Документ Microsoft Word. Итак, сейчас мы подробно рассмотрим fdm технологию, или экструзионную технологию
 Скачать 36.37 Kb.
|
|
Итак, сейчас мы подробно рассмотрим FDM технологию, или экструзионную технологию. На основе этой технологии подробно посмотрим для чего применяются поддержки, с чем связана шероховатость, как связана деламинация с самой технологией и бывает ли такое в металлах или это только свойства пластика. После от этого обсуждения технологий мы посмотрим чем она отличается от других аддитивных технологий, от фотополимерной печати и от печати металлом. Итак, сейчас на слайде вы видите схему как устроены FDM технологии. Я ее поясню: сначала у нас есть просто платформа, если мы печатаем АБС пластиком, то как вы возможно знаете, платформа должна быть нагрета до порядка 100-110 градусов. Дальше подходит экструдер и он наносит первый слой печати, потом поднимается на высоту первого слоя, печатает следующий слой, на высоту следующего слоя и так дальше. Это легко представить, если вспомнить кондитерский шприц, как из него можно что-то наносить. У нас есть шприц, мы сначала наносим какой-то первый слой, возможно, штрихуем, дальше поднимаем его, наносим следующий слой и так продолжается, пока мы не построим или не напечатаем какой-то объект. Конечно, это очень упрощенная модель. Если смотреть подробнее, то сначала когда у нас есть платформа, наносим первый слой и обычно идет штриховка, то есть, какое-то заполнение. Может быть заполнение сфорами или сотами, может быть сплошное заполнение. Я позже остановлюсь какие есть ограничения, какие сложности могут быть если мы хотим заполнять и сотами, уменьшая вес, то есть массу изделия, либо если мы хотим напечатать сплошное изделие, то есть стопроцентное заполнение. После того как мы напечатали первый слой экструдер поднимается на высоту слоя, дальше снова обходит контур и начинает штриховать. Сразу скажу, что обычно штриховка на втором слое она идет от 90, то есть под 90 градусов к штриховке предыдущего слоя. То есть, сетка у нас располагается то под одним углом, по одной диагонали, то в другую диагональ. Это позволяет делать изделия более крепкими и предотвращать как раз деламинацию слоев. Дальше как вы видите на слайде, когда изделия уже напечатаны, экструдер сверху расположен и к нему подается расходный материал, в данном случае это пруток, еще синонимом является слово стрэндер. Когда из экструдера выходит расславленный материал, он дальше остывает под действием обычной комнатной температуры. Данная технология FDM, экструзионная печать, больше всего распространена среди обычных, компактных, настольных, домашних или бытовых или учебно-бытовых 3D принтеров. Именно благодаря тому, что устройство является компактным, расходный материал не дорогим. Сразу отмечу, что существуют и профессиональные 3D принтеры по данной технологии. Они могут стоить порядка десяти миллионов рублей и выше. С чем это связано, откуда появляется такая высокая стоимость, если обычный небольшой 3D принтер вы можете купить от пятнадцати тысяч рублей. 20-30-50-100, но минимальный комплект для сборки, например, 3D принтера, если вы хотите сделать это самостоятельно, вы можете купить как раз за 12-15 тысяч рублей. Так вот промышленные 3D принтеры отличаются тем, что они борются с недостатками FDM технологии. У них есть закрытая камера, которая предотвращает расслаивание, у них очень точно калиброван расходный материал, то есть тот самый пруток, который заходит в экструдер. Если для материалов у бытовых принтеров толщина, диаметр прутка составляет 1,75 миллиметра, плюс-минус одна десятая миллиметра, то для промышленного прутка такая точность уже будет слишком плохой и там допуск составляет порядка ноль целых ноль три сотых миллиметра, либо ноль целых две сотых миллиметра. Иногда производители стараются еще улучшить этот допуск, чтобы модели получались еще более точными. Сейчас мы рассмотрим ограничения в FDM технологии. Они все перечислены на слайде, я их не буду читать, поскольку дальше мы отдельно пройдем по каждому пункту. И мы начинаем с точностью печати. Точность для FDM технологии составляет порядка одной десятой, 2х десятых миллиметра. Сразу скажу, что точность в печати понятие относительное. Почему? Потому что те программы, которые расслаивают объект, то есть подготавливают вашу 3D модель к печати, они обычно ориентируются на точность по внешнему краю модели. Если мы печатаем, например, чашку, то программа будет стараться точно выдержать внешние габариты чашки, но может ошибаться с внутренними габаритами. Подробнее расскажу чуть позже. Это связано с шириной экструдируваемого прутка. Представьте, если у вас экструдируется пруток шириной в единицу одну, условную единицу, а вам нужно напечатать стенку шириной две с половиной единицы. Что это означает? Это означает, что у вас будет обход по контуру, дальше по внутреннему контору и в середине будет пустота С внешней стороны в единицу толщиной стенка, с внутренней стороны в единицу толщиной стенка и половина единицы - это пустота. Если программа по