в каком формате должна быть сохранена модель для печати
Файлы STL и 3D-печать – как использовать файл формата STL
Как и во многих форматах файлов, существуют другие объяснения того, как этот тип файла получил свое название: например, стандартная тесселяция, что означает разбиение на слои или наложение геометрических фигур и узоров.
Что такое формат файла STL
Простое для понимания определение формата файла STL объясняет его как треугольное представление трехмерного объекта. Если вы посмотрите на изображение, чертеж САПР использует плавные линии окружности, а чертеж STL показывает поверхность этого круга в виде серии соединенных треугольников.
Как вы можете видеть на фотографии/чертеже, полный файл САПР круга будет выглядеть, как круг, но версия STL представляет собой набор или сетку треугольников, заполняющих это пространство, чтобы проект был пригоден для печати большинством 3D принтеров. Именно поэтому вы услышите, как люди называют или описывают чертежи 3D-принтера как файлы-сетки – потому что они не сплошные, а состоят из треугольников, создающих сетку или сетчатый внешний вид.
3D-принтеры работают с файлами в формате STL. Большинство программных 3D-пакетов, таких как AutoCAD, SolidWorks, Pro/Engineer (теперь это PTC Creo Parametric), помимо прочего, могут создавать STL-файлы самостоятельно или с помощью дополнительного инструмента.
Создание файла STL
После того, как вы спроектируете свою модель в программе CAD, у вас есть возможность сохранить файл в формате STL. В зависимости от программы и выполняемой работы, вам может потребоваться нажать «Сохранить как», чтобы увидеть параметр файла STL. Опять же, формат файла STL – это рендеринг или создание поверхности вашего объекта в виде сетки треугольников.
Когда вы выполняете 3D-сканирование объекта с помощью лазерного сканера или какого-либо цифрового устройства обработки изображений, вы обычно получаете не сетчатую, а цельную модель, как если бы вы создали нарисованный с нуля 3D-чертеж САПР.
Программы САПР делают большую часть этого довольно простым делом, выполняя работу за вас, однако, некоторые программы трехмерного моделирования дадут вам больший контроль над количеством и размером, например, треугольников, что может дать вам более плотную или сложную поверхность сетки, и, следовательно, лучшую 3D-печать.
Не вдаваясь в специфику различных 3D-программ, вы можете изменить несколько факторов, чтобы создать лучший файл STL:
Что такое «плохой» файл STL
Хороший файл STL должен соответствовать двум правилам. Первое правило гласит, что смежные треугольники должны иметь две общие вершины. Во-вторых, ориентация треугольников (какая сторона треугольника входит, а какая сторона выходит), как указано вершинами и нормалями, должна совпадать. Если ни один из этих двух критериев не выполняется, файл STL относится к плохим.
Часто STL-файл можно назвать «плохим» из-за проблем с преобразованием. Во многих системах САПР число треугольников, представляющих модель, может быть определено пользователем. Если создано слишком много треугольников, размер STL-файла может стать неуправляемым. Если создано слишком мало треугольников, изогнутые области не определяются должным образом, и цилиндр начинает выглядеть как шестиугольник.
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.
PS:
Теперь вы знаете тонкости моделирования для FDM 3D печати и, надеюсь, они вам пригодятся. Удачного 3D-моделирования!
Требования к моделям для 3D печати
Наверное, каждый 3D моделлер хотя бы раз задумывался над распечаткой своей модели на принтере. Тем более, что сегодня это перестает быть чем-то удивительным.
Задумывались ли Вы, что для этого нужно? Есть ли какие-то требования к модели, или любая модель может быть отправлена на принтер? Моделирование для видеоигр, кино или любого вида визуализации отличается от моделирования для печати.
В этой статье я не описываю детально способы и инструменты, которыми можно добиться нужного результата – это темы обширные и требуют отдельного рассмотрения. Сейчас поговорим о целях: что нужно получить на выходе моделирования, если задумали модель распечатать.
