Правильная подготовка 3D-моделей к FDM-печати

Одним из наиболее распространенных методов аддитивного производства является печать по технологии FDM (Fused Depsition Modelling). Этот метод, разработанный почти три десятилетия назад Скотом Крампом, представляет собой трехмерную печать, при которой физическая модель создается при помощи расплавленной пластиковой нити, подаваемой на рабочую поверхность через экструдер. Процесс подачи пластика напоминает выдавливание клея или зубной пасты из тюбика.Поскольку толщина подаваемого пластика ограничена размерами сопла, у новичков 3D-моделирования могут возникнуть трудности с особо мелкими деталями. Также есть некоторые особенности печати деталей с нависающими элементами, которые нужно учитывать при создании цифровой трехмерной модели объекта.
Подобно всем другим технологиям 3D-печати, метод FDM включает в себя подготовку компьютерной трехмерной модели, которая позже будет напечатана.Уже на этапе создания трехмерной цифровой модели у многих неопытных пользователей часто возникают трудности. Ведь, к их огромному удивлению, не достаточно просто скачать файл формата STL с готовой моделью и отправить ее на послойную печать. Он еще должен быть корректно распознан слайсером и без ошибок или дефектов правильно напечатан.

«Правильный» слайсинг для FDM-печати

Слайсер – это специальная программа, предназначенная для преобразования объемного изображения в соответствующий набор команд для печатного устройства. Другими словами, она делает трехмерную модель более «понятной» для принтера.
В процессе слайсинга объект разрезается на слои, каждый из которых обладает двумя закодированными параметрами — контуром и процентом заполнения. В процессе 3D-печати головка принтера перемещается вдоль горизонтальных осей, выполняя движения, заложенные в коде слайсера. По завершению воссоздания одного слоя происходит вертикальное перемещение экструдера или рабочей платформы для печати следующего.

Советы по правильному созданию 3D-модели объекта

Для корректного слайсинга необходимо соблюдать относительно простые правила подготовки модели к 3D-печати:

1. При печати модели, состоящей из нескольких разных объектов, сначала их нужно объединить в один. В противном случае слайсер не всегда сможет сгенерировать правильный код.
2. Нельзя создавать модель объекта со стенками, которые будут тоньше толщины сопла экструдера, иначе слайсер не сможет их просчитать и создаст на их месте пустоту. Более того, для нормального качества 3D-печати параметр толщины стенок должен быть кратным относительно диаметра сопла.
3. 3D-модель должна быть с довольно широким и плоским основанием, иначе печатаемый объект будет неустойчивым на рабочей поверхности. Если все же нужно напечатать модель с небольшим основанием, для ее устойчивости можно использовать специальную подложку – рафт. Рафт представляет собой несколько витков нити на первом слое вокруг основания модели. Число витков выставляется в настройках слайсера.
4. Если печатаемый объект имеет нависающие части (мосты), для каждой из них необходимо создавать поддержку. Это увеличивает расход материала и время печати. К тому же, после удаления поддержек из того же материала, из которого изготовлена модель, поверхность готовой модели немного попортится. Для уменьшения дефектов на нависающих поверхностях, в качестве поддержек используются растворимые материалы (HIPS, PVA). Печать растворимыми поддержками возможна только на 3D-принтерах с двумя и более экструдерами.
5. Поскольку при 3D-печати с применением технологии FDM готовую физическую модель необходимо механически обрабатывать, то желательно создавать ее без узких, труднодоступных для обработки участков.
6. Иногда слайсер недостаточно точно передает размеры цифровой трехмерной модели. К тому же, пластик при остывании способен давать небольшую усадку, незначительно деформируя при этом отверстия в готовом объекте. Поэтому при создании модели значение диаметра этих отверстий нужно задавать немного большим – на 0,1-0,2 мм.
7. FDM-принтеры имеют один недостаток – не очень высокая точность печати. Эти устройства не могут создавать детали, размеры которых меньше в сравнении с диаметром сопла экструдера. Поэтому маленькие объекты могут воссоздаваться не такими, как в цифровом виде. Для увеличения точности мелких деталей можно использовать сопла с меньшим диаметром, однако уменьшение диаметра сопла при этом прямо пропорционально падению скорости печати.
8. Прочность воспроизводимой модели напрямую зависит от ее расположения на рабочем столе. Если нагрузка на готовый объект будет распределяться вдоль напечатанных слоев, то между ними могут появляться щели (трещины). Поэтому при моделировании нужно учитывать направление дальнейших нагрузок на объект.
9. В процессе моделирования очень важно учитывать размеры рабочего стола 3D-принтера. Нельзя печатать объект, который там физически не поместится. Большие модели необходимо предварительно разбивать на несколько меньших деталей, при этом нужно продумывать способ их крепления между собой.
10. Готовая 3D-модель должна быть сохранена в формате .stl, иначе слайсер не сможет с ней работать. Практически все современные редакторы 3D-моделей предусматривают возможность сохранения в данном формате.

Выше перечисленные советы позволят начинающим пользователям избежать самых грубых ошибок при подготовке моделей к 3D-печати с помощью FDM/FFF технологии, а также научиться создавать качественные изделия.

Однако, подготовить 3D-модель к печати – это только первый этап для получения качественного изделия. Следующим этапом является правильная настройка печатающего устройства, которая подробно описана в нашей статье Проблемы FDM 3D-печати и способы их решения. Рекомендуем ознакомиться с указанным материалом, так как качество получаемого на 3D-принтере изделия напрямую зависит от подготовки устройства к работе.