какой-то причине решит заполнить эту пустоту, например, у вас стоит стопроцентное заполнение, она будет пытаться исхитряться, делать какое-либо заполнение. И вот в этом случае она может внутреннюю стенку подвинуть на пол единицы 0,5 наших условных единиц, чтобы общая толщина чашки, стенки чашки, стала 3 единицы. Тогда программа сможет подготовить объект следующим образом: будет внешний контур толщиной в единицу, внутренний контур толщиной в единицу и внутри заполнение опять так же, толщиной в единицу, если у нас из сопла выходит пруток в диаметре 1. Еще раз повторю, что программы обычно заточены на то, чтобы сохранять внешние габариты изделия, но при этом могут нарушаться внутренние габариты. Соответственно, если вы планируете делать какой-то пас под винт, под гайку, под еще какую- то вставку другой модели, вы всегда должны помнить о том, что внутренние размеры вам нужно проверять или запускать тестовую печать в какой-то части изделия, чтобы посмотреть что потом нужная вам деталь встанет на свое место. И конечно, никто не отменял постобработку. В случае FDM печати вы можете использовать обычную шкурку или напильники. Если мы говорим про металл, то туда лучше использовать как я говорил, способ предварительной печати фрагментов детали, чтобы посмотреть входит или не входит, подкорректировать возможный размер, и после этого ставить на печать всю деталь. Если мы говорим про металл, то там допуск составляет порядка 50 микрон, но опять же, зависит от режима печати, от материала, от принтера. При любом типе печати всегда существует возможность печатать чуть побыстрее и менее качественно, либо наоборот - медленнее и более качественно. Чтобы отложилось в голове, представьте обычный 2D принтер, то есть принтер, который печатает просто на бумаге, обычный настольный принтер, который стоит у вас на работе, в офисе, дома. У него обычно есть два режима печати, но все пользуются каким-то стандартным. Можно поставить "галочку", выбрать такой пункт, чтобы он печатал более медленно, но более качественно. Либо наоборот, если вам нужно напечатать какой-то материал, который не очень важен, возможно будет утилизировать спустя полчаса после того как его выдали, вы можете поставить режим более быстрой печати, соответственно, менее качественной. Могут возникать полосы, какие-то элементы будут хуже пропечатываться. Точно то же самое происходит при 3Dпечати. Представьте, если у вас движется экструдер, и он движется примерно с такой скоростью, достаточно медленно. Он проходит каждый угол отдельно и модель, если мы печатаем, например, кубик - у него получаются углы ровные, прямые, точные. Теперь если мы хотим по какой-то причине напечатать эту модель быстрее, например, мы спешим, ибо нам нужно напечатать таких сто кубиков немножко разного размера, но 100 элементов, мы не успеваем к выставке, как это часто бывает, мы увеличиваем скорость печати. При этом экструдер начинает двигаться быстрее, пластик будет так же подаваться быстрее. И при экструдировании, когда экструдер проходит угол, он слишком быстро его проходит, материал может хуже прилипать к предыдущему слою, он может загибаться на повороте, и вместо углов у вас получится скругление. Это все зависит от того, какой высотой слоя вы печатаете, насколько вы подняли скорость, при такой температуре вы печатаете. Но важно запомнить, что 3D печать это не какой-то один режим печати, это всегда выбор режима печати. Вы можете печатать быстрее, можете медленнее, более точно, более качественно. Либо наоборот стремиться быстрее изготовить изделие, если это какая-нибудь оснастка, либо внутренняя часть какого-то элемента, которая не будет видна. Дальше поговорим про гладкость. Вы сейчас видите на схеме, от чего она возникает. Напомню, если мы печатаем слой за слоем, слой за слоем и посмотрим отдельно на стенку, то там будут приплюснуты цилиндры друг над другом. Как я говорил, впадины составляют порядка половины толщины слоя. Если мы печатаем слоем порядка двухсот микрон, то есть 0,2 миллиметра, то впадины, радиус будет составлять порядка половины толщины слоя или одной десятой миллиметра. Что это означает? Это означает, что нужно использовать постобработку, если мы хотим это сгладить, но такая впадина в 100 микрон это, кстати, толщина листа бумаги стандартного, листа А4, ее достаточно легко сгладить обычной шкуркой либо использовать то, что называется "ацетоновая баня". Отдельно скажу, что мы в нашей работе используем так называемые 400 шкурки, шкурки с маркировкой 400. Они хорошо подходят для АБС, ПЛ и PETG пластика. Ими можно убрать вот эти неровности, но при этом сохранить геометрию. Поскольку, если вы будете использовать сразу более грубые шкурки, с маркировкой 80, 120, то вы можете повредить геометрию. И когда вы будете шкурить внешнюю стенку кубика, у вас в результате получится не прямая стенка, а такая волнообразная. Сейчас поговорим об очень важной характеристике печати - это время и ее взаимосвязь с толщиной слоя. Одной из частых ошибок тех, кто начинает что-то печатать, применять аддитивные