Вот примеры 3Д принтеров и результатов печати. Высокие палочки и узоры – это поддержки, на которые опирается модель при печати. Позже их срезают, и, скорее всего, понадобится небольшая обработка мест среза, чтобы убрать следы поддержек.
Качество печати зависит от очень многих факторов: от принтера, вида пластика, как именно расположена ваша модель на столе печати, даже от температуры в комнате. Чтобы ваша модель была распечатана успешно, небходимо придерживаться определенных правил моделирования и предпечатной подготовки.
Целостность, или водонепроницаемость модели (монолит)
Это означает, что в модели нет пустот, что все ее детали объединены между собой в единый монолит. После моделирования разных элементов модели необходимо их объединить, сбулить вместе. Если посмотреть на такую модель в разрезе, то мы увидим единый контур – результат булевской операции объединения.
Поднутрения
Как мы видим на картинке, все пуговицы приклеены дополнительными элементами к основной модели. Они не висят в воздухе и не прикасаются к модели частично, а полностью, хорошо присоединены к ней. Если мелкие элементы, такие как пуговицы, хорошо прилегают к основе, они не отпадут и не будут распечатаны частично. Модель не должна иметь никаких просветов между деталями.
Вообразите, что модель помещают в жидкость, и она не должна затечь в щели или «карманы» между деталями.
В случае, если с модели будут снимать гипсовую или резиновую форму, эти поднутрения, или обратные углы, особенно важны. Их легко пропустить невооруженным взглядом, поэтому рекомендуется проверять модель в разрезе в специальных программах предпечатной подготовки.
Что может произойти, если мы пропустили поднутрения и не объединили все части модели друг к другу, как следует?
Вот пример, когда рюкзак имел поднутрение: очень маленькую толщину и воздух внутри – в результате он рассыпался. Правильно бы было не делать толщину рюкзаку вообще, и хорошо углубить его в основную модель, потом объединить булевской операцией.
Размер печатаемого файла в Мегабайтах
Немаловажным вопросом является размера файла, который Вы собираетесь печатать. Модель должна быть легкой в работе, не должна загружать компьютер и принтер до отказа, поэтому понадобится уменьшение файла.
Вот пример одного и того же файла до облегчения и после.
Есть такие способы уменьшить размер файла, как десимация (Decimation) в Zbrush и триангуляция (Triangulation), например, в Materialize Magics.
Модель, при этом, в качестве не теряет. После распечатки этих обоих файлов вы разницы не увидите. Однако, как важно и желательно, чтобы ваша модель была удобна в работе.
Тяжелые модели неповоротливые, долго грузятся и просчитываются перед печатью. Ваша модель будет печататься вместе с остальными моделями на столе, и она не должна загружать компьютер до отказа. Поэтому следите за весом файла и облегчайте перед отправкой.
Правильный масштаб и детализация модели
Как правило, на принтере печатаюся мелкие объекты, такие как миниатюры или ювелирные изделия. Стоит ли говорить, как важно прислать файл на печать в правильном размере?
Прежде всего, нужно перепроверить, в каких единицах измерения вы работаете, и не отправить в сантиметрах то, что должно быть напечатано в миллиметрах. Специалист по печати может заметить ошибку и указать, что модель слишком маленькая или слишком большая, но он не должен и не может знать, какого размера модель вам заказана.
Что касается деталей на модели, то я не рекомендовала бы делать модель в неопределенном размере или полноразмерную (в рост человека), а потом уменьшать ее. Если мы имеем дело с миниатюрой, то просто уменьшить крупную модель до нужного масштаба не достаточно.
При уменьшении детали становятся слишком мелкими. Они могут не пропечататься или не читаться выразительно в готовом изделии. Здесь необходима будет гипертрофация: преувеличение толщин и деталей.
Так, например, голова Бисмарка здесь около 15 мм, и козырек на шлеме не такой, как в жизни, тонкий, а утолщенный. Иначе, уменьшив модель, мы получим козырек настолько тонкий, что он может не напечататься или покрошиться – мы имеем дело с тонким пластиком.
Такие детали на шлеме, как застежка или заклепки, тоже увеличены – только так они в реальной жизни будут заметны невооруженным взглядом.
