объемные детали и составляют сборки в виде трехмерных электронных моделей. В дальнейшем их можно применять, чтобы организовать двухмерные чертежи и спецификации в соответствии с требованиям ЕСКД.
В Интернете присутствуют видеоуроки для обучения работе с любой из вышеназванных программ.Есть всего несколько сайтов, где их можно найти: videotuts.ru, 3dshka.ru, 3ddd.ru, c4dru.info,render.ru.
1.13 3D ПРОТОТИПИРОВАНИЕ
3D-прототипирование представляет собой современную уникальную технологию, которая позволяет в кратчайшие сроки «вырастить» любое готовое изделие, модель или деталь. Суть данной технологии состоит в послойной печати определенного физического объекта на 3D принтере. Для создания любого физического объекта с помощью 3d прототипирования необходимо иметь его компьютерную CAD-модель (по электронным данным CAD-модели будет происходить послойная печать объекта).
Технология 3D прототипирования становится популярнее с каждым годом. Это объясняется тем, что данная технология имеет множество преимуществ (сравнительно с другими видами производства) — начиная с уменьшения стоимости единицы производимого образца и заканчивая невероятной скоростью и точностью печати.
3D ПРОТОТИПИРОВАНИЕ МОЖНО ОСУЩЕСТВЛЯТЬ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ:
• методом селективного лазерного спекания порошков;
• методом нанесения или распыления термопластов;
• методом отверждения на твёрдой основе;
• методом моделирования с помощью склейки.
Наиболее распространенными являются два метода: метод селективного лазерного спекания порошков и метод нанесения термопластов.
Суть первого метода заключается в последовательном спекании порошкового материала по контуру отдельного слоя с помощью лазерного луча. В качестве порошкового материала можно использовать металлический порошок, керамику или полимеры. К слову, если речь идет о 3Д прототипировании металлической модели, то данный метод является единственным, с помощью которого можно осуществить подобное прототипирование.
Для проведения 3D прототипирования с помощью второго метода используется поликарбонатная либо восковая нить, которая послойно накладывается по контуру создаваемого физического объекта. В данном процессе нить приобретает полурасплавленное состояние.
Для того, чтобы создать какой-либо физический объект с помощью этих двух методов необходимо создать CAD-модель – электронный математический шаблон данного физического объекта. Создать такую модель можно с помощью любой программы, созданной для объемного моделирования.
НА СЕГОДНЯШНИЙ ДЕНЬ ТЕХНОЛОГИЯ 3D ПРОТОТИПИРОВАНИЯ ЧАЩЕ ВСЕГО ПРИМЕНЯЕТСЯ:
• в ювелирном деле;
• в дизайне;
• в машиностроении;
• в электротехнической промышленности;
• в создании игрушек и детских товаров;
• в легкой промышленности;
• в строительстве;
• в архитектурном моделировании;
• в электронной промышленности;
• в кинобизнесе;
• и даже в медицине (чаще в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии).
Создание одного объекта с помощью 3D прототипирования в среднем занимает от трех до пяти часов. Количество времени может уменьшаться или возрастать в зависимости от размера и сложности создаваемого объекта.
1.14 СРАВНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ 3D-ПЕЧАТИ
При формировании списка технологий быстрого прототипирования источники специализированной информации расходятся во мнениях. Это связано с тем, что единой величины способной абсолютно четко показать скорость выполнения 3D-печати еще не изобрели. Время, затраченное на изготовление прототипа по одной и той же технологии, зависит от многих параметров:
• сложность изделия;
• выбранный материал сырья;
• желаемое качество модели;
• габаритные размеры.
•
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ БАЗА
В рамках одной статьи будет крайне сложно рассмотреть и сравнить все способы быстрого прототипирования, поэтому для первого обзора были выбраны пять основных технологий:
• порошковое лазерное спекание (SLS);
• лазерная стереолитография (SLA);
• технология печати от Z-Corp (3DP);
• полиструйная технология (PJET или MJM);
• моделирование методом наплавления (FDM).
Все эти технологии объединяет невысокая себестоимость, относительная низкая прочность и средняя точность воспроизводимых моделей. Главное – это высокая производительность. Скорость печати в этих техниках достигает нескольких сантиметров в час, что является очень высоким показателем.
СЫРЬЕВАЯ БАЗА
Одну и ту же деталь можно изготовить из разного материала. Причем, из близких по свойствам «расходников» могут получаться, весьма различные по характеристикам изделия. Для ясности картины, приведем краткое описание всех использованных в тесте материалов.
Accura 50 — твердый, мелкодисперсный материал для изготовления функциональных прототипов внешне похожих на изделия из АБС-пластика.
Somos 14120 — фотополимерная вязкая жидкости, изделия из которой прочны и водонепроницаемы.
Somos 7120 — быстро застывающая смола общего назначения, прототипы из которой легко переносят высокие температур и влажность.
АБС — крепкий, прочный промышленный пластик, имеет широкую цветовую гамму.
Поликарбонат — возможно, самый твердый пластик, применяемый для быстрого прототипирования из всех доступных. Изначально прозрачен и достаточно гибок.
Поликарбонат / АБС — смесь из поликарбоната и АБС-пластика. Эта смесь сочетает в себе прочность ПК с гибкостью АБС, обладает отличными тепловыми и механическими свойствами.
Гипсовый порошок — высококачественный композитный материал на основе гипса, связующим веществом для которого выступает цианакрилатин или эпоксидная смола.
Clear PolyJet Resin (FC720) – мелкодисперсная смола хорошо подходит для создания моделей с мелкими деталями и ультра-гладкой поверхностью. Материал имеет хорошую ударную прочность и прекрасные показатели относительного удлинения при разрыве.
Tango PolyJet Resin (FC950) – состав очень похожий на мягкую резину или силикон. Готовые прототипы из Tango имеют твердостью 75 по Шору.
DuraForm PA — полиамидный материала, который обеспечивает исключительную долговечность.
DuraForm GF – твердая и тугоплавкая полиамидная смола с характерным стеклянным блеском.
КРИТЕРИАЛЬНАЯ БАЗА
Оценка качества выращенных прототипов проводилась по пяти категориям. Максимальный балл был равен 1 минимальный 3:
Точность – показывает, на сколько идентичен полученный прототип заложенному в компьютер проекту. Количественная оценка происходит, как визуальным методом, так и при помощи измерительных приборов.
Качество мелких деталей – оценивает насколько качественно и точно напечатаны мелкие элементы на прототипе. Кроме всего прочего, оценивает степень устойчивости небольших деталей к истиранию.
Прочность – характеризует твердость образца. Оценивается степень деформации при сжатии и разрыве, кручении и изломе.
Гладкость поверхности – оценивает степень шероховатости и зернистость поверхностной структуры изделия. Проверка происходит органолептическим методом.
Функциональность – относительный параметр, характеризующий удобство применения и время жизни полученного прототипа при использовании его по назначению.
Оценки выставлялись для каждого изделия созданного с использованием различных сырьевых элементов. Далее обычным подсчетом среднего значения вычислялся общий балл, который присваивался каждому показателю технологии. Выше в рейтинге будет расположена техника, имеющая наименьший суммарный средний балл по всем показателям.
ОБЩАЯ ТЕСТОВАЯ ТАБЛИЦА
Технология/Материал Точность Качество мелких деталей Прочность Гладкость поверхности Функциональность
FDM 1 2,33 1,33 3 1
АБС 1 2 2 3 1
Поликарбонат 1 3 1 3 1
Поликарбонат / АБС 1 2 1 3 1
PJET 1 1 2,5 1 1,5
Clear Resin 1 1 2 1 2
Tango Resin 1 1 3 1 1
3DP 1 2 3 2 3
Гипсовый порошок 1 2 3 2 3
SLA 1,33 1 2,66 1 2
Accura 50 1 1 3 1 2
Somos 14120 1 1 2 1 2
Somos 7120 2 1 3 1 2
SLS 2 3 1 3 1
DuraForm GF 2 3 1 3 1
DuraForm PA 2 3 1 3 1
СВОДНАЯ ТАБЛИЦА КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЙ
Место рейтинга Технологии Точность Качество мелких деталей Прочность Гладкость поверхности Функциональность Итоговый балл
1 PJET 1 1 2,5 1 1,5 7
2 SLA 1,33 1 2,66 1 2 7,99
3 3DP 1 2,33 1,33 3 1 8,66
4 SLS 2 3 1 3 1 10
5 FDM 1 2 3 2 3 11
Все показатели приведенные в тестовых таблицах, весьма относительны. Это связно с тем, что на каждую характеристику накладывается субъективное ощущение человека выставляющего балл. Если доля такой субъективной погрешности при оценивании точности и прочности прототипа сведена к минимуму за счет применения специальных измерительных приборов. То оставшиеся три критерия находятся в сильной зависимости от степени необъективности тестирующего.