технологии, является стремление печатать минимальной толщиной слоя, чтобы сразу получать более гладкие изделия. Приведу пример. Допустим, вы хотите построить дом и использовать для этого кирпич высотой 9 сантиметров. Представим, что на то, чтобы построить, выложить кирпичом весь дом от фундамента до конца крыши, вам требуются одни сутки, то есть 24 часа. Если вы захотите использовать кирпич высотой три сантиметра и выложить тот же самый дом, той же самой конструкции, то как вы уже догадались, вам потребуется примерно в три раза больше времени. То же самое и с 3D печатью. Если вы печатаете какое-то изделие толщиной слоя, допустим, ноль целых две десятых миллиметра или 200 микрон и вам на изготовление этого изделия требуется 10 часов и вы захотите напечатать то же самое изделие толщиной слоя 50 микрон, то есть в четыре раза более тонким слоем, то у вас на изготовление этого изделия потребуется примерно в 4 раза больше времени, то есть 40 часов. Запомните и сравните, что лучше- напечатать изделие толщиной слоя 200 микрон, то есть более грубым слоем, легко представить 200 микрон, это толщина двух листов бумаги А четыре, стандартных листов бумаги офисной. Если вы печатаете толщиной 200 микрон, ее легко потом отшкурить и постобработать. Поэтому вы всегда сравнивайте, что проще - печатать более гладким слоем и тратить меньше времени на постобработку, либо напечатать более толстым слоем, более грубой печатью, но потом быстро постобрабатывать потребуется больше времени, но вы можете, например, стенки кубика либо какие-то простые геометрические стенки обрабатывать значительно быстрее. Это очень важный момент, который справедлив для любого вида печати и для FDM технологий и для печати металлом, полиамидом или фотополимером. Всегда у нас есть толщина слоя и всегда мы думаем о том, что лучше печатать быстрее или медленнее. Еще один пример, чтобы вы обратили внимание на время печати. Если вы используете, как я говорил обычный принтер, у него есть режим печати быстрее, но менее качественно, либо медленнее но более качественно. Здесь то же самое. Вы можете всегда думать о том, что лучше - быстрее печатать, либо печатать менее грубым слоем, либо печатать более грубым слоем и потом использовать постобработку. Теперь, важный элемент, это поддержки. Кто-то их любит, кто-то их не любит, но любой человек, кто работает в 3D-печати, в области аддитивных технологий, всегда сталкивается с поддержками. Причем сталкиваются с ними практически при печати первого, второго, максимум 10-го изделия. Рассмотрим на примере. Допустим, мы хотим напечатать вертикально букву "Г". Пока мы печатаем основной столбик, все хорошо. Как только мы хотим напечатать выступающий элемент, экструдер у нас идет по воздуху, пластик экструдируется, не на что не опирается, экструдер возвращается к основному столбику и понятно, что под действием силы тяжести, вот эта часть, которая ни на что не опиралась, она просто упадет вниз. Как вы уже догадались, нужно использовать поддержки - дополнительные столбики, вспомогательные элементы конструкции. Простой пример, мы будем печатать не букву "Г", а букву "П". После этого мы просто отпилим одну ножку и получим букву "Г". У вас возникает, наверное, вопрос. Как далеко могут отстоять эти два столбика так, чтобы было небольшое провисание, либо вообще не было провисания пластика. Это зависит от скорости печати, от расходного материала, более качественный, менее качественный, от температуры экструдера, а с этим связаны как раз скорость печати. Я могу привести такие ориентировочные значения. Если столбики отстоят друг от друга на расстоянии порядка 50 миллиметров, то есть 5 сантиметров, то у вас получится напечатать такой элемент конструкции. Обычно кстати, его называют мост, по понятным причинам - есть два берега и нам нужно провести пруток, только чтобы он не разорвался и упал вниз. Так вот, длина "моста" может составлять до 50-ти, иногда до 60-ти миллиметров. Но надо понимать, что если два столбика стоят на расстоянии 60 миллиметров, когда экструдер проходит над ними, пластик естественным образом будет прогибаться. Главное, чтобы он не порвался. Он прогнулся, обычно программы делают так - экструдер проходит первую часть, вторую часть, штрихует между ними, потом проходит заново, штрихует другую диагональ. И вот таких проблемных слоев, когда пластик прогибается, их может быть порядка трех-четырех-пяти штук. После 5 слоев обычно все налаживается и уже будет ровная печать. Так вот, если это не видовое место, либо его легко ошкурить, доработать - вы можете использовать такие большие "мосты". Если это видовое место, либо здесь по какой-то причине нужна точная печать, например, вы будете что-то вставлять сюда, крепить, сопрягать с другими деталями, тогда вам такое провисание, а оно может составлять на 50-ти миллиметрах порядка пяти миллиметров, то есть порядка 10%, вам такое провисание уже не подходит. Соответственно, вам нужно ставить просто больше таких поддержек. Стоит вопрос: какое минимальное расстояние между поддержками должно быть, чтобы это