5 ошибок 3D-печати, которых следует избегать каждому новичку

3D-принтер FDM – это не шутка. Это робот, который мечется вокруг печатающей головки, плавя пластик при температуре 400 градусов по Цельсию (более 750 градусов по Фаренгейту), используя двигатели, достаточно мощные, чтобы быстро разобрать себя и все остальное на своем пути. Таким образом, ошибки новичков в 3D-печати могут варьироваться от ненужной траты нити до бушующих домашних пожаров. К счастью, современные 3D-принтеры охватывают последнюю категорию, делая процесс действительно удобным для новичков. Тем не менее, это хобби изобилует множеством ошибок, которые могут привести новичка в отчаяние.

Существует дюжина различных способов испортить отпечаток: от невыполнения холодной протяжки между сменами нити до чего-то столь незначительного, как втягивание нити в катушку хотя бы на долю секунды. Как новичок в этом хобби, у вас может возникнуть соблазн начать работу с универсальными профилями нити, но долгосрочный успех достигается только тогда, когда вы научитесь выполнять калибровочные отпечатки, чтобы определить оптимальную температуру сопла/стола, или настраивать смещение сопла для правильного прилегания слоя. Хуже того, если материалы, такие как PETG, TPU или PA, не будут достаточно высушены, это приведет к порче отпечатков. И это даже если все остальное вы сделаете правильно.

Хотя вы изучите подобные передовые методы в ходе своего путешествия по 3D-печати, вот некоторые ошибки новичков, которые обычно не обсуждаются в дискурсе FDM-печати. Однако знание их заранее даст вам столь необходимый толчок для успеха в этом непростом хобби.

PLA широко считается учебным колесом 3D-печати. Это достаточно просто, чтобы помочь новичкам изучить концепции 3D-печати, сохранив при этом большую часть своих волос. PLA можно печатать при температуре на 50–80 градусов по Цельсию (от 122 до 176 градусов по Фаренгейту) ниже, чем из инженерных нитей, таких как ABS и PA (нейлон), что также делает его устойчивым к деформации. В то время как конструкционные материалы с трудом справляются со сложной геометрией 3D-моделей, требующей обширных перемычек и опор, PLA справляется с этим легко, обладая при этом более высокой прочностью на разрыв, так почему же в серьезных инженерных приложениях редко используется, казалось бы, чудесная нить?

Это потому, что материал имеет тенденцию расползаться под давлением. С точки зрения непрофессионала, PLA самопроизвольно деформируется при комнатной температуре при воздействии любой степени нагрузки. Напечатайте крепление монитора VESA с помощью PLA, и в конечном итоге вы проснетесь от громкого грохота и получите урок материаловедения стоимостью несколько сотен долларов. Неприятная склонность полимера деформироваться под давлением также делает его непригодным для любого применения, требующего крепежных элементов. Это практически включает в себя все серьезные инженерные начинания.

PLA также бесполезен для использования на открытом воздухе из-за его низкой температуры стеклования (50 градусов Цельсия) и плохой устойчивости к ультрафиолетовому излучению. Первая — это температура, при которой материал начинает размягчаться, тогда как вторая вызывает его разрушение под воздействием солнечного света. Запрещено использовать детали из PLA во внутреннем дворике или внутри вашего автомобиля. Узнайте больше о материале в нашем подробном руководстве.

Между тем, конструкционные материалы, такие как ABS, ASA, нейлон и поликарбонат, не имеют этих недостатков. Но эти материалы не подходят новичкам, поскольку для их работы требуются дорогие 3D-принтеры, оснащенные закрытыми и обогреваемыми печатными камерами.

Если вы планируете печатать исключительно PLA, вам не нужен модный принтер CoreXY с закрытой камерой печати, такой как Prusa Core One+ или Bambu Lab X1C. Фактически, такие нити, как PETG, идеально подходят для случаев использования в светотехнике, где в противном случае PLA не сработал бы. Материал не расползается, как PLA, обладает хорошей прочностью и ударной вязкостью, а также выдерживает достаточную степень теплового воздействия для использования внутри помещений. И его также можно легко распечатать на дешевом постельном белье без необходимости использования корпуса.

ТПУ, который является одним из самых прочных и неразрушимых материалов в потребительской 3D-печати, является еще одной нитью, которая хорошо подходит для машин, оснащенных экструдером с прямым приводом, таких как Prusa MK4S или Bambu Labs A1 Mini. Инвестиции в дорогой принтер CoreXY с подогреваемой камерой — бесполезное занятие для любителя FPV-дронов, который печатает только ТПУ.

С другой стороны, ни один из вышеупомянутых производителей постельного белья на самом деле не способен печатать инженерные нити, такие как ABS, ASA, PC и PA. Для этих нитей требуется как минимум закрытая камера и высокотемпературные сопла, тогда как для более крупных деталей из ПК и ПА абсолютно необходимы активно нагреваемые печатные камеры, чтобы избежать серьезных проблем с короблением и растрескиванием.

Хотите напечатать на 3D-принтере легкую радиоуправляемую модель самолета? Вам понадобится принтер, такой как Bambu Lab P1S, для работы с вспенивающейся нитью LW-ASA, идеально подходящей для этой цели. Напечатайте тот же планер из PLA или PETG, и ему не хватит места для поездки в ваш аэроклуб жарким летним днем. То же самое касается любого компонента, напечатанного на 3D-принтере, которому придется выдерживать удары, давление, крепления, воздействие ультрафиолета или значительное количество окружающего тепла, что характерно для проектов в области автомобилестроения и робототехники. Если вы ищете новый 3D-принтер, стоит ознакомиться с этими советами.