В общем, следует отметить, что бытовые 3D-принтеры добились высокой точности изготовления объектов. Остальные качественные показатели только лишь немного превосходят средний уровень.
1.15 СЕБЕСТОИМОСТЬ ПЕЧАТИ НА 3D-ПРИНТЕРЕ
Высокая конкуренция и бешеный прогресс в области 3D-печати привели к тому, что стоимость современных моделей настольных 3D-принтеров постоянно снижается, и если раньше приличный аппарат можно было купить не менее чем за 4 тысячи долларов, то сегодня вполне реально найти настольную модель по цене менее 500 долларов.
Однако широкому распространению 3D-печати препятствует один важный фактор – высокая себестоимость печати на 3D-принтере, которая, к сожалению, и не думает снижаться. В основном все упирается в цену исходных материалов. Например, стоимость килограмма ABS-пластика (самого распространенного материала для 3D-печати по технологии FDM) в форме нити колеблется в районе 50 долларов, а 1 кг фотополимера для устройств, работающих по принципу лазерной стереолитографии, стоит и вовсе более 250 долларов. В общем, пока что 3D-печать сложно назвать дешевой технологией.
ЦЕНА ПЕЧАТИ НА 3Д-ПРИНТЕРЕ
Домашние принтеры в основном используют четыре вида исходных материалов: ABS пластик, полиамид (PLA), фотополимер и гипсополимер. Как правило, себестоимость печати рассчитывают, исходя из объема объекта. Ниже приведены примерные цены стоимости печати одного кубического сантиметра с учетом разных исходников:
• Гипсополимер – 35 руб. за 1 см³
• Полиамид – 120 руб. за 1 см³
• ABS-пластик – 150 руб. за 1 см³
• Фотополимер – 250 руб. за 1 см³.
Конечную стоимость продукта можно выяснить, только зная полный объем модели. Обычно это можно сделать прямо в редакторе на стадии создания компьютерной версии объекта. К тому же при расчете стоимости печати необходимо учитывать уровень потребляемой энергии, который в современных принтерах редко превышает 400 Вт/час.
КАК СНИЗИТЬ СТОИМОСТЬ 3D-ПЕЧАТИ?
Сейчас наблюдаются первые робкие попытки снизить стоимость печати на 3D-принтере. Одной из самых перспективных разработок считается идея использовать в качестве исходного материала переработанные пластиковые бутылки. Уже даже создан прототип устройства под названием Filabot, который способен дробить пластмассу, нагревать ее и выдавливать через экструдер в форме обычной пластиковой нити.
Другая интересная идея – печать моделей из обычной бумаги. Например, аппарат MATRIX 300 использует в качестве исходников обычные листы бумаги формата A4. На выходе получается склеенная из нескольких слоев бумаги модель. Такая технология имеет большой потенциал, поскольку может послужить прекрасным способом утилизации макулатуры. Правда, размеры MATRIX 300 (950x700x800 мм) не позволят установить этот аппарат у себя дома, но в будущем, скорее всего, появятся более компактные модели.
1.16 КОНВЕКТИРОВАНИЕ ФАЙЛОВ В ФОРМАТ STL ИЗ РАЗНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ 3D-МОДЕЛИРОВАНИЯ
Рассмотрим, как можно быстро и просто конвертировать ваш файл в формат STL в разных программах.
AutoCAD:
Важно: экспорт в формат STL возможен только для целых 3D-объектов
1. Введите в командной строке “FACETRES”
2. Установите параметр FACETRES равный 10.
3. Введите команду “STLOUT”
4. Укажите объекты для экспорта
5. Нажмите клавишу Y или Enter на запрос Create a binary STL file? [Yes/No]
6. Укажите имя файла
7. Сохраните файл.
Autodesk 3ds Max (3D Studio Max)
1. Откройте вкладку File > Export)
2. Выберите тип файла — StereoLitho *.stl
3. Введите имя файла
4. Сохраните файл
5. Выберите тип Binary
6. Нажмите OK
Autodesk Inventor / Mechanical Desktop
Важно: вы можете экспортировать, как отдельные детали, так и целые части модели
1. Откройте вкладки Manage tab > Update panel > Rebuild All
2. Затем откройте File > Save as > Save Copy As
3. Выберите формат файла STL
4. Введите имя файла
5. Установите такие параметры: Формат – бинарный (Format > Binary), единицы измерения – мм или дюймы (Units > mm, inches), разрешение – высокое (Resolution > High)
6. Сохраните файл
Google Sketchup
Если вы используете стандартную версию Sketchup, а не Pro, то для экспорта в STL вам нужно будет установить специальное расширение. Подходящее под вашу версию Sketchup расширение вы можете найтиздесь. Скачайте расширение, для его установки зайдите в Sketchup > Window > Preferences > Extensions > Install Extension.
Для экспорта в STL после установки расширения следуйте следующей инструкции:
1. Зайдите в Sketchup > Tools > Export to DXF or STL
2. Выберите нужный объект для экспорта. Если не выбирать объект, то модель будет экспортирована полностью.
3. Выберите единицы измерения для экспортируемого объекта: meters, centimeters, milimeters, inches, feet
4. Выберите геометрию экспортируемого объекта: polyface mesh, polylines, triangular mesh, lines, stl
5. Выберите, куда предпочтительнее сохранить экспортируемый файл.
Внимание: если вы экспортируете круг с помощью этого плагина, то при просмотре в некоторых других программах вы заметите, что при увеличении он состоит из коротких отрезков.
Blender
1. Откройте вкладки File > Export > STL
2. Введите имя файла
3. Укажите месторасположения файла
4. Нажмите на кнопку Export STL
Pro ENGINEER
1. Откройте вкладки File > Save a Copy
2. Выберите тип STL и нажмите OK
3. Установите стандартную систему координат Coordinate System Standard
4. Выберите формат файла Binary
5. Установите следующие параметры Chord Height – 0 (установите минимально допустимые значения Pro/E)
6. Angle Control оставьте по умолчанию
7. Введите имя файла и нажмите OK
Rhino
1. Откройте вкладки File > Export Selected или File > Save As
2. Выберите объекты для экспорта
3. Установите тип файла Stereolithography (*.stl)
4. Введите имя файла
5. Сохраните файл
6. В окне STL Mesh Export Options установите значение Enter Tolerance в 0.02 мм (0.0008 дюйма), затем нажмите OK.
7. Установите формат файла Binary
8. Снимите галочку с параметра Uncheck Export Open Objects
9. И снова нажмите OK
Solidworks
1. Откройте вкладки File > Save As…
2. Установите тип файла STL(*.stl)
3. Откройте вкладку Options
4. Установите исходящий формат файла Binary
5. Единицы измерения – миллиметры или дюймы (Unit: > Millimeters or Inches)
6. Разрешение-Хорошее (Resolution > Fine)
7. Нажмите OK
8. Введите имя файла
9. Сохраните
SolidWorks Student Design Kit
1. Откройте вкладки File > Save As…
2. Установите тип файла eDrawings(*.eprt)
3. Откройте вкладу Options
4. Поставьте галочку в строке Allow export to STL for Parts & Assemblies
5. Нажмите OK
6. Введите имя файла
7. Сохраните файл
8. Откройте файл в eDrawings
9. Откройте вкладки File > Save as… > и установите тип файла STL (*.stl)
10. Сохраните файл
Почему выбран формат stl для файлов? Во-первых, практически все графические пакеты моделирования позволяют экспортировать 3D модели в stl. Во-вторых, большая часть программного обеспечения ЧПУ станков и 3D принтеров понимает этот формат.
В формате stl информация о трехмерной модели описывает ее как список треугольных граней с нормалями, создающими поверхность объемной фигуры. Содержание stl файла может быть или текстовым, или записано двоичным кодом. Обычно когда размер файла становится громоздким, используется второй способ кодирования.
Такой формат хорош для простых моделей. Но более сложные формы stl формат описывает с невысокой точностью геометрии и при этом размер его файла становится очень большим, поэтому по согласию с заказчиком мы можем предоставить файлы в 3dm формате.
Файлы формата STL можно открыть следующими графическими программами: Autodesk Inventor, Rhinoceros (Rhino), Dassault Systemes SolidWorks, IMSI TurboCAD, Blender, Creo Parametric, IronCAD, GOM Inspect, ideaMK STL Viewer, Kubotek USA KeyCreator, CATIA, MeshLab, Онлайн-сервис ShareCAD.org.
1.17 ОБЗОР НЕСКОЛЬКИХ АМЕРИКАНСКИХ 3D-ПРИНТЕРОВ
США опять впереди планеты всей. На этот раз в деле трехмерной печати. Если для остальных жителей планеты 3D-принтеры являются чем-то из области фантастики, то американцы уже вовсю печатают на них пластиковое оружие, делают бионические уши и даже пытаются создать то, без чего не может жить ни один добропорядочный янки – гамбургер. Ясное дело, до создания полноценной пищи посредством 3Д печати еще очень далеко, но тот факт, что американские 3D-принтеры занимают ведущие позиции на этом молодом рынке, не вызывает никаких сомнений.