был баланс между тем сколько у нас поддержек, а ведь на них требуется время, на их печать, и тем насколько провисает пруток!? Я могу дать лишь такие ориентиры: обычно, когда требуется уж совсем ровная поверхность, поддержки можно ставить на расстоянии порядка диаметра экструдируемого прутка. Если при FDM технологии обычно стоят сопла с диаметром 0,4 миллиметра, тогда вы можете ставить поддержки, например, через 0,6 миллиметра. Это будут такие обычно не столбики, а стенки на расстоянии порядка 0,6 миллиметра. Можно увеличивать до 1 миллиметра, до 1,5 миллиметра. Всегда нужно смотреть. Как я говорил раньше: моя рекомендация следующая. Если вы понимаете, что в модели есть проблемные места, тогда вырежьте эти проблемные места и постарайтесь напечатать их отдельно. Вы посмотрите подходит тот режим печати, который вы хотите использовать для всей модели на этом конкретном месте, чтобы потом не переживать, когда вы будете писать большую модель и это время будет занимать допустим 12 часов или 16-25 часов и у вас в одном месте будет очень плохо и потребуется сильно переделывать. Вопрос: при каком угле, то есть какой есть правило, чтобы понимать нужно ставить поддержки или нет? Для этого рассмотрим такой пример, допустим, мы хотим напечатать кубик. Как вы понимаете кубик можно напечатать без поддержек, поскольку никаких проблем нет. Теперь мы кубик начинаем вращать. Допустим подняли дно, повернули дно на угол 30 градусов. Вопрос: - потребуется поддержка или нет? Думаю, что многие из вас догадались, что поддержки потребуются. Другой пример: если мы повернули кубик на 80 градусов, то есть у него даже другая грань, уже имеет меньший угол с поверхностью, но мы смотрим на ту же самую на первую, на дно. Я думаю многие понимают, предполагают из здравого смысла, что здесь поддержки не требуются. Опять же наверное вы догадались уже, что угол условно оптимальный это максимальный угол, минимальный угол, при котором можно печатать без поддержек это 45 градусов. Я хочу, чтобы вы поняли почему именно 45 градусов, а не просто запомнили. Смотрите, когда идет экструзионная печать, я напомню, из экструдера выталкивается пруток. Этот пруток имеет некую ширину. Теперь рассмотрим стенку изделия, например, стенку кубика. У нас есть экструдированный приплюснутый цилиндр. На него опирается следующий цилиндр. Так вот, чтобы верхний цилиндр не падал с нижнего, нужно чтобы он опирался на нижний не меньше чем на половину его ширины. То есть, чтобы верхний слой не меньше чем наполовину опирался на нижний. Такое как раз достижимо, есть ли у нас угол печати составляет 45 градусов. Если угол меньше, тогда верхний слой опирается на нижний меньше чем наполовину и он упадет. Сейчас на слайдах вы видите примеры, когда поддержки нужны, но нужно грамотно их ставить. Посмотрите, есть пример машины и поддержки стояли под зеркалом. То что получилось, область контакта поддержек с зеркалом была больше, чем область контакта самого зеркала с машиной. И при удалении поддержек зеркало было также удалено вместе с машиной, от машины. Получается, что всегда вам нужно думать о том, если вы поставите больше поддержек, у них будет больше площадь контакта и когда вы будете проводить постобработку - удалять их. Потом обрабатывать шкуркой или напильником или каким-то другим способом, не сломается ли целиком изделие. Та часть, которая поддерживается не деформирует себя насильно или вы просто не отломаете от изделия. Второй пример, это поддержки, как вы видите, между колесом и аркой колеса они оказались в таком месте, в котором их очень тяжело удалить. Я бы сказал, что невозможно. Поэтому, если у вас встречаются изделия такого плана, то вам проще будет напечатать, например, колесо отдельно, автомобиль без колес, будут поддержки под арками. И после этого вы удаляете эти поддержки и каким-то образом устанавливаете колесо. [МУЗЫКА] [МУЗЫКА] Сейчас мы поговорим про такие проблемы, как расслаивание, или деламинация, и усадка. Конечно, в первую очередь такие проблемы связаны с расходным материалом, то есть с тем материалом, который вы используете. Как вы, возможно, знаете, самыми популярными материалами при FDM-печати являются ABS и PLA-пластик. Каждый из этих материалов знаменит какими-то своими свойствами, но обычно их как раз противопоставляют друг другу. Сейчас вы видите на слайде пример башни. Примерно еще два года считалось, что невозможно напечатать такую башню, что бы у нее каждый элемент в высоту составлял 150 мм или выше. Предполагалось, что в каком-то месте слои разойдутся от друга. Давайте подробнее рассмотрим причину этого. С чем это связано? Снова вспоминаем наш классический экструдер с соплом, диаметром 0.4 мм. Если мы печатаем толщиной слоя 0.1 мм, то есть в четыре раза меньше, чем диаметр экструдируемого прутка, тогда на слой у нас получается приплюснутый цилиндр. И верхний цилиндр касается нижнего по большой достаточно площади. Теперь рассмотрим другой крайний случай. Если мы хотим печатать толщиною слоя, равной диаметру отверстия в сопле, то есть как раз 0.4 мм. У нас