Этапы 3D-печати
Технология трехмерной печати — это соответствующим образом разработанный и подготовленный процесс преобразования виртуальных моделей в натуральные объекты.Процесс трехмерной печати, из этапов Следующая диаграмма иллюстрирует этот процесс.
Затем описывается содержание этапов 3D-печать на примере наиболее распространенной технологии FDM (Fused Deposition Modelling) означает формирование объектов путем наслоения расплавленных полимерных нитей.
Этап 1: Создание цифровой модели
Процесс 3D-печати начинается с разработки виртуального изображения будущего объекта в программе обработки трехмерных изображений или САПР («3D Studio Max», «AutoCAD», «Компас», «SolidWorks» и т.д.). Простые модели могут быть созданы пользователями, имеющими опыт работы с персональными компьютерами и использующими стандартные пакеты прикладного программного обеспечения. Для создания сложных моделей требуются профессиональные программные пакеты и услуги специалистов по 3D-моделированию.
Виртуальные модели в среде 3D-процессора
Создание виртуального образа будущего объекта может занять от нескольких часов до нескольких дней, в зависимости от его сложности. Если модель представляет собой сложную конструкцию, целесообразно поручить ее разработку специалисту.
В некоторых случаях для создания виртуальных образов будущих объектов используются трехмерные сканеры. В этом случае объект получается менее точным и слегка размытым. Чтобы добиться высокой точности объектов, их необходимо создавать вручную.
В качестве альтернативы виртуальные модели можно найти в Интернете, на специализированных сайтах 3D-печати.
Этап 2: Экспорт 3D-модели в STL-формат
После завершения моделирования полученный файл необходимо преобразовать в формат STL. Он распознается большинством современных 3D-принтеров. Для этого в меню выберите «Сохранить» или «Импорт/экспорт», в зависимости от используемого программного обеспечения.
Перед экспортом файла необходимо определить степень детализации модели или степень триангуляции. Если выбрана опция ‘точный’, разбивка будет более плотной, а конечный файл займет достаточно места на жестком диске компьютера и потребует больше времени на обработку из специального программного обеспечения, но в итоге пользователь получит высококачественный объект поверхности. Если выбрана опция «грубый», разбивка становится менее плотной или менее плотной, конечный файл занимает меньше места на жестком диске компьютера и требует больше времени для обработки из специального программного обеспечения, но качество внешней поверхности быстрее. Оно будет гораздо ниже, чем при точном разбиении.
При выборе способа конфискации объекта следует учитывать требования к его внешнему качеству, мощность персонального компьютера и его способность обработать модель перед отправкой на принтер. .
Этап 3: Генерирование G-кода
STL-файлы с будущими объектами обрабатываются специальной программой-слайсером, которая преобразует их в G-код для 3D-принтера. Если модель не измельчена, 3D-принтер ее не распознает. Среди наиболее популярных программ для нарезки можно назвать Kisslacer, Skineforge и SLIC3R.
Программа Sloc указывает порядок нанесения материала во время 3D-печати
Слайсинг разрезает модель на тонкие горизонтальные пластины и преобразует их в g — цифровой код, который может быть понятен 3D-принтеру.
Программа нарезки ломтиками как бы определяет траекторию движения печатающей головки 3D-принтера для нанесения расходных материалов.
Таким образом, модель подготавливается, переводится в STL-формат и создается цифровой код. Затем объект отправляется на печать.
Этап 4: Подготовка 3D-принтера к работе
На этапе Перед использованием FDM 3D-принтера необходимо прикрепить к платформе специальную мембрану-наклейку и загрузить полимерную пряжу в специальный футляр.
Использование катушек с пряжей для печати на 3D-принтере с технологией печати FDM
Специальные защитные мембраны для трехмерных принтеров недавно появились в гипермаркете, но платформу для печати можно защитить и с помощью обычных наклеек для лазерных принтеров. Мембрана прикрепляется к платформе, а ее края обрезаются боксерским резаком. Если под пленкой образуются пузырьки, их необходимо выпустить, проткнув иглой. Перед печатью рекомендуется разморозить мембрану спиртом.
Далее в 3D-принтер загружается полимерная нить нужного цвета Наиболее популярными пластиками для 3D-печати являются ABS и PLA ABS-пластик образует непрозрачные и прочные термопластичные объекты. Шпульку устанавливают на основание и обрезают концы нити так, чтобы они были прямыми. Грязные, поврежденные или сломанные нити не должны использоваться для печати, так как они могут повредить принтер и сделать его бесполезным. Конец нити вставляется в отверстие питания и проталкивается вперед, пока не попадет в экструдер. Через несколько секунд из экструдера выходит мягкая нить из расплавленного пластика. Теперь можно приступать к печати.
Этап 5: Печать 3D-объекта
Наиболее важными элементами 3D-принтера являются платформа и печатающая головка. Конечный объект формируется на рабочей платформе. Во время работы платформа перемещается вверх и вниз по оси Z. Печатающая головка сжимает расплавленную полимерную нить на рабочей платформе для формирования слоя конечного объекта на матрасе Печатающая головка 3D-принтера перемещается по горизонтали и вертикали (x, y).
Элементы конструкции принтера FDA
Сам процесс 3D-печати очень прост. Печатающая головка сжимает первый слой расплавленного пластика в области печати, и платформа начинает формировать следующий слой, который сортируется по толщине матраса. По мере печати каждого слоя платформа опускается вниз. Это продолжается на протяжении всего цикла печати, пока на платформе не появится конечный объект.
3D-печать: принтер наносит первый слой объектов на платформу
Объект продолжает печататься. На фотографии хорошо видны слои, прикрепленные к печатающей головке
3D-печать в финале этапе
Печать 3D-модели на принтере может занять несколько часов, в зависимости от сложности объекта.
Конечно, разные модели 3D-принтеров имеют свои особенности работы, но основные принципы остаются неизменными.
Этап 6: Финишная обработка объекта
Если объект имеет выступающие элементы, выступы или консоли, то во время печати 3D-принтер будет использовать поддерживающие структуры (опорные структуры, support structures). Чтобы понять, что это такое, посмотрите на следующие изображения
Цифровая модель лошади без поддерживающих структур
Перед вами цифровая модель лошади. Начиная снизу, с задних копыт, принтер печатает без проблем, когда опирается на поверхность платформы. Но как быть с местами, которые висят в воздухе и не соприкасаются с рабочей платформой? Нанесение слоя расплавленного пластика требует какого-то основания, будь то платформа или предыдущий слой материала. Это связано с тем, что печать в вакууме невозможна. Чтобы печатать такие выступающие компоненты, 3D-принтеры используют опорные конструкции. Это показано на следующем рисунке
Цифровая модель с опорными структурами
Дополнительные структуры позволяют принтеру печатать зависимо от рабочей платформы, вместо того чтобы аксессуары висели в воздухе.
После завершения печати опорные конструкции удаляются. Если кронштейны напечатаны из того же материала, что и основная модель, их удаление затруднено. Вырезание или разрушение этих структур изменяет и без того несовершенную поверхность объекта. По этой причине в большинстве современных принтеров используется дополнительный восковой материал, который легко удаляется при отделке и не оставляет следов на поверхности объекта.
В следующих статьях описаны другие технологии трехмерной печати, такие как стереолитография, лазерный порошковый огонь, технология струйного моделирования и технология сварки в пыли.