Важнейшую роль в деле развития 3D-печати играет американская компания MakerBot Industries. Основанная в январе 2009 года тремя инженерами, компания уже к марту 2011 года успела продать более 3 500 единиц своей продукции. При этом MakerBot задумывалась не как засекреченная лаборатория, созданная с целью наживы, а как сетевой проект, эдакий коллективный разум и площадка для обмена свежими идеями и готовыми CAD-файлами. Сейчас же MakerBot является ведущим игроком на рынке 3D-принтеров и предлагает покупателям сразу несколько интересных моделей.
CUPCAKE CNC
Американский 3Д-принтерПервая разработка MakerBot, созданная усилиями группы инженеров всего за четыре месяца. Этот 3D-принтер можно изготовить из деталей, находящихся в открытом доступе, то есть, вы можете скачать его чертежи с сайта компании и сделать его своими руками. Либо же купить в делюкс-варианте за 750 долларов (включает в себя все для сборки, начиная с электроники и заканчивая болтами и расходниками).
Рабочий объем Cupcake CNC составляет 10.3×10.3×15.3 см, но вы всегда можете увеличить область печати, просто заменив детали каркаса на более крупные. В качестве технологии печати принтер использует недорогую FDM (послойное нанесение расплавленного АБС-пластика). При этом в печати можно использовать пластик разных цветов, который также можно приобрести на сайте makerbot.com.
Однако главным достоинством Cupcake CNC все же остается его доступность. Все элементы (кроме головки экструдера) можно сделать в домашних условиях, особенно, если у вас имеется опыт сборки электрических схем. Необходимые инструкции и чертежи можно найти на сайте компании, а CAD-файлы – сайте thingiverse.com.
THING-O-MATIC
Thing-O-MaticЕще один американский 3Д-принтер в формате «сделай сам». Thinc-O-Matic является дальнейшим развитием проекта Cupcake и работает не только с ABS, но и с PLA-пластиком. Его рабочий объем слегка уменьшился (10x10x10 см), но вместе с тем принтер обзавелся новым, более точным экструдером, а также новыми направляющими, обеспечивающими большую плавность хода и скорость печати.
Производство этой модели было остановлено после выхода принтера Replicator, но компания продолжает поддерживать тех пользователей, которые намерены сделать Thinc-O-Matic дома.
REPLICATOR
ReplicatorНаверное, самый известный 3D-принтер, когда либо поступавший в массовое производство. По сравнению с Thinc-O-Matic, Replicator имеет вдвое большую рабочую область (22.5×14.5×15 см), а также может похвастаться двойным экструдером, способным печатать двухцветные модели. Помимо этого Replicator оснащен LCD-дисплеем и специальным пультом управления, который позволяет использовать принтер без подключения к ПК. На данный момент стоимость этого принтера колеблется в районе 1 300 долларов.
REPLICATOR 2
Replicator 2Эту модель многие называют самым совершенным настольным 3D-принтером современности. В отличие от первой версии, Replicator 2 обеспечивает более высокую точность печати (100 микрон против 270) и может напечатать модель объемом 6.7 дм³ (это на 37% больше, чем у первого «Репликатора»). Правда, стоит Replicator 2 тоже немало – порядка 2200 долларов.
К сожалению, с выходом Replicator 2 компания MakerBot решила отказаться от Open Source (жадность, в конце концов, победила). Подобный шаг вызвал бурю негодования среди инженеров проекта RepRap, а некоторые из них (например, Джозеф Прус) и вовсе уверяют, что новая модель была создана на основе находящихся в открытом доступе чертежей на сайте thingiverse.com. Более того, MakerBot не только отказалась выкладывать дизайн нового принтера, но и выпустила 3D-редактор MakerWare с закрытыми исходниками, хотя до этого пользовалась программой Skeinforge какого-то бразильского программиста, у которого даже принтера не имелось.
В общем, если раньше MakerBot имела репутацию открытого и дружелюбного к пользователям проекта, то сегодня компания все больше закрывается и концентрируется на прибыли.
Есть ли у MakerBot конкуренты? Конечно же, есть, причем конкуренты не дремлют и выпускают куда более дешевые модели, чем пресловутый Replicator 2.
PRINTRBOT
PrintrbotЭто, наверное, самый дешевый созданный в США 3d принтер. Стоит Printrbot всего 500 долларов и при этом участвует в проекте RepRap, то есть, часть своих деталей этот принтер может напечатать сам. Поставляется в трех модификациях: оригинальной, Junior и LC.
Оригинальная конструкция Printrbot является компромиссом между размерами и ценой, и позволяет увеличивать область печати путем замены направляющих стержней.
Printrbot Junior – ультра-маленькая версия с объемом печати 10x10x10 см. В этой модели используются шариковые подшипники вместо линейных, а также шестерни и рейка вместо ремня.
Printrbot LC – обладает более жесткой конструкцией, благодаря чему точность печати заметно выше, чем у предыдущих модификаций.
SOLIDOODLE
SolidoodleЕще один принтер за 500 долларов, способный печатать детали объемом 15x15x15 см. Размеры самого принтера при этом составляют 29x30x30 см, а весит он практически в 2 раза меньше «Репликатора» — всего 7.7 кг. Расходником для Solidoodle является обычный ABS-пластик в форме 1.75 мм нити (стоимость катушки с 900 г материала составляет 50 долларов). Принтер совместим с Mac, Windows и Linux-системами и подключается к компьютеру при помощи USB-кабеля.
Для создания трехмерных моделей можно использовать обычный AutoCAD или Компас 3D, сохраняя файлы в STL-формате. Среднее разрешение принтера составляет 300 микрон, но Solidoodle может печатать и с разрешением 100 микрон.
HYREL 3D
HYREL 3D3D-принтер с двумя экструдерами и расширяемой областью печати (до 20x20x20 см). Оборудован ультразвуковым бачком для промывки PLA и ABS-пластика, встроенным двухъядерным процессором, жестким диском и веб-камерой. Отличается высокой надежностью и быстрой скоростью печати. Правда, стоит HYREL 3D довольно дорого – порядка 1500 долларов, причем эта модель является самой дешевой в семействе.
По сути, это единственный настольный принтер, который производит эта американская компания. В основном HYREL специализируется на промышленных установках, стоимость которых нередко доходит до 500 000 тысяч долларов.
1.18 ОВЕЙШАЯ СИСТЕМА ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ 3D СКАНЕРА Faro Focus 3D
3D-сканер — периферийное устройство, анализирующее физический объект и на основе полученных данных создающее его 3D-модель.
3D-сканеры делятся на два типа по методу сканирования:
• Контактный, такой метод основывается на непосредственном контакте сканера с исследуемым объектом.
• Бесконтактный
Неконтактные устройства в свою очередь можно разделить на две отдельные категории:
• Активные сканеры
• Пассивные сканеры
Активные сканеры излучают на объект некоторые направленные волны (чаще всего свет, луч лазера) и обнаруживают его отражение для анализа. Возможные типы используемого излучения включают свет, ультразвук или рентгеновские лучи.
Пассивные сканеры не излучают ничего на объект, а вместо этого полагаются на обнаружение отраженного окружающего излучения. Большинство сканеров такого типа обнаруживает видимый свет — легкодоступное окружающее излучение.
Полученные методом сканирования 3D-модели в дальнейшем могут быть обработаны средствами САПР и, в дальнейшем, могут использоваться для разработки технологии изготовления (CAM) и инженерных расчётов (CAE). Для вывода 3D-моделей могут использоваться такие средства, как 3D-монитор, 3D-принтер или фрезерный станок с поддержкой G-кода.
Лазерный 3D сканер Faro Focus 3D — самый дешевый, портативный, высокоскоростной, профессиональный 3D сканер для проведения высокоточного сканирования и получения трехмерных данных с миллиметровой точностью. Быстрое документирование зданий и помещений с возможностью экспорта в любую CAD систему и получения готового проектного решения. Фиксация памятников старины или зданий подлежащих реставрации, фиксация обстоятельств дорожно-транспортных происшествий или мест преступления — все это неполный список возможного применения 3D сканера в современном мире. Технологии лазерного сканирования становятся все более популярны во всем мире и востребованы в широком ряду профессий и областей профессиональной деятельности человека.