И наоборот, если ваша модель имеет очень тонкие узоры, которые выходят за пределы разрешения принтера, то не стоит их и прорисовывать. Слишком мелкие детали смажутся и сольются, или, вовсе, не напечатаются.
Поэтому поинтересуйтесь разрешением принтера, в каком качестве модель планируют печатать и упускайте моделирование тех деталей, которые меньше него.
Способность пройти предпечатную программную проверку (STL Check)
Еще можно этот принцип назвать «чистотой геометрии».
Термин «Вылеченный файл» используется для модели, которая:
— состоит из единого объекта (монолит)
— не имеет дыр
(незакрытых треугольников)
— не имеет треугольников, которые пересекаются или накладываются друг на друга, создавая двойную поверхность.
Все эти дефекты геометрии образуются как во время моделирования (нахлесты сетки, незакрытые дыры), так и
во время булевских операций и экспорта файла. Модель перед печатью должна быть проверена в таких программах, как, например, Materialize Magics, Netfabb или их аналогах.
Хронологически шаги, которые нужно предпринять для соблюдения принципов печати, можно выстроить так.
Первые три блока: целостность модели, поднутрения и масштаб – относятся к этапу моделирования. Вы изначально, создавая модель, держите в голове эти принципы, и к окончанию моделирования у вас уже почти все готово к печати.
Посление 2 принципа: легкий файл и успешная проверка – это уже предпечатная подготовка, делается после моделирования.
Множетсво нюансов, которые нужно держать в голове в процессе моделирования под печать, могут показаться сложными, но не стоит расстраиваться! Однажды напечатав свою модель, подержав ее в руках, вы поймете, как именно нужно сделать следующую. Немного практики, и все у вас получится! Воплощайте свои творческие идеи в жизнь!
3D-печать: краткие советы по переходу от CAD-модели к напечатанному объекту
Сообщение от модератора: статья опубликована повторно, т.к. была снята с публикации из-за технической ошибки. Просьба отнестись с пониманием. Спасибо!
В основе процесса трехмерной печати – будь это просто увлечение или источник дохода – всегда лежит конструкция изделия. Тем, кто привык к традиционным технологиям, придется перестраивать весь подход к проектированию и изготовлению продукции.
Когда проект готов, выполняется ряд дополнительных операций: задание ориентации модели и других параметров, обеспечивающих надлежащее выполнение процесса печати. Помимо этого, необходимо учитывать тот факт, что большинство 3D-принтеров позволяют выбирать степень заполнения модели ячеистыми структурами. Правильный выбор данного параметра обеспечивает защиту объекта от деформации и разрушения в процессе печати, а также существенную экономию материала и сокращение сроков изготовления.
Наконец, последний фактор, влияющий на успех или неудачу процесса 3D-печати, – прочность соединения модели со столом. Если при печати заготовка отделится от стола, то вся работа пойдет насмарку.
Здесь мы расскажем о процессах 3D-печати и приведем ряд простых рекомендаций по использованию возможностей аддитивного производства на этапе проектирования. Кроме того, остановимся на методиках подготовки готового проекта к печати, а также рассмотрим способы надежного крепления заготовки к столу.
Приведенные рекомендации касаются в основном принтеров, использующих технологию послойного наплавления (FDM), но могут пригодиться и при работе с принтерами других типов. Процесс получения готовой детали методом 3D-печати в принципе одинаков независимо от используемого метода.
Проектируем объект
Любая 3D-печать начинается с конструирования. Если вы разрабатываете изделие самостоятельно, то требуется построить его 3D-модель в системе автоматизированного проектирования (CAD), чтобы превратить замысел конструктора в реальность. При этом объект может быть как совсем простым, так и очень сложным. Однако следует избегать слишком тонких и слишком малогабаритных моделей.
3D-САПР от Сименс из этой статьи за 49900р (скидка 90%), акция действует до 20 марта 2020 года. Подробнее>>
Сохраняем файл в специальном формате для печати
Чтобы напечатать объект, его модель необходимо сохранить в файле специального формата – например, STL, который де-факто стал стандартом в мире трехмерной печати. В этом формате поверхности модели представляются в виде сетки из треугольников. Простые поверхности разбиваются на небольшое число треугольников. Чем сложнее поверхность, тем больше треугольников понадобится. Сегодня в 3D-печати применяются и другие форматы, в частности, разработанный корпорацией Microsoft формат 3MF. Но самым распространенным по-прежнему остается STL.
CAD-системы позволяют очень просто сохранить модель в нужном формате: достаточно выполнить команду Сохранить как. Для повышения качества печати желательно задать ряд настроек сохранения в формат STL – например, допуск при преобразовании и угол плоскости. Чем меньше коэффициент преобразования и чем лучше подобран угол, тем более гладкой получится напечатанная деталь.
Открываем файл в программе-слайсере
В комплект большинства, если не всех, 3D-принтеров входят собственные программы-слайсеры. Слайсер загружает созданный в CAD-системе файл формата STL и разрезает его на слои, а затем создает управляющую программу для работы принтера.
Правильно размещаем модель в пространстве печати
После ввода параметров печати модель (или несколько моделей) требуется разместить на столе принтера. На одном столе можно печатать сразу множество объектов. При этом по сравнению с печатью одного объекта время несколько увеличивается, но в целом все равно оказывается меньшим. Ниже мы приведем советы по выбору правильной ориентации модели.
Задаем параметры
В программе-слайсере пользователь задает такие параметры, как скорость печати, расход материала, температуры сопла и рабочего стола. В большинстве слайсеров предусмотрены простые настройки для начинающих. При этом чаще всего имеются и расширенные настройки, чтобы опытные специалисты могли добиться оптимальных результатов. К расширенным настройкам относятся процент заполнения, количество опорного материала и тип опорной подложки или рафта (это небольшое тонкое основание, поддерживающее устойчивость печатаемой детали. По окончании ее изготовления подложка удаляется). Число вариантов поистине бесконечно. Конкретные значения настроек зависят от марки принтера. Задать их достаточно просто.
Отправляем управляющую программу на принтер
После задания параметров печати, мест размещения будущих объектов на столе, их ориентации и качества пора, наконец, запустить принтер. Достаточно нажать кнопку Печать и найти себе какое-нибудь занятие, пока идет изготовление. В зависимости от сложности конструкции процесс занимает от нескольких минут до нескольких часов.
Выполняем окончательную обработку
Окончательная обработка включает в себя снятие напечатанной детали со стола, а также удаление опорного материала путем его выплавления, механического отделения или растворения (в зависимости от конструкции принтера). Деталь может потребовать легкой шлифовки или полировки, но в целом правильно напечатанный объект с самого начала выглядит неплохо. Другие виды окончательной обработки – помещение пластиковых деталей в емкость с ацетоном для сглаживания шероховатостей поверхности, склеивание (если размеры конструкции превышают габариты 3D-принтера либо отдельные элементы объекта должны иметь различную ориентацию), сверление отверстий и покраска.
Учет возможностей 3D-принтера при проектировании
Устраняем острые углы
Если направление поверхностей резко меняется (например, вертикальная стенка пересекается с горизонтальным перекрытием), то такую модель напечатать сложно. Принтер будет строить внутренние поверхности избыточной толщины, расходуя слишком много материала. Существует два простых способа не допустить этого: добавить фаски, чтобы сгладить места стыка поверхностей, либо скруглить углы, чтобы принтер постепенно начал строить вертикальную поверхность. Кроме того, скругления повысят прочность, так как разрушение чаще всего происходит по острым углам.
Устранение тонких стенок и мелких элементов геометрии
Технология послойного наплавления заключается в подаче горячего пластика через сопло с формированием печатаемого объекта слой за слоем. Толщину выдавливаемого слоя пластика невозможно сделать меньшей определенного предела, зависящего от диаметра сопла и скорости движения печатной головки. Чрезмерно тонкостенные детали печатаются с трудом – нередко в результате получается хаотическое переплетение волокон. Если же деталь и удается напечатать, она получается очень хрупкой и легко ломается.
Слишком толстые стенки – тоже плохо
С другой стороны, если стенки слишком толстые, то они становятся хрупкими и легко трескаются. Это особенно важно при печати из других материалов, кроме полимеров, так как в процессе изготовления избыточная толщина ведет к появлению внутренних напряжений в детали. Даже при печати из пластмасс на слишком толстые стенки бесполезно тратится материал при большом расходе времени.
Устраняем крупные нависающие элементы
3D-принтеры позволяют создавать потрясающие формы и поверхности, но они не способны печатать прямо в воздухе. Если в детали имеется пустота с материалом над ней, приходится применять дополнительный опорный материал. Большинство слайсеров выполняет добавление материала автоматически, но требует задания ориентации и объема опорной конструкции. Принтеры с одним соплом создают массив из тонких столбиков, которые затем приходится обламывать. В итоге получается недостаточно гладкая поверхность. Поэтому рекомендуется по возможности избегать крупных нависающих элементов, чтобы сократить потребность в опорном материале.
Если же такой элемент неизбежен, можно попробовать перевернуть объект. Большинство принтеров способно печатать нависающие элементы с углом порядка 45 градусов. При определенной высоте ребро такого элемента может несколько провисать. Реальные возможности конкретного принтера определяются методом проб и ошибок.
Отверстия усаживаются
Помните, что деталь изготавливается из нагретого пластика. При остывании он неизбежно усаживается. Поэтому отверстия и другие критически важные конструктивные элементы приходится делать больше, чтобы после усадки их размер оказался максимально близким к требуемому.
Однако если необходимо выполнить отверстие с жестким допуском, лучше напечатать его меньшего диаметра, а затем развернуть подходящим инструментом. Это особенно касается отверстий, ось которых параллельна столу принтера.
Увеличиваем площадь опоры
Если площадь соприкосновения объекта с основанием мала, может произойти отделение детали от стола прямо в ходе печати. Чтобы этого не произошло, к опорам модели добавляются широкие основания, устанавливаемые на стол принтера. В целом, чем ближе к столу, тем больше материала надо добавлять к опоре. Существуют и другие способы надежного крепления детали на столе, которые мы обсудим немного позднее.
Специальные приемы
Правильный подход к проектированию упрощает печать. Помимо этого, существуют особые приемы последующей обработки, о которых важно знать.
Располагаем круглые поверхности вертикально
Модель следует ориентировать таким образом, чтобы использовать минимальное количество опорного материала. В идеале она должна опираться на стол большой плоской гранью. Кроме того, круглые геометрические объекты должны размещаться так, чтобы круглые грани располагались вертикально. Если посмотреть на стол принтера сверху, мы должны видеть круглый силуэт объекта. В этом случае деталь выходит максимально симметричной с образованием прочной круглой конструкции.
Вертикально размещаем пустоты и отверстия
Если в модели есть пустоты (например, это труба прямоугольного сечения), желательно размещать такие пустоты вертикально, чтобы уменьшить объем опорного материала. Если печатать трубу в горизонтальном положении, то придется обеспечивать поддержку всей внутренней части. Если поставить трубу на торец, то никакой поддержки не потребуется вообще.
Это верно и для отверстий: для получения отверстия с прямолинейной осью лучше всего печатать его вертикально – в виде стопки колец, что позволяет избежать коробления или деформации круглого отверстия в овальное.
Задаем параметры качества печати
Правильный подбор параметров печати – таких как допуск преобразования в формате STL и настройки программы-слайсера – позволяет изготавливать детали с качеством поверхности, соответствующим качеству при обработке резанием. Однако это влечет за собой увеличение времени печати. При выборе параметров качества следует исходить из назначения объекта: он представляет собой готовое изделие или опытный образец? Будет ли деталь видимой или скрытой?
Параметры качества также влияют на форму отверстий в детали. В CAD-файлах отверстия представляются набором прямых линий, расположенных под углом друг к другу. Чем выше качество модели в сохраненном STL-файле, тем меньше окружность похожа на многоугольник.
Уменьшаем толщину слоев
Для получения наилучшего качества, особенно при использовании технологии послойного наплавления, требуется уменьшать толщину слоев. Это действительно повышает время печати, но конечный результат стоит того!
Оптимизируем заполнение ячеистыми структурами
С точки зрения прочности объекты не обязательно должны быть сплошными. Аналогично пчелиным сотам, принтеры могут создавать ячеистое заполнение, позволяющее достичь баланса между прочностными характеристиками и экономией дорогостоящего полимерного материала. Однако если напечатанная деталь служит опытным образцом для испытаний на прочность, а серийное изделие будет изготавливаться традиционными методами, а также в случае воздействия на деталь определенных видов механических напряжений и давления, предпочтительной будет сплошная конструкция.
Выбираем материал
Успех печати во многом зависит от правильного выбора материала. Материалы имеют разные свойства. Например, температура плавления термопластичного полиуретана (TPU) и полилактидной кислоты (PLA) ниже, чем у акрилонитрилбутадиенстирола (ABS). Кроме того, материал учитывается при выборе типа опорных конструкций. У объекта из полилактидной кислоты опорные элементы допускается изготавливать из той же полилактидной кислоты, так как их будет достаточно легко отделить от готовой детали. Если деталь печатается из ABS-пластика, то опорные элементы требуется изготавливать из другого материала, а в деталях из термопластичного полиуретана такие элементы лучше вообще не применять.
Ячеистое заполнение
Сплошное тело – не всегда наилучший выбор при 3D-печати. Печать сплошных деталей имеет свои преимущества, но внутренняя ячеистая структура экономит и дорогостоящий материал, и время.
Создание объектов с заданной степенью заполнения ячеистыми структурами – уникальная возможность трехмерной печати. Более того, проектировать такую структуру не требуется: это делает программа-слайсер. Как правило, достаточно задать только процент заполнения (чем он ближе к 100, тем более сплошным получится объект) и выбрать вид ячеек, если у принтера предусмотрена такая возможность.
Помимо экономии времени и материала, внутренняя ячеистая структура имеет массу других преимуществ.
Ячеистое заполнение предотвращает коробление
Печать крупных объектов в виде единого куска приводит к опасности коробления. При уменьшении процента заполнения воздух в ходе печати проходит через деталь, обеспечивая более равномерное охлаждение и исключая коробление.
Ячеистое заполнение не приводит к потере прочности
Печать ячеек вместо сплошного материала не снижает прочности детали. Во многих случаях деталь с ячеистой структурой оказывается достаточно прочной для выбранной области применения, но при этом более легкой и менее материалоемкой.
Функциональное назначение определяет выбор геометрии ячеек
Большинство слайсеров поддерживает широкий выбор геометрии ячеек. Оптимальный вариант определяется функциональным назначением объекта. Стандартное заполнение прямоугольными ячейками упрощает печать, а шестиугольные и треугольные ячейки добавляют прочности. Заполнение в виде волн позволяет объекту изгибаться или скручиваться.
Как выбрать подходящий процент заполнения?
В целом прочность объекта увеличивается по мере роста процента заполнения. У большинства принтеров процент заполнения по умолчанию равен 20, что в ряде случаев бывает оптимальным, но в других оказывается слишком большим либо слишком малым значением. Рассмотрите механические напряжения в печатаемом объекте и повысьте процент заполнения тех участков, где требуется большая прочность. Если высокая прочность не требуется, выбирайте минимально возможное заполнение. Это сэкономит материал и повысит скорость печати. Чаще всего подбор оптимального процента заполнения производится методом проб и ошибок.
Способы крепления заготовки к столу
«Рафты», «бримы», «юбки» – эти термины звучат забавно, но они всего лишь обозначают три основных способа крепления печатаемой 3D-детали к столу принтера. Рассмотрим каждый из этих способов и области их применения.
Юбка предусматривает создание нескольких колец вокруг объекта в начале печати, чтобы убедиться в нормальном экструдировании пластика. Юбка вообще не соприкасается с объектом. Она окружает область печати и помогает запустить процесс послойного наплавления. При создании юбки через сопло проходит большой объем горячего термопластичного полимера. Тем самым принтер подготавливается к печати собственно детали. Это гарантирует хорошую адгезию к столу и получение гладких поверхностей объекта.
Брим представляет собой широкую плоскую область, соединенную с основным объектом как опорное основание (представьте себе поля шляпы). Он очень похож на юбку, но соединен с моделью. Помимо всех преимуществ юбки, брим удерживает края изготавливаемого объекта на столе.
При печати внешняя часть объекта нередко охлаждается быстрее, чем середина, из-за чего края заворачиваются. Брим предотвращает это явление, удерживая края.
Рафт – это отделяемое основание, выполненное в виде тонкой сетчатой платформы, располагающейся под всем объектом (который лежит на рафте). Для создания рафта принтер сначала печатает плоскую пластину в два или три слоя, а затем уже начинает изготавливать объект.
Рафты обеспечивают отличную адгезию с поверхностью стола, а также служат прочным основанием для печати. Это особенно удобно при изготовлении мелких деталей и деталей необычной формы, плохо закрепляемых на столе, а также тонкостенных объектов.
По завершении печати в большинстве случаев рафт легко отделяется от детали.
Если у принтера нет функции подогрева рабочего стола
Рафты применяются, если у принтера нет подогрева рабочего стола. В этом случае проблемой становится излишняя адгезия.
Альтернативный метод – наклеить на платформу принтера клейкую бумажную ленту, по возможности завернув ее края вниз (это защищает и саму платформу). Можно использовать и упаковочную ленту, но она, как правило, дороже.
Если коробление все же происходит либо объект отделяется от стола, следует нанести на клейкую ленту растворимый клей-карандаш. Это усилит адгезию.
Узнайте особенности конкретного 3D-принтера и учитывайте их при подготовке модели
Трехмерная печать – это не только наука, но и искусство. Эффективное конструирование для последующей 3D-печати требует понимания технологического процесса, учета его особенностей и назначения будущего объекта. Это позволит существенно повысить производительность печати.
Использование Solid Edge в 3D-печати
Не все системы автоматизированного проектирования подходят для 3D-печати
Возможности применяемой системы не должны ограничивать конструкторов. Наша система Solid Edge снабжена инструментами проектирования с учетом требований новейших технологий 3D-печати. Поддерживаются различные 3D-принтеры и сервисы трехмерной печати.
Выходите на новый уровень, применяя особые методики конструирования деталей для 3D-печати
Генеративное моделирование в Solid Edge открывает новые возможности: конструктор выбирает конкретный материал, задает пространство проектных решений, допустимые нагрузки, ограничения и целевую массу детали, а система автоматически рассчитывает нужную геометрию. В итоге методами 3D-печати можно получать самые сложные формы.
Кроме того, при построении моделей предусмотрено использование результатов трехмерного сканирования. Solid Edge удачно объединяет традиционное граничное представление твердотельных моделей (B-Rep) и представление поверхностей в виде сетки треугольников, что позволяет избежать длительных преобразований, чреватых появлением ошибок.
Если вы уже загрузили STL-файл для печати, наша уникальная синхронная технология обеспечит быстрое и удобное редактирование импортированных моделей в Solid Edge для их подготовки к этому процессу.
Печать на собственном принтере или передача заказа поставщику услуг 3D-печати
Печать в Solid Edge на локальном 3D-принтере выполняется командой 3D print. Модели можно сохранить в форматах STL и 3MF либо отправить непосредственно в приложение Microsoft 3D Builder. При отсутствии собственного 3D-принтера или необходимости попробовать разные материалы и виды отделки поверхностей Solid Edge позволяет напрямую отправлять модели в облачные сервисы трехмерной печати (такие как 3YOURMIND). Вы сразу же получаете ценовые предложения на изготовление детали из различных материалов с ее последующей доставкой прямо к вашей двери.
3D-САПР от Сименс из этой статьи за 49900р (скидка 90%), акция действует до 20 марта 2020 года. Подробнее>>