получится, что один цилиндр, и над ним ровно такой же цилиндр. И форма касания — это будет линия. Понятно, что, скорее всего, такие слои разойдутся друг от друга при малейших нагрузках. Также понятно, что где-то между первым случаем и вторым есть та толщина слоя, при которой слои будут достаточно хорошо держаться. Я напомню, что мы же всегда хотим — обычно хотим — увеличить толщину слоя при печати, чтобы ускорить изготовление изделия. Так вот, экспериментально получается так: можно печатать толщиной слоя 0.25 мм, можно печатать 0.3 мм, или 0.30 мм, то это уже на грани. Вот 0.25 мм — скажем, в 90 % случаев деламинации не будем. Если мы печатаем 0.3 мм, то, скорее всего, где-то деламинация будет. Для простоты запоминания есть правило: толщина слоя для предотвращения проблем с деламинацией не должна быть больше, чем половина диаметра отверстия сопла. То есть если вы печатаете соплом с диаметром 0.4 мм, то толщина слоя печати не должна превышать 0.2 мм. Но, снова повторюсь, раз у нас главная цель этого курса, чтобы вы применили на практике ваши знания, всегда проводите эксперимент: вы можете использовать это правило как ориентир, как тот, с чего начать. Но если вам при печати толщиной 0.2 мм требуется, скажем, 10 часов на печать, а при печати слоем 0.3 мм у вас в полтора раза это время уменьшается, а вам это время критично, то попробуйте, попечатайте. Напечатайте одну модель каким-то видом пластика и посмотрите, подходит или не подходит. Дальше несколько слов о как раз стандартных типовых материалах: ABS-пластик, PLA-пластик и PET-G, полиэтилентерефталат-гликоль. Экспериментально так получается: ABS-пластик имеет наибольшую усадку, им сложнее всего печатать. Но зато у него лучше конструкционные свойства. Мы как раз проводили такой эксперимент: брали деталь, еще как раз элемент другого 3D-принтера. Она была напечатана с заполнением 40 %, то есть была сетка, внутри заполненные соты имели размер порядка 1.5–2 мм. Деталь была размером примерно 80 x 40 x 10 мм, били по ней молотком несколько раз, а деталь была изготовлена из ABS-пластика. Она деформировалась, но не ломалась. Если бы такая же деталь была изготовлена из PLA-пластика, она бы треснула. Для простоты могу так сказать: PLA-пластик больше похож на стекло, которое не гнется, не гнется, не гнется — треснуло. ABS-пластик, он более пластичный, то есть вы его можете гнуть, гнуть — он может выдерживать такие нагрузки. И он не треснет, не распадется в один момент. Полиэтилентерефталат-гликоль, или PET-G — это материал, который условно совмещает свойства ABS- и PLA-пластика. Отдельно скажу про деламинацию, и про точность печати, и про усадку. Когда нам нужно напечатать изделие в основании больше, чем 150 x 150 мм, и тем более 200 x 200 мм, значительно проще печатать PLA-пластиком. Это особенно хорошо для изготовления визуальных макетов либо мастер-моделей, с которых вы потом снимете слепок, например при литье силиконовой формы либо при литье металла в песок. Когда вы можете печатать большие куски какого-то изделия, после этого их группировать и получать большое изделие. Так вот, PLA-пластик, он имеет значительно меньшую усадку, и если вы печатаете 200 x 200 мм такой объект, то края у него либо почти не поднимутся, либо отойдут, допустим, 0.5 мм либо на 1 мм. Если уж вы используете ABS-пластик и попытаетесь напечатать объект 150 x 150 мм либо больше, то, скорее всего, первый слой рано или поздно отойдет от платформы. Он может отойти от платформы на глубину, допустим, 5–10 мм, и край может поднять, например, до 5 мм вверх. Что можно делать? Как с этим бороться? Для того чтобы это понять, поймем причину, почему так получается. Снова вернемся к печати ABS-пластика. У вас есть подогреваемая платформа, обычно это 100–110°. После этого изделие — напомню, мы подогреваем платформу, чтобы к ней хорошо прилипал первый слой и дальше не отлипал, чтобы сохранялась высокая адгезия на всем времени печати. Горячая платформа, дальше деталь, допустим, высотой уже 100 мм. Середина этой детали уже остыла до комнатной температуры. Сверху у нас экструдер, пластик экструдируется при температуре порядка 250–260°. По-простому получается: горячо, холодно, горячо. Вот такое изменение температур приводит к тому, что изделие хочет сжаться и пытается оторвать свои края от платформы. Поэтому если вы понимаете, что у вас такое высокое изделие, и вы хотите предотвратить это — возможно, вы уже поняли, — вам нужно увеличивать площадь соприкосновения с платформой. Если вы печатаете кубик или какой-то высокий стол, вы можете вокруг этих углов, как сейчас показано на изображении, сделать такие дополнительные элементы, то есть увеличить площадь касания, чтобы она удерживала эти углы от отрыва. Второе, к чему я вас призываю — это к экспериментированию с разными видами материала. Даже того же ABS-пластика сейчас существует порядка 15–20 различных производителей. Есть российские, европейские, китайские и другие. Всегда старайтесь провести эксперимент, посмотреть, что лучше. Ведь кто-то печатает объекты меньше, кто-то