Используя технологию лазерного сканирования, 3D сканер Faro Focus 3D создает точную трехмерную цифровую модель окружающего пространства и предметов, включающую в себя геопространственные данные и визуальную информацию в считанные минуты. Cканер Faro Focus оснащен сенсорным экраном для быстрого управления основными параметрами и настройками сканирования. Хотя чаще всего достаточно установитьFocus 3D на штатив и нажать кнопку запуска — остальное 3D сканер сделает сам! Данные, полученные 3D сканером, представляет из себя облако из миллионов точек. Данные несут в себе информацию о расстоянии между всеми точками и цветное цифровое фото, что дает возможность создать точную цветную цифровую 3D модель объекта или местности. Лазерный 3D сканер Faro Focus 3D — самый легкий из профессиональных 3D сканеров, позволяющих производить высокоточные измерения.
Модельный ряд лазерного 3D сканера Faro Focus 3D:
Лазерный 3D сканер
Faro Focus 3D-130 Диапазон измерений до 130 метров.
Идеален для использования вне помещений, трехмерного документирования
зданий, фиксации ДТП и мест преступления, контроля усадки зданий и
выполнения строительных работ и много другого.
Лазерный 3D сканер
Faro Focus 3D X330
Диапазон измерений до 330 метров!
Новейший профессиональный лазерный 3D сканер от компании Faro Technologies!
Имея непревзойденную дальность измерений в 330 метров с миллиметровой точностью
— может использоваться как внутри так и вне помещений,
даже под прямыми солнечными лучами.
Основные преимущества Faro Focus 3D:
Высокая эффективность: большой диапазон измерений — до 130 метров (модель Focus 3D-130) и 330 метров (Focus 3D X330) компактность, автоматическое сохранение результатов, экономия до 50% времени при сканировании и обработке по сравнению с другими лазерными сканерами.
Точность и быстродействие: cканер Focus 3D создает точную виртуальную копию со скоростью до 976000 точек в секунду.
Компактность и легкость: имея размеры 24x20x10 см и вес всего 5.0 кг, Focus 3D является самым легким и портативным 3D сканером.
Экономичность: непревзойденное соотношение цена / качество — по сравнению с предыдущей моделью цена на 3D сканер снижена в 2 раза. Faro Focus 3D — не имеет на сегодняшний день конкурентов и его стоимость в разы меньше стоимости аналогичных продуктов иных производителей.
Простота использования: сенсорный экран и интуитивно-понятный интерфейс позволяют легко управлять всеми функциями 3D сканера с дисплея.
Автономность: для работы 3D сканера не требуются какие-либо внешние устройства. Съемная Li-Ion батарея обеспечивает до 5 часов автономной работы и может заряжаться во время использования 3D сканера.
Интегрированная цветная камера: интегрированная цветная 70 мегапиксельная камера позволяет создавать фотореалистичные цветные 3D скан-изображения.
Управление данными: все данные сохраняются на SD-карте и легко могут быть переданы в компьютер и размещены в интернете с помощью программного обеспечения SCENE WebShare.
Электронный компас: встроенный электронный компас добавляет геолокационные данные об ориентации относительно сторон света к каждому файлу с результатами сканирования. Это очень помогает в работе с прибором в автоматическом режиме и дальнейшей обработке и совмещении результатов сканирования.
Встроенный альтиметр: включает в данные сканирования информацию о высоте над уровнем моря, что облегчает работу с данными при последующем их анализе и обработке в программном обеспечении. Например, автоматически определяет данные отсканированных однотипных этажей жилого здания, позволяя проводить трехмерное сканирование в любой очередности.
Беспроводная связь WLAN (WiFi): управление всеми функциями 3D сканера возможно при помощи сети WiFi с любого мобильного устройства с поддержкой Flash.
Описание основных возможностей системы лазерного сканирования Faro Focus3D
Самый дешевый лазерный 3Д сканер FARO Focus 3D — это не только легкий и портативный инструмент, но и абсолютно автономный. Благодаря новой функции Go3D сканирование производится одним нажатием кнопки, без необходимости обращения к настройкам 3D сканера, что особенно удобно в сложных зимних условиях. Предварительные настройки сканирования предварительно выставляются при помощи встроенного тачскрин экрана и последующее трехмерное сканирование производится нажатием кнопки Пуск.
Возможности лазерного 3D сканера Faro Focus 3D:
• Автоматизация процесса трехмерного документирования любых объектов. Возможно измерение и быстрый обмер любых труднодоступных и сложных объектов.
• Возможность многократного использования трехмерных данных. Дальнейшая обработка и созданием трехмерной модели без повторной съемки. Возможность автоматической «склейки» нескольких сканов в единый проект.
• Сокращение временных и финансовых затрат. Время проведения полевых исследований сокращается в несколько раз. Быстрое получение и обновление информации.
• В сравнении с двухмерными измерениями — наибольшая точность и информативность.
• Минимизация «человеческого фактора» без остановки производственных работ.
• Совместимость полученных данных с AutoCAD, AVEVA PDMS, Microstation и иными CAD системами.
• Сохранение полученной трехмерной модели облака точек в стандартных форматах dxf, dwg, txt и собственном формате.
Области применения лазерного 3D сканера FOCUS 3D FARO
Применение лазерного 3 D сканера в криминалистике
ЗD-сканирование позволяет быстро произвести сбор данных, зафиксировать взаимное расположение объектов и следов, полностью исключить ошибки «человеческого фактора» при сборе данных.
Специальное программное обеспечение позволяет использовать полученное облако точек для задач трасологии и баллистической экспертизы, проводить различного рода замеры с высокой точностью, моделировать ситуацию, посмотреть на место преступления с любого ракурса и смоделировать возможные действия преступников с учетом их физических возможностей. Например, зная рост человека можно «поместить» его на трехмерную модель и проанализировать различные предположения следствия (позволяет ли рост человека достать до потолка и т.п.).
Применение лазерного 3D сканера для фиксации ДТП
Фиксация дорожно-транспортных происшествий при помощи технологии лазерного трехмерного сканирования! Технология трехмерного лазерного сканирования позволяет: быстро фиксировать лазерным 3D сканером место ДТП и все необходимые параметры, такие как: взаимное расположение автомобилей и пострадавших с привязкой к местности, следы торможения, осыпи грязи и битого стекла, повреждения автомобилей. Лазерный 3D сканер Faro позволяет определять любые расстояния между объектами (автомобилями, метками, зданиями, столбами освещения и т.п.) с точностью до 2 мм, определять взаимное расположение объектов, а также оценивать степень повреждения объектов. Использование лазерного 3D сканера при фиксации дорожно транспортных происшествий позволяет достоверно и безошибочно создать трехмерную схему ДТП, и впоследствии многократно использовать данные, которые полностью соответствуют реальной ситуации на месте аварии на момент фиксации. Любая фальсификация данных при составлении схемы полностью исключена, т.к. схема и «облако точек» сохраняются единым файлом, который нельзя изменить (защита от изменения).
Применение лазерного 3 D сканера Faro в архитектуре
Архитектурные обмеры, геодезическое обеспечение проектирования и монтажа фасадных конструкций, контроль деформаций при приложении нагрузки на конструкции, трехмерное моделирование зданий, улиц и кварталов, составление подробных планов и 2D-чертежей, мониторинг фасадов, создание и восстановление исполнительной проектной документации и создание рабочих чертежей, лазерное сканирование и картографирование дорог. Весь этот перечень применения 3D сканеров в архитектуре постоянно расширяется профессионалами, которые ежедневно находят новое применение технологиям лазерного сканирования.
Применение лазерного 3D сканера в строительстве и эксплуатации сооружений
3D-моделирование; корректировка проекта и контроль точности выполнения строительных норм в процессе строительства; оптимальное планирование и контроль перемещения, установки и удаления крупных частей сооружений или оборудования; монтажные работы; мониторинг состояния объекта при эксплуатации; восстановление утраченных чертежей.
Применение лазерного 3Д сканера Faro Focus 3D в картографировании и эксплуатации дорог
Съемка дорожного полотна и придорожной инфраструктуры (дорожные знаки, бордюры и т д), создание 3D-модели рельефа и дорожного профиля, проектирование, реконструкция и строительство объектов инфраструктуры, диагностика колейности дорог, строительство подъездных путей, контроль предельных величин отклонений при ремонте дорог и создание точных трехмерных карт дорог.
Применение лазерного 3Д сканера Faro Focus 3D в горной промышленности
Трехмерное моделирование открытых карьеров и подземных выработок, определение объемов выработок и складов, маркшейдерское сопровождение буровзрывных работ, строительство и проектирование объектов обустройства месторождений.
Применение лазерного 3Д сканера в нефтегазовой промышленности
3D-моделирование месторождений, продуктопроводов, открытых карьеров и подземных выработок; высокоточные цифровые модели сложных технологических объектов и узлов; инвентаризация и мониторинг; геометрический контроль резервуаров; маркшейдерское сопровождение буровзрывных работ; проектирование объектов обустройства месторождений.
Применение лазерного 3Д сканера в Энергетике
Съемка объектов инфрастуктуры с целью их документирования и инвентаризации (кабели, опорные конструкции), создание трехмерных моделей, монтажные работы, мониторинг состояния объекта, контроль деформаций, составление планов и чертежей.
Основные технические характеристики лазерного сканера Faro Focus 3D:
Вес 5.0 кг. Габаритные размеры 240 x 200 x 100 мм. Время работы батареи до 5 часов. Температура окружающей среды -20°C ÷ +40°C. Напряжение 19V (внешнее питание), 14.4V (аккумуляторная батарея). Датчик вертикального отклонения по двум осям.
Точность 0.015°; Диапазон ±5° Погрешность±2 мм при измерении в диапазоне от 10 м до 25 м, при коэфф. отражения от 10% до 90%. Эффект Параллакса — отсутствует. Мощность 40 Ватт и 80 Ватт (при зарядке батареи). Влажность — без конденсации. Калибровка — ежегодно. Кабельный разъем — расположен на основании сканера.
Дальность измерений:
«Прямой» интервал 153.49 м (503.58 ft)
Скорость измерений 3D сканера Focus 3D:
0.6м — 130м Скорость измерения 976 тыс. точек/сек
244 тыс. точек/сек
488 тыс. точек/сек
976 тыс. точек/сек
Системная ошибка ±2 мм на 10 м и 25 м, при 90% и 10% отражении
Системные шумы:
10 м — «сырые» данные 0.6 мм при 90% отражении
1.2 мм при 10% отражении 10 м — фильтр шумов 0.3 мм при 90% отражении
0.6 мм при 10% отражении 25 м — «сырые» данные 0.95 мм при 90% отражении
2.2 мм при 10% отражении 25 м — фильтр шумов 0.5 мм при 90% отражении
1.1 мм при 10% отражении
Фотокамера Разрешение до 70 Мегапикселей, цветная. Динамический цвет. Автоматическая адаптация яркости. Параллакс — отсутствует (фотокамера встроена соосно каналу измерений).
Область видимости Вертикальное поле зрения 305° Горизонтальное поле зрения 360° Вертикальный шаг 0.009° (40,960 3D пкс на 360°) Горизонтальный шаг 0.009° (40,960 3D пкс на 360°) Максимальная вертикальная скорость сканирования 5,820 об/м или 97 Гц.
Лазер (оптический передатчик) Мощность лазера 20 mW (Класс лазера 3R) Длина волны 905 нм Расхождение луча Типичное 0.16 мрад (0.009°) Диаметр луча на выходе 3.8 мм, круг.
Встроенный GPS (модель Focus X330)
Встроенный альтиметр (высотомер) и уровнемер
Управление сканером и хранение данных Сенсорный дисплей, WiFi управление с мобильного устройства с поддержкой Flash Хранение данных SD, SDHC, SDXC; 32GB карта в комплекте.
2.ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ 3D- ПРИНТЕРА MZ3D-256
2.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Функционально 3D-принтер обеспечивает выдавливание установленного в печатающую голову (экструдер) материала через рабочее сопло, с обеспечением нагрева сопла и перемещения сопла относительно рабочей поверхности нагреваемого стола в соответствии с поступающими командами в формате G-код от компьютера или из файла с установленной в 3D-принтер карты памяти.
3D-принтер представляет собой модифицированный станок с числовым программным управлением, в котором вместо инструмента для механической обработки детали установлен высокотемпературный экструдер (печатающая голова) плавящий и выдавливающий полимерную нить. Исходя из этого, следует соблюдать осторожность при обращении с этим устройством, как и с любым электромеханическим инструментом или станком.
В частности, учитывайте, что усилия на моторах могут достигать 5 кг, нагрев стола производится вплоть до 125°C а температура экструдера составляет от 50°C градусов в области мотора и может подниматься свыше 260°C в районе сопла.
Технологии и программное обеспечение использованные при создании данного оборудования являются общедоступными и относятся к классу свободного программного обеспечения и оборудования. Вы вольны любым неразрушающим способом исследовать и модифицировать для собственных нужд любые части кода программного обеспечения, а так же распространять подобные модификации при условии сохранения оригинального авторства и обязательного указания внесенных изменений, чтобы возможные ошибки не были приписаны оригинальным авторам. В тоже время, мы не несем ответственность за поломки и ошибки функционирования каким-либо образом модифицированного устройства или вызванные модификациями и процедурами исследования программного обеспечения принтера (обратного инжиниринга, тестового анализа и т.п.).
3D принтер MZ3D-256
2.2 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ MZ3D-256
Питание от сети переменного тока 220В 50Гц
Потребляемая мощность 180 Вт
Используемые виды пластика ABS, PLA, Prototyper (TM), HIPS, Нейлон-6 и другие с температурой экструзии до 260°C
Технология печати FDM(технология послойного наплавления)
Толщина используемой нити 1.75 мм
Установленное сопло, диаметр 0,3мм
Минимальная толщина слоя печати 0,04мм (40микрон)
Максимальная скорость перемещения по оси X/Y при печати 200мм/сек
Максимальная скорость перемещения по оси X/Y 330мм/сек
Область печати 163 х 163 х 149 в мм
Подключение к ПК USB порт
Производительность экструдера при печати 15куб.мм/сек
Печатный стол Подогреваемый с эластичным силиконовым нагревателем 100Вт 12В
Нагревательный элемент экструдера керамический 40Вт 12В
Габариты основания принтера (ШхГ) 274×209мм
Полные габариты принтера (с катушкой) (ШхГхВ) 355x290x350мм
Вес принтера 8,5 кг.
Условия эксплуатации
Температура воздуха 15°C-50°C
Относительная влажность 20%-75%
2.3 МЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО И ОБСЛУЖИВАНИЕ
Устройство и принцип работы
Механически принтер является трехкоординатным станком ЧПУ с управляемым устройством подачи пластика (экструдером). Это подразумевает использование четырех двигателей, по одному на каждую из трех осей, плюс двигатель подачи нити термопластика в печатающей голове (экструдере). Один двигатель перемещает саму печатающую голову по горизонтали по оси X, и два двигателя обеспечивают перемещения нагреваемого стола, один по горизонтали по оси Y и еще один по вертикали по оси Z.
Двигатели
Используются высокоточные двухфазные шаговые двигатели, с разрешающей способностью 200 полных шагов на один оборот, с полным разрешением в 3200 промежуточных шагов на оборот. На один оборот двигателя перемещение головы и стола, по осям X и Y соответственно, составляет от 32мм до 40мм (в зависимости от комплектации модели). Таким образом минимальный теоретически достижимый шаг перемещения составляет 10-12.5 микрометров (+/-5%), на практике, из-за динамических нагрузок (растяжение ремней и инерционность стола, печатающей головы) точность может быть немного ниже, особенно при установленных высоких скоростях печати и перемещения головы и стола. Используемые шаговые двигатели являются низковольтными, и не требуют специфического обслуживания во время всего гарантийного срока эксплуатации.
Устройство перемещения
Стол и печатающая голова установлены на каретки с линейными шариковыми подшипниками, которые в свою очередь перемещаются по шлифованным стальным рельсам. Рельсы и каретки являются высокоточной системой линейного перемещения, и какие-либо ударные нагрузки по ним недопустимы. Для нормальной работы рельсам и кареткам требуется регулярная смазка. Периодически проверяйте наличие смазки и по необходимости производите очистку рельс от загрязнений и производите их смазку. При недостаточной смазке, особенно в запыленных помещениях, происходит выработка рабочей поверхности рельс, появление люфтов, и, как следствие, потеря точности печати. Относитесь к ним бережно и учитывайте, что каретки и рельсы являются наиболее дорогостоящей частью принтера и операция по их замене одна из самых трудоемких.
Для перемещения стола по оси Z, используется шаговый мотор с установленным шаговым винтом. При всех достоинствах такой схемы, а именно, способность держать высокую нагрузку и при этом обеспечивать высокоточные перемещения (с точностью менее 1 микрона), пара винт/гайка является высоконагруженным узлом испытывающим влияние сил трения, потому для нормальной работы необходима смазка. Однако, в отличие от рельс, заложенной при производстве смазки достаточно на весь срок службы принтера. Но в случае очень активной эксплуатации так же рекомендуется регулярно проверять наличие смазки и загрязнение винта, и при необходимости производить очистку от загрязнение и закладывание новой смазки на винт.
Микровыключатели
Для определения положения координат стола и печатающей головы, в начале каждой оси принтера установлены микровыключатели. При получении команды парковки, принтер перемещает голову и стол по всем осям к началу осей до момента замыкания контактов микровыключателя, после чего происходит повторное точное перемещение по осям на низкой скорости до повторного замыкания контактов.
Пользователю принтера доступен для регулировок микровыключатель отвечающий за положение нуля оси Z. Регулировка его положения нужна только в случае изменения конфигурации нагревательного стола, например, если потребуется установить или полностью убрать стекло для печати, поставить стекло другой толщины и т.п. Во всех остальных случаях настоятельно рекомендуется для изменения положения стола по вертикали использовать регулировочные винты крепящие стол к подстолью.
Если возникает обоснованная необходимость произвести регулировку положения микровыключателя оси Z, то поручите её специалисту. При вынужденной самостоятельной регулировке, в целях безопасности, производите регулировку передвинув печатающую голову по оси X в крайнее дальнее положение от микровыключателя и при полностью выдвинутом столе. В этом случае, при возможной ошибке, будут нанесены наименьшие повреждения кареткам и рельсам принтера, печатающей голове и столу принтера.
Печатающая голова
Печатающий узел принтера (экструдер) представляет собой достаточно простое устройство. Подпружиненный подшипник прижимает пруток филамента к шестерне установленной на валу двигателя. Шестерня зубцами захватывает пруток и проталкивает его внутрь хотенда.
Хотенд состоит из радиатора, термобарьера, нагревательного блока и сопла. В области нагревателя происходит расплавление прутка, в то же время, находящийся вне зоны нагрева нерасплавленный пруток действует на расплав как поршень и выдавливает термопластик через сопло. Пружина служит для регулировки силы прижима прутка к подающей шестерне, жесткие пластики для надежного захвата шестерней должны прижиматься сильнее, мягкие (например резины), чтобы меньше деформироваться, слабее. Силу прижима подбирают опытным путем, и сразу учитывайте, что мягкие пластики могут испытывать существенную деформацию при прохождении подающей шестерни (особенно при повторных откатах прутка при перемещении головы) и застрять внутри радиатора хотенда, потому подбирайте степень сжатия пружины постепенно её увеличивая, а не уменьшая. В случае появление проблем с подачей материала, когда шестерня протирает застрявший пруток, а также при работе с сильно истирающимися пластиками, пазы шестерни могут забиваться, и требовать чистки от налипшего пластика.
2.4 БАЗОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Контроллер
Для управления шаговыми двигателями и остальными исполнительными устройствами, необходима базовая плата с микропроцессором или контроллер 3д принтера. Контроллер принимает и интерпретирует управляющие G-коды, управляет отображением данных на дисплее, взаимодействует с программным обеспечением на компьютере.
Контроллер управляется собственным программным обеспечением, которое прошивается в его встроенную память. От прошивки зависят возможности использования подключенного оборудования (использование SD карты, отображение данных на дисплее, связь числа шагов двигателя с расстоянием перемещения и т. п.), и фактически то, как именно будет работать принтер, поэтому смена прошивки на произвольную может вывести принтер из строя, поскольку он начнет неправильно интерпретировать управляющие G-коды.
Коммутационная плата
К плате микроконтроллера подключена коммутационная плата, которая коммутирует на логические входы микроконтроллера все исполнительные устройства принтера и обеспечивает распределение питания по ним. К коммутационной плате подключены управляющие драйверы шаговых двигателей, концевые микровыключатели, нагреватели стола и хотенда, датчики температуры, жидкокристалический дисплей, устройство чтения SD- карт, вентилятор обдува сопла и линии 12 вольт от блока питания.
Управляющие контроллеры ШД
Сами по себе шаговые двигатели при подаче напряжения на обмотки, могут сделать только ограниченное целое количество шагов на полный оборот, обычно 200, для перемещения головы и стола с нужной точностью этого не достаточно. Для того, чтобы обеспечить поворот вала двигателя на произвольный угол необходимо специальное управление током на обмотках двигателя, для этого и применяются контроллеры, или драйверы, шаговых двигателей. Драйвер ШД обеспечивает деление полного шага на некоторое количество промежуточных шагов на половину шага, четверть шага и меньше, в результате появляется возможность получить не 200 шагов на полный оборот, а 400, 800 и т.д.
Экран и считыватель SD карточек
Для автономной работы 3D принтера требуются устройства чтения и отображения информации и управления. Для этих целей применяется устройство чтения SD-карт, с помощью которого можно считать файл с заданием на печать, т.е. последовательностью G-кодов, жидкокристаллический экран на котором отображается необходимая информация о текущем состоянии процесса выполнения задания, и нажимной энкодер, с помощью которого производится перемещение по пунктам меню и изменение параметров печати.
Блок питания
Блок питания служит для обеспечения питанием исполнительных устройств принтера (моторы и нагревательные элементы) и, в случае автономной работы, обеспечивает питание платы контроллера. Блок питания преобразует переменный ток сети питания в постоянный напряжением 12 вольт.
Нужно отметить, что при подключении принтера к USB порту компьютера напряжения на порту достаточно для работы контроллера и экрана, для формирования задания на печать и определения температуры нагревателей, но непосредственно при печати и для управления двигателями и нагревателями необходимо подключить принтер к сети переменного тока.
2.5 ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ
В этом разделе сделаем краткий теоретический обзор принципов функционирования принтера управляющий G-код, ПО для управления c компьютера, автономная работа по заданной программе с SD
G-код
Это специальный набор команд для управления устройствами 3D принтера. Базовый набор команд очень простой, и буквально указывает принтеру куда перемещать печатающую голову относительно стола и насколько при этом продвигать пруток филамента. Например, команда G28 просто запаркует принтер, т.е. переместит все оси к микровыключателям и установит начальные координаты. А команда G0 X15 Y15 Z25 переместит голову в точку с координатами X=15мм Y=15мм на расстоянии в 25мм от стола. Можно было бы задать печать всей модели вручную, но, в виду очень высокой трудоемкости данного процесса, используются специальные программы, которые создают последовательности G-кодов. Эти программы называются слайсеры.
Слайсеры
Слайсеры анализируют цифровую модель и создают последовательность G- кодов, которая и передается принтеру на выполнение. Слайсер разбивает трехмерную модель на слои заданной толщины, для каждого слоя вычисляется путь движения головы принтера, и на основании этого пути создается последовательность G-кодов для управления принтером.
Нужно отметить, что слайсер, это не тоже самое что программы управления принтером, такие как Cura, Pronterface или RepetierHost, в которые может быть встроено даже несколько слайсеров, например RepetierHost использует слайсеры Sli3r, CuraEngine и Skeinforge, Cura фактически является графической оболочкой только для CuraEngine а Pronterface работает со слайсером Slic3r. Некоторые слайсеры могут запускаться только из командой строки, но многие имеют собственный графический интерфейс, например, Slic3r или KisSlicer.
В принципе, качество и время печати напрямую зависит от используемого слайсера, иногда время печати при сопоставимом качестве может разниться на десятки процентов на разных слайсерах, даже при одинаковых настройках качества и скорости, просто за счет того, что не оптимально вычисляется путь перемещения сопла принтера. А при неправильном использовании не очевидных для пользователя параметров (например, время охлаждения слоя, метод обхода, толщина периметра, тип заполнения или поддержки), разница может быть более чем двухкратная при том же качестве печати.
Программы управления
Для непосредственного управления принтером с компьютера можно использовать любой терминал имеющий подключение к COM порту и давать команды прямо с клавиатуры в интерактивном режиме, но гораздо удобнее использовать специальную программу с графическим интерфейсом, наглядно показывающим графики нагрева, перемещений головы и т.п. Наиболее популярные программы такого рода это RepetierHost, Pronterface и Cura.
2.6 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММЫ ПЕЧАТИ CURA
2.6.1 Запуск и первоначальная настройка
Для запуска программы после установки дважды щелкните на иконку Cura на рабочем столе или выберите её в списке программ в меню Пуск.
Обычно после процедуры установки, при первом запуске программы Cura, требуется указать модель принтера (если вы этого не сделали в процессе установки).
В случае ошибки или чтобы указать принтер с другими параметрами, можно запустить мастер добавления нового принтера через пункт меню «Принтер/Добавить новый принтер».
Запустится Мастер добавления нового принтера, с возможностью выбора заранее заданных настроек для множества популярных моделей принтеров. Чтобы добавить модель MZ3D-256 для начала выберите тип MZ3D.
Далее последует выбор модели принтера. Технические характеристики принтера будут установлены автоматически. В дальнейшем их можно будет изменить во вкладке Принтер -> Настройки принтера.
2.6.2 Быстрая печать
Если у вас нет опыта в 3D печати, и вы только начинаете печатать первые модели, рекомендуем переключить интерфейс программы в упрощенный режим работы, для выбора печати с помощью заранее созданных готовых настроек, и запустить пробную печать.
После запуска программы для выбора печати при помощи готовых профилей печати, перейдите в меню «Эксперт» и выберите пункт «Режим готовых профилей».
В этом режиме вы можете выбрать готовые настройки качества и скорости, и указать тип установленного расходного материала. Доступны три варианта материала: «PLA», «ABS» и «Prototyper».
Для открытия файла модели и загрузки его в программу используйте иконку «Загрузить» с изображением папки в верхнем левом углу рабочей зоны или проследуйте по пути Файл -> Загрузить файл модели и выберите файл (файлы) в формате .stl или .obj.
Файл модели подготавливается к печати сразу после загрузки в фоновом режиме (прогресс отображается ползущей полоской в окне просмотра) и обновляется автоматически при смене параметров. Как только файл будет подготовлен, появится значение примерного времени его печати и количество пластика. Файл модели можно сохранить выбрав пункт Файл -> Сохранить G-код.
Сохраненный файл можно записать на SD-карту и, вставив в принтер, запустить печать через меню принтера.
В случае подключения SD карты средняя иконка примет вид карты и при нажатии на эту иконку файл с G-кодом будет сохранен сразу на SD-карту. Помните, что перед извлечением карты из компьютера в ОС Windows необходимо использовать безопасное извлечение устройства. Для этого можно воспользоваться иконкой «Извлечь» в нижней части экрана.
Если вам потребовалось для каких-то целей подключить принтер к компьютеру через USB порт, то в этом случае возможна передача команд для печати непосредственно с компьютера на принтер, для этого нажмите на среднюю иконку в верхнем левом углу. При правильном подключении принтера эта иконка изменится, и при выборе над ней появится надпись «Печать с USB».
После нажатия иконки появится новое окно, в нем отобразится темпера- тура сопла и рабочей поверхности на момент подключения, после идентификации устройства станет активной кнопка “Печатать”.
Перед запуском печати убедитесь, что подается основное питание на принтер и работают вентиляторы охлаждения (проверьте положение выключателя питания).
Во время печати с компьютера, компьютер должен быть постоянно включен и принтер должен быть постоянно подключен к компьютеру.
ВНИМАНИЕ! Любой сбой программного обеспечения приведет к остановке печати и нагреватели принтера не будут выключены. Ни в коем случае не оставляйте печатающий принтер без присмотра.
После нажатия кнопки “Печатать” в окне температура сопла и рабочей поверхности начнет повышаться до указанных значений. Сразу после нагрева начнется печать. Для ее остановки нажмите кнопку “Остановить печать”.
ВНИМАНИЕ! После остановки печати ее возобновление невозможно! Очистите платформу и запустите печать заново.
2.6.3 Ручные настройки печати
В этом режиме все параметры слайсера указываются пользователем, на рисунке приведен пример стандартных настроек для печати PLA пластиком.
Если какие-то значения параметров, с точки зрения программы, могут привести к неудачной печати, то они отображаются желтым цветом. Красный цвет сигнализирует о грубой ошибке при установке параметров. Однако, цветовая маркировка носит рекомендательный характер и вы можете попробовать произвести печать невзирая на предупреждения.
Рассмотрим простой набора параметров (вкладка «Простой»).
• Параметр «Высота слоя» отвечает за разрешение объекта по Z оси в миллиметрах. Фактически влияет на качество печати и скорость. Может варьироваться в широких пределах но фактически, этот параметр рекомендуется указывать от 0.04мм до 2/3 от указанного диаметра сопла (вкладка расширенны).
• Параметр «Толщина стенки» влияет на прочность детали и скорость её печати. Толщина стенки обычно должна быть кратна толщине сопла для предсказуемого результата печати (0.6мм равно двум периметрам при сопле 0.3мм). Рекомендуется толщина от 0.6 до 1.2мм. В некоторых редких случаях (печать объектов с тонкими стенками, особенно с сильной кривизной поверхности) можно поэкспериментировать и указать этот параметр чуть больше кратного, это может дать возможность алгоритму заполнения лучше произвести заполнение тонкой стенки. Посмотреть, как будет производится заполнение можно в режиме просмотра «Слои»
Параметр «Включить откат» для качественной печати должен быть включен постоянно. Откат позволяет пластику втягиваться внутрь для избежания так называемых «соплей» – тонких нитей пластика, натянутых между отдельно стоящими элементами детали. Параметр можно настроить, на- жав кнопку справа от него. Чем мягче материал, тем больше должна быть длина отката. Рекомендуются значения от 0.8мм до 4мм.
• Параметр «Толщина Низ/Верх» схож с параметром «Толщина стенки» и указывает толщину стенки поверхности в вертикальном направлении снизу и сверху модели. Толщина стенок сверху/снизу влияет на прочность деталей, а так же на качество. Рекомендуются значения от 0.6мм до 1мм. Значения параметра должны быть кратны высоте слоя.
• Параметр «Плотность заполнения» влияет на прочность детали. Рекомендуются значения от 2% до 50% (0% соответствует отсутствию внутреннего заполнения, но из-за этого верхние слои буду провисать, 100% соответствует сплошному заполнению, без внутренних пустот). Настройка дополнительных значений этого параметра производится кнопкой справа от него. Можно, например, выключить заполнение верхней или нижней грани, и выбрать когда будет печататься заполнение слоя, перед периметром слоя или после печати периметра.
• Параметр «Скорость печати» устанавливает общую скорость печати. Рекомендуются значения от 20мм/сек до 150мм/сек. Для более тонкой настройки скоростей для модели откройте вкладку расширенного набора параметров «Расширенный».
• Параметр «Температура печати» устанавливает температуру сопла. Каждый пластик требует свой температурный диапазон, который обычно написан на упаковке. Обычно, для PLA он соответствует 190-230 градусов, для ABS 220-250 градусов. Так же, чем выше скорость печати, тем больше должна быть температура.
• Параметр «Температура стола» устанавливает температуру платформы для печати. Каждый пластик для лучшего сцепления со столом и минимизации деформации модели требует свой температурный диапазон, который обычно написан на упаковке. Обычно, для PLA он соответствует 50- 70 градусов, для ABS 105-120 градусов.
• Параметр «Тип поддержки» отвечает за генерирование поддерживающих структур для нависающих элементов. Можно выбрать поддержку, которая будет создаваться только от платформы и не будет создаваться внутри детали, или же поддержку, которая будет создана во всех доступных областях. Параметр настраивается кнопкой справа от него. Обычно требуется менять только «Угол нависания». Посмотреть, в каких областях будет напечатана поддержка для выбранного угла нависания, можно включив режим просмотра «Нависание», области модели требующие печати поддержки будут подсвечены красным.
• Параметр «Доп. сцепление со столом» позволяет включить специальные методы печати которые дополнительно помогают пластику прилипать к платформе при печати сложных объектов. При печати больших объектов следует включать вариант «кайма», в этом случае будет напечатана широкая область вокруг модели помогающая углам лучше сцепится с платформой для печати, а при печати объектов с маленькой площадью основания хорошо подходит вариант «подложка». Дополнительно эти параметры настраиваются кнопкой справа.
• Параметр «Диаметр» устанавливает диаметр пластиковой нити. По умолчанию 1.75мм. Для более качественного результат можно измерить диаметр пластика в нескольких местах и ввести среднее значение. Если указать размер больше реального то материала будет выдавливаться меньше чем необходимо по программе печати, если указать размер меньше реального то материала будет выдавливаться больше чем необходимо.
• Параметр «Поток» меняет объем выдавливаемого материала. Обычно требуется менять для мягких пластиков. Если материала выдавливается очевидно мало, появляются неоднородности и дырки в стенках, то можно увеличить этот параметр, если же пластик выходит за стенки и слишком размазывается, то стоит уменьшить параметр. Обычно, этот параметр меняется в пределах 95%-105%. Перед изменением стоит проверить толщину нити и указать её средний диаметр в предыдущем параметре.
Рассмотрим расширенный набор параметров (вкладка «Расширенный»).
• Параметр «Диаметр сопла» по умолчанию установлено значение указанное при начальной настройке принтера. Этот параметр необходимо менять при смене сопла на другое с другим диаметром. Кроме того, можно увеличивать величину этого параметра если нужно напечатать модель быстрее и, как показывает практика, при этом получается более прочная модель. Физически меняется количество выдавливаемого материала, и как следствие, ширина укладываемой нити изменится в соответствии с этим параметром. Не рекомендуется устанавливать параметр больше двухкратной реальной толщины сопла. Учитывайте, что программа оценивает количество расплава который можно протолкнуть через сопло, опираясь на этот параметр, как на физический размер сопла, соответственно, при изменении параметра рекомендации по скорости печати будут отображаться неверно.
• Параметры группы «Откат филамента» позволяют настроить скорость с которой будет втягиваться нить и расстояние на которое она будет втягиваться.
• Параметр «Высота первого слоя» указывает высоту самого первого слоя модели. Рекомендация следующая: если выбрана высота слоя печати меньше 0.2мм, то рекомендуется установить значение первого слоя 0.2мм для лучшего прилипания пластика к столу, если выбранная высота слоя больше, то рекомендуется поставить высоту равную базовой высоте слоя. Можно установить 0 для автоматической установки толщины слоя равной базовой.
• Параметра «Начальная толщина линии» отвечает за ширину линий первого слоя в процентах относительно диаметра сопла. Чем шире линия, тем лучше прилипает первый слой. Рекомендуются значения 150-300%. Если диаметр сопла указан больше чем физический размер сопла, то рекомендуем ограничиться величиной в 150%.
• Параметр «Обрезать модель снизу» позволяет обрезать нижнюю часть модели и сглаживать неровности нижней грани. Рекомендуется использовать, если требуется печатать без поддержки модели с очень маленьким пятном контакта или без плоской нижней поверхности.
• Параметр «Нахлёст двойной экструзии» указывает как смешивать материал при печати двумя соплами. На принтере с одним соплом параметр не задействован.
• Параметр «Перемещение» определяет скорость холостых перемещений, без экструзии материала. Чем быстрее перемещается сопло тем меньше пластика выльется в холостую из сопла под действием силы тяжести и тем меньше вероятность, что на модели появится облой в точке захода сопла. Устанавливайте максимальное значения для принтера (150-200мм/сек). Для печати мелких объектов допустимо поставить скорость равную скорости печати, с целью уменьшения вибраций.
• Параметр «Печать первого слоя» влияет на качество прилипания первого слоя. Чем ниже скорость, тем лучше прилипание. Рекомендуется скорость 20-40мм/сек.
• Параметр «Скорость заполнения» отвечает за скорость печати внутренне- го заполнения. Не влияет на качество, можно выставлять высокие значения в пределах 20-150мм/сек.
• Параметр «Верхний/нижний слои» отвечает за скорость печати верхней и нижней грани. Влияет на качество печати. Рекомендуются значения 20- 80мм/сек.
• Параметр «Внешняя граница» влияет на качество печати. Рекомендуются значения в пределах 20-80мм/сек.
• Параметр «внутренняя границы» практически не влияет на качество печати, можно выставлять высокие значения в пределах 20-150мм/сек, но старайтесь не допускать многократной разницы в скорости печати между внешней и внутренней границей, лучше поставить среднее между скоростью печатью заполнения и внешней границы.
• Параметр «Мин. время на слой» указывает за какое минимальное время должен быть напечатан слой, чтобы пластик успел остыть и сцепится с предыдущим слоем. Позволяет печатать маленькие объекты или элементы объектов без перегрева, соответственно скорость печати будет уменьшена до приемлемой величины, а если уменьшить невозможно сопло отходит в сторону после каждого слоя, который печатает меньше, чем указанное количество секунд. Рекомендуются значения в пределах 5-10 секунд. Обратите внимание, что если указано очень большое время, то быстрее и качественнее напечатать несколько деталей рядом чем печатать одну.
• Параметр «Включить вентилятор» отвечает за обдув мелких или нависающих элементов объекта. Стоит пользоваться с осторожность при печати ABS пластиком, т.к. может вызвать охлаждение платформы и, как следствие, отлипание пластика от нее. С PLA пластиком рекомендуется постоянный обдув. Так же, необходимая настройка производится кнопкой справа от параметра.
Кроме того, можно посмотреть и настроить все дополнительные параметры печати сразу, выбрав в меню «Эксперт» пункт «Все экспертные настройки»
2.6.4 Подготовка модели
Для открытия файла модели и загрузки его в программу используйте иконку с изображением папки или проследуйте по пути Файл -> Загрузить файл модели и выберите файл (файлы).
Модель будет отображена в рабочем поле принтера. Если всё в порядке, то модель будет окрашена желтым цветом, если же она не помещается в рабочее поле принтера, цвет будет серый. В таком случае рекомендуется разделить модель на несколько частей, повернуть или изменить масштаб.
Меню преобразований модели
Чтобы получить доступ к меню преобразований модели щелкните по модели, и в левом нижнем углу окна просмотра появятся три иконки.
Режим «Поворот» позволяет повернуть модель вокруг каждой из трех осей. Верхняя иконка «Положить» устанавливает модель ближайшей плоскостью на платформу (если угол наклона детали слишком мал, но плоскость не горизонтальна). Средняя иконка «Сброс», соответственно, сбрасывает все повороты модели.
Режим масштабирования позволяет менять масштаб модели по трем осям. Масштаб меняется в системе координат принтера, потому, если модель повернуть — масштабные коэффициенты будут работать по другим осям относительно модели.
Чтобы увеличить модель до максимально возможного для печати размера, выберите верхнюю иконку «Максимум». Чтобы сбросить значения масштабирования выберите среднюю иконку «Сброс».
Для изменения значения по каждой оси по отдельности, щелкните на изображение замка. Если модель
перестанет помещаться в область печати принтера, она будет окрашена в серый цвет.
Последняя иконка отвечает за зеркальные отражения модели по каждой оси. Соответственно, нижняя кнопка ось X, средняя ось Y, верхняя ось Z.
При щелчке правой кнопкой мыши на модели появится контекстное меню.
• «Поместить в центр стола» помещает модель в центр стола
• «Удалить модель» удаляет данную модель со стола
• «Клонировать модель» позволяет добавить несколько копий модели, появится диалоговое окно с запросом сколько копий необходимо разместить
• «Разбить модель на части» разбирает модель на части, если не получается вместить большую сборную модель на стол целиком
• «Удалить все модели» позволяет удалить все загруженные модели
• «Перезагрузить все модели» удаляет данные о моделях и загружает их заново
• «Попытаться разложить автоматически» при наличии множества моделей программа попытается их разместить на столе. В виду ограничений алгоритма результат может быть далек от идеального.
• «Сброс преобразований» отменяет все модификации модели
В правом верхнем углу находится иконка выбора параметров просмотра модели.
• «Обычный» Это обычный режим отображения модели.
• «Нависание». В этом режиме будут подсвечены области снизу модели для которых потребуется напечатать поддержку при указанных параметрах печати поддержки. Можно интерактивно менять угол нависания и смотреть как будет меняться область поддержки
• «Прозрачный» Модель будет показана прозрачной.
• «Рентген» В отличие от режима просмотра «Прозрачный» будет отключено окрашивание модели. В некоторых случаях в этом режиме удобнее искать ошибки внутренних пересечений в сложных моделях.
• «Слои» Будет загружен весь путь инструмента из G-кода. Можно проверить как именно будет перемещаться сопло принтера при выбранных параметрах печати. Для больших моделей загрузка и анализ может потребовать некоторого времени, процесс загрузки отображается в процентах на экране. При помощи ползунка в правой части экрана можно выбрать отображение до интересующего слоя. Кнопка под ползунком переключает отображение между всеми слоями или отображение только выбранного слоя.
2.6.5 Печать
После загрузки, файл модели подготавливается к печати в фоновом режиме и обновляется автоматически при смене параметров. Как только данные для печати будут подготовлены (фактически будет создан полный список команд в формате G-код для принтера), появится значение примерного времени выполнения задания и необходимого количества пластика. Файл с G-кодом для печати можно сохранить выбрав пункт Файл -> Сохранить G-код, сохраненный файл далее записать на SD-карту и открыть на принтере (подробности в разделе Печать с LCD дисплея).
Если потребовалось напечатать модель непосредственно с компьютера, то подключите принтер к USB порту и нажмите на среднюю иконку, на иконке должно быть условное изображение принтера и над ней должна появиться надпись «Печать с USB»,в противном случае проверьте правильность подключения устройства и наличие его в списке доступных устройств.
При правильном подключении появится окно печати и будет активна кнопка «Печать». Нажмите на неё и принтер запустит нагрев сопла и стола. По достижении необходимой температуры начнется печать.
Примечание: перед печатью удалите лишний пластик с сопла, проверьте наличие необходимого количества пластика для печати объекта (объектов) и убедитесь в отсутствии посторонних предметов на платформе (в том числе и остатков предыдущей печати).
При выборе в настройках программы расширенного окна печати и управления принтером в стиле Pronterface UI вы увидите окно печати изображенное ниже. Для начинающих пользователей использование этого интерфейса не рекомендуется.
В этом окне возможно непосредственное управление положением сопла, можно указать температуру, и вручную передать управляющие команды в формате G-код непосредственно на принтер. Так же отображается график температур экструдера и рабочего стола, и в правой части окна технические сообщения от принтера.
Подробнее о управляющих командах в формате G-код можно прочитать в интернете в описании для используемой в этом принтере прошивки Marlin по адресу
При обработке верхней поверхности нагревательного стола предотвращайте попадание агрессивных веществ и жидкостей (клеи, лаки, растворители и т.п) на другие части и поверхности принтера. Повреждения принтера возникшие в результате химических воздействий на элементы принтера не являются гаран- тийными случаями.