Новички, которые начинают печатать PLA на дешевых принтерах, таких как серия принтеров Ender от Creality, часто получают дорогостоящий урок совместимости нити и материала рабочей пластины. PLA легко печатает на любой рабочей пластине, включая дешевые принтеры со стеклянной платформой, но все идет совсем не так, когда вы естественным образом переходите к печати PETG на той же рабочей пластине. Оказывается, детали из PETG настолько хорошо прилипают к стеклу, что в конечном итоге отрывают куски от рабочей пластины.

Это можно исправить, используя малярный скотч или клей-карандаш ПВА в качестве разделительного средства. Или, что еще лучше, заменив стеклянную рабочую пластину на более подходящую текстурированную разновидность PEI. Фактически, конструкционные материалы, такие как ABS, ASA и ПК, хорошо печатаются на гладких рабочих пластинах PEI. Другие нити, такие как PA, требуют использования специальных материалов, таких как G10 (также известных как FR4 или Garolite), для достижения оптимальной адгезии печати. Переходу от PLA к любой серьезной нити для 3D-печати должна предшествовать замена несовместимых стандартных рабочих пластин подходящим материалом.

Помните, клей-карандаш описывался как антиадгезив, а не как средство для приклеивания основания? Использование клея ПВА в качестве пластыря для устранения существующих проблем с выравниванием станины и смещением сопел — еще одна ошибка новичка. Нет необходимости полагаться на клей, если вы откалибровали адгезию первого слоя, настроили правильное смещение сопла и используете алгоритмы сетки станины с помощью датчиков, чтобы компенсировать деформацию станины принтера и/или любые другие геометрические дефекты.

На первый взгляд, модернизация 3D-принтеров кажется фантастикой. Зачем тратить 1100 долларов на Prusa MK4S, если вы можете купить Creality Ender-3 гораздо дешевле 200 долларов и добавить еще несколько сотен долларов, чтобы соответствовать набору функций первого? Отвечая на риторический вопрос, это потому, что улучшение существующих конструкций 3D-принтеров слишком сложно, чтобы их можно было сделать своими руками в домашних условиях.

Большинство новичков обнаруживают это на собственном горьком опыте, когда модернизируют стандартный хотэнд Bowden модной модернизацией с прямым приводом. По иронии судьбы качество печати страдает, поскольку конструкция с двойным приводом приводит к нестабильной экструзии, что ухудшает качество поверхности. С другой стороны, конфигурация стандартного хотэнда Ender-3 с одной ведущей шестерней работает в сочетании с щадящей природой трубки Боудена, обеспечивая более чистые отпечатки. Хуже того, дополнительный вес шагового двигателя на экструдерах с прямым приводом также вызывает заметные артефакты звона на отпечатках.

Модернизация стандартной роликовой системы перемещения с V-образными пазами причудливыми линейными направляющими — еще одно популярное обновление 3D-принтера, которое отрицательно влияет на качество печати. Запасные ролики изготовлены из относительно мягких полимеров, которые поглощают вибрации и мельчайшие геометрические дефекты, обеспечивая четкую 3D-печать. Линейные направляющие слишком точны, что, по иронии судьбы, усугубляет проблемы, от которых страдают бюджетные 3D-принтеры, такие как Ender-3.

Ключевой вывод здесь заключается в том, что 3D-принтеры спроектированы так, чтобы оптимально работать как сумма своих частей. Хотя такие обновления повышают надежность, долговечность и сокращают интервалы между техническим обслуживанием, они также нарушают хрупкий баланс, определяющий качество печати.

Насколько опасна 3D-печать? Что ж, мы знаем, что 3D-принтеры выделяют большое количество микропластика и летучих органических соединений или ЛОС. Мы также знаем, что оба этих загрязнителя вызывают рак. Но, как знает любой, кто сталкивался с предупреждениями Калифорнийского предложения 65, практически все может быть в той или иной степени канцерогенным. Даже кухонная столешница.

Это все равно не меняет того факта, что все, от талька и тефлона до асбеста и табака, когда-то считалось безопасным, причем на протяжении нескольких десятилетий! С другой стороны, потребительские 3D-принтеры стали доступны массам всего немногим более десяти лет. Хотя Агентство по охране окружающей среды продолжает изучать микропластик и ЛОС, выделяемые 3D-принтерами, не удивляйтесь, если в будущем статус-кво изменится к худшему. Однако есть один способ количественно оценить риск выбросов при 3D-печати: отчетливый запах нового автомобиля, который является коварным побочным продуктом летучих органических соединений, выделяемых пластиком приборной панели.

Ученые обеспокоены воздействием ЛОС, выделяющихся из салона автомобиля в теплый солнечный день во время обычной поездки на работу. Однако 3D-принтеры плавят пластик при температуре около 260 градусов по Цельсию (500 по Фаренгейту) на протяжении всего времени печати. Хуже того, известно, что 3D-печать такими материалами, как ABS и ASA, выделяет большое количество летучих органических соединений. Сюда входит стирол, который, как предполагается, является канцерогеном, поражающим центральную нервную систему. Хотите верьте, хотите нет, но это ничто по сравнению с печатью смолой, которая значительно более токсична. Вот почему мы рекомендуем держать 3D-принтер подальше от спальни и жилых помещений. Обеспечьте достаточную вентиляцию и надевайте соответствующие средства индивидуальной защиты (респираторы и перчатки) при работе с токсичными материалами, такими как смолы для 3D-печати.