печатает объекты больше. Кто-то с тонкими стенками, кто-то с более крупными стенками. Иногда вам требуется сделать визуальный макет, иногда мастер-макет, иногда вы хотите сделать мастер-модель большого размера и склеивать ее, склеивать элементы друг с другом. Так вот, при склеивании лучше работает ABS-пластик. Можно просто капнуть ацетоном и приложить деталь друг к другу, и они склеятся. Склеить PLA-пластик значительно сложнее, но при этом он дает меньшую усадку, и можно печатать несколько условных кубиков размерами 200 x 200 мм, потом соединить, и получится почти идеальный стол. Экспериментируйте с пластиками — бывают разные свойства у одного и того же ABS-пластика, даже у одного и того же производителя, в зависимости от партии — к сожалению, это больше свойственно для отечественных материалов. Бывают разновидности ABS-пластика у одного производителя — как раз с меньшей усадкой, с большей усадкой, например более пластичные или менее пластичные. [МУЗЫКА] [МУЗЫКА] Сейчас поговорим про минимальную толщину стенки. Это также один из важных параметров при 3D-печати и он особенно актуален для FDM технологий и для фотополимеризационных технологий. С чем это связано? Допустим, у вас есть модель. Это может быть какой-то дом, у которого есть тонкий балкон. То есть балкон с достаточно тонкими перилами. Те кто только недавно стали заниматься 3D-печатью, они могут просто отправить эту модель на 3D-принтер с попытки ее напечатать. Но если у вас используются сопла с диаметром 0,4 миллиметров и при этом вы хотите напечатать перила толщиной скажем 0,3 миллиметра, то вы понимаете у вас такое не получится. Дальше есть два варианта, либо они будут толще, либо их в принципе не будет. Многие уже догадались с чем связана такая развилка. Если у вас экструдируется пруток диаметром 0,4 миллиметра, получается шириной 0,4 миллиметра, то вы можете напечатать стенку толщиной 0,4 миллиметра, если вы еще приплюснутый у нас цилиндр, она будет чуть пошире, допустим 0,5 миллиметра, либо 0.55, то есть 55 сотых миллиметра. Но вы никак не сможете напечатать стенку толщиной 0,3 миллиметра. Просто потому, что никак она не сможет сузится после экструзии. То же самое про стенку 0,2 миллиметра, 0,1 миллиметра или допустим 0,05. Так вот, разные программы они по разному подходят к этому. Некоторые считают, что лучше напечатать хоть что-то и условно используют округления. Если вы выбираете, то есть программа выбирает между тем куда мы округляем 0,3 миллиметр в сторону 0,4 миллиметр либо 0, то есть вообще не печатать. Скорее всего она примет решение напечатать. Если значение находится посередине 0,2 миллиметры, здесь уже могут быть проблемы, какой-то софт, какое-то программное обеспечение решит печатать, какое-то решит не печатать. Если толщина 0,1 миллиметра скорее всего этот элемент в принципе не будет печататься. Следующий важный момент. Если мы хотим напечатать, например, стакан и толщиной стенки 0,4 миллиметра у нас все получится. Теперь мы хотим напечатать стакан толщиной стенки 0,6 миллиметров, то есть в полтора раза толще, чем то, что у нас экструдируется. Я думаю вы уже сейчас понимаете что 0,6 миллиметра в принципе недостижимая величина. Это будет либо 0,4 миллиметра, то есть один контур за один проход, либо это будет 0,8 миллиметра, два раза по 0,4, это будет будет внешний контур и внутренний контур. Это уже будет больше, чем 0,6 миллиметра. То есть мы понимаем, что между 0,4 есть недостижимые показатели, то есть стенки толщиной 0,5, 0,6 и 0,7 миллиметра. Теперь дальше идем, мы хотим напечатать, например, толщину стенки стакана 0,9 миллиметра. Скорее всего у нас это получится. Это будет 0,4 пустота толщиной ноль 0,1 миллиметра и дальше снова 0,4 миллиметра. Но, представьте вы печатаете на основании у нас допустим заштрихованное дно, то есть полностью заполнены. Дальше идут вот эти два, в простом случае два цилиндра. У нас будет простой цилиндрический стакан. Это будут два независимых друг от друга цилиндра. Если мы используем толщину стенки 0,9 миллиметра, то есть 0,4, 0,1, 0,4 и где-то вверху программа попытается их заштриховать. Допустим у нее это удастся. Но эти стенки вы легко пальцами сможете прогнуть, деформировать. Поэтому всегда, когда вы печатает какую-то модель достаточно тонкими стенками думайте о том, как они будут исполнены, как они будут выполнены, если вы используете программное обеспечение, которое позволяет посмотреть как будет печататься каждый слой, то просто откройте этот слой, например, любой из слоев, где у вас уже не дно и не верхняя часть стакана, какой-то промежуточный и посмотрите стенки эти будут соединены или нет. Следующий момент. Допустим мы увеличиваем это пространство между внешним и внутренним контуром и у нас путь от 0,4, 0,2, 0,4, вы уже понимаете, что так же не может быть заполнено, но у вас общая ширина получается ноль целых ровно один миллиметр, то есть 0,4, 0,2, 0,4 и в этом случае программа может сделать хитрее, она может сделать внешний контур, как я говорил, обычно программное обеспечение нацелено на лучший внешний вид внешнего контура, а внутренний контур она может не делать сплошной, а пытаться заштриховать. То есть у вас будет внешний контур и дальше штриховка будет очень рваный внутренний контур, но программное обеспечение будет следовать вашему желанию из 3D-модели сделать толщину стенки стакана 1 миллиметр ровно. Таким образом, вы можете запомнить, что минимальная толщина стенки, это диаметр экструдированного прудка, если сопло 0,4 миллиметра из него экструдируется и стенка минимально в 0,4 миллиметра. Это первое. Второе, если мы говорим про печать металла, то что многих из вас скорее всего интересует, там минимальная толщина стен составляют 0,2 миллиметра, либо экспериментально можно печатать толщину стенки 0,1 миллиметра. Опять же почему? Потому, что там используется порошок размер каждой физической части, каждый порошинки составляет от 40 микрон до 80 микрон. Среднее значение 60 микрон. Это на момент записи этого курса. Поэтому, когда есть два элемента, которые сплавляются, вот получается минимальная толщина стенки 100 микрон. И теперь еще одна хитрость, нюанс. Возможно, кто-то из вас догадался, что если экструдируются 0,4 миллиметра, то есть такой эффект, когда что-то выдавливается, оно становится шире, чем размер сопла, чем диаметр сопла. Поэтому, по нашим экспериментальным результатам при сопле 0,4 миллиметра минимальная толщина стенки, то есть минимальная толщина, то экструдируемого прудка составляет 0,55 миллиметра. Если быстро печатать, то есть быстро тянуть вытягивать получается 0,5 миллиметра, это все равно больше чем 0,4 миллиметра. Поэтому когда я смотрю на модель и я вижу толщину стенки 0,5 миллиметра, я понимаю да, она напечатается, она будет напечатана за один проход. Если я вижу толщину стенки 0,7 миллиметра, я понимаю, что это скорее всего будет 0,5 миллиметра. Если я вижу толщину стенки 1,1 миллиметра или похуже вариант 1,2 миллиметра. Я понимаю, что это будет две стенки независимые друг от друга по 0,5 или 0,55 миллиметры и пустота между ними и они будут легко деформироваться. Поэтому, именно поэтому важно понимать как работает сама технология, как работает оборудование. До сих пор 3D-принтеры не являются таким черным ящиком куда вы можете просто отправить модель ни о чем не думать и вы в результате получите хорошее изделие. Это сложное оборудование. Вам нужно понимать нюансы, особенности технологии, чтобы получать хорошие результаты. Зато, как только вы это поймете, то вы сможете уже проектировать изделие под изготовление аддитивными технологиями. На самом деле, это одна из главных задач. Это одно из главных направлений, уметь проектировать изделия под изготовление аддитивными технологиями. И поскольку вы слушаете этот курс, то у вас есть все шансы преуспеть и в этом вы будете обгонять, быть более компетентными чем на данный момент 90%, наверное даже 95% всех конструкторов в стране и даже в мире, поскольку большинство людей сейчас проектируют изделия под изготовление субтрактивными технологиями или под штамповку или под фрезеровку или токарную обработку. И мало кто понимает какие есть нюансы и какие есть возможности при использовании аддитивных технологий. И сейчас последний, но важный момент. Еще раз напомню о том, что когда мы говорим про 3D-печать у многих, особенно критически настроенных людей, первое, что они вспоминают первые проблемы, это скорость и продолжительность большое длительное время печати. Если мы хотим изготовить какое-то изделие высотой допустим 10 миллиметров, но достаточно сложной геометрии для его изготовления может потребоваться полтора часа. Даже при условии 0,2 или 0,1 миллиметра. Многие скажут, ну так долго ждать. Ну что же мы будем ждать два часа, а если более гладкий от 0,1 миллиметр это может быть 6 часов. Как же так? Мы не хотим использовать аддитивные технологии. У меня всегда есть второй вопрос. Скажите, а как вы его по-другому сделаете за такое же время. Есть изделия, которые невозможно изготовить фрезерной обработкой и даже если возможно во-первых у вас уйдет много материала, если мы говорим про какие-то дорогостоящие пластики, то это просто очень низкий коэффициент использования материала. Кроме того, если вы хотите быстро что-то проверить, а сейчас очень важна скорость вывода товара на рынок, то аддитивные технологии это тот вариант, который вам подходит. Процесс простой. Сделали 3D-модель, не чертеж, а именно 3D-модель, отправили на принтер. Если она небольшая, сразу напечатали, проверили размер собирается, не собирается. Немножко ошиблись, второй раз отправили уже за один день у вас может получиться деталь, например, элемент оснастки, который вы можете использовать в реальном изделие, что невозможно при стандартной классической обработке. [МУЗЫКА] [МУЗЫКА] Сейчас мы поговорим о слайсерах. Напомню, когда мы говорим о 3D-печати, обычно подразумеваем уже не непосредственно печать на 3D-принтере, а уже полный цикл — от момента подготовки STL-файла, дальше проверка его на ошибки, дальше — разбиение на слои (как раз слайсинг), дальше печать непосредственно на 3D-принтере и постобработка. Так вот, процесс слайсинга, или разбиения на слои, это тот процесс, который проходит непосредственно перед 3D-печатью. Сразу скажу, что многие эксперты, и я полностью согласен с этим мнением, считают, что программное обеспечение 3D-принтера значительно важнее, чем даже механика самого 3D-принтера. То есть от того, какое программное обеспечение вы используете, больше зависит качество печати, чем непосредственно от 3D-принтера. Сейчас мы остановимся на том, почему это так. Во-первых, когда вы начнете или уже искали различные слайсеры, вы могли находить такие, как SLIC3R, CURA, KISSSLICER, SIMPLIFY 3D и другие. Чем они отличаются? И самое главное, о чем пишут и о чем не пишут те, кто производят слайсеры, а также производители 3D-принтеров, дилеры и дистрибьюторы. Первое, самое главное: когда вы работаете с любым слайсером, вам важно, чтобы он обрабатывал любые модели, которые вы в него загружаете, то есть любые STL-файлы, с которыми вы работаете. Именно это — возможность обработки многополигональных, сложных объектов — является первым отличающимся пунктом. Пример: одно дело, когда вы загружаете сферу, цилиндр, модель, в которой 100–200 000 треугольников, и совсем другое дело, когда вы загружаете, например, сложную механическую инженерную модель, многополигональную, на два миллиона треугольников. Или вы загружаете, что чаще всего и бывает, художественную модель, какую-то фигуру детализированную — человека или какого-то живого существа, или замок. Тогда у вас возникают как раз миллионы треугольников, и некоторые слайсеры банально не справляются с такими STL-файлами. У них на слайсинг уходит полчаса-час, несколько часов. В своей жизни мы один раз расслаивали модель, которая слоилась слайсером семь с половиной часов. Удачно расслоилась, потом напечаталась. Неоднократно было, когда модели расслаивались, но процесс так и не доходил до завершения. Ждали долго-долго, потом предполагали: либо программа зависла, либо такая сложная модель (это еще и проблема модели), что программное обеспечение не может с ней справиться. Но вернемся снова к различию. Второй пункт — это то, может ли ваш слайсер работать с файлами с ошибками в STL. Конечно, ошибки бывают разного типа. Одно дело, когда есть разрыв в геометрии, то есть когда есть пустоты, отсутствующие треугольники и тому подобное. Это сложные ошибки, и слайсер в принципе может не работать, может выдавать некорректный результат для таких файлов. Но когда есть более простые ошибки, например, в одной точке сходится разное количество, пять, треугольников, либо в одном из треугольников эта точка не указана, но нет пустот, то предполагается, что слайсер справится с такой геометрией. Как это проверить? К сожалению, только из опыта. То есть если вы даете один, второй, третий, десятый, двадцатый файл, и у вас все работает, это хорошо. Третье — это скорость, с которой происходит слайсинг. Вспомните, я говорил, был вариант, когда мы расслаивали модель семь с половиной часов. Есть сейчас современные слайсеры, которые работают за секунды. То есть отличие в скорости может составлять сто раз. Какой-то слайсер может отработать за пять-шесть секунд. Какой-то может работать 600 секунд, то есть это уже десять минут. Некоторые еще больше. И последний пункт — это то, насколько адекватно, насколько грамотно происходит непосредственно слайсинг и процесс движения экструдера. Я поясню на примере. Допустим, вы хотите построить две башни с каким-то общим основанием. Вы их печатаете одновременно, и башни отстают друг от друга, допустим, на 80–100 миллиметров, то есть на восемь-десять сантиметров друг от друга. И эти башни, вы предполагаете, должны быть полностью заполненными, процент заполнения 40–60 %, то есть будет внутри сетка, но они полностью должны все заштриховываться. И внутри есть канал, в каждой башне. Так вот, какой правильный ли, хороший способ разбиения на слои? Рассмотрим один слой. Должен пройти контур. После этого заштриховать полностью одну башню, потом перейти ко второй, обвести контур и заштриховать вторую башню полностью. Это логичный порядок обхода. Какой бывает? Некоторые слайсеры предлагают обвести первый контур, перейти ко второй башне, обвести у нее контур. Вернуться, обвести, например, заполнить первую половину. Поскольку там в середине канал, они как-то обойдут этот канал, заполнят одну половину, перейдут ко второй башне, первую половину второй башни, вторую половину первой башни и вторую половину второй башни. Вы уже сами понимаете, что, во-первых, снижается скорость печати, то есть увеличивается время, поскольку есть пустые прогоны экструдера, и второе, самое главное, снижается качество. Поскольку когда мы переходим между башнями, то экструдер должен делать либо ретракт — затягивание пластика наверх, либо если это настроено не очень точно, то получается, что при переходе от одной башни к другой, у него пластик может стекать, капать, растягиваться — это то, что в народе называют «сопли». Так вот, качество того, насколько грамотно проведен слайсинг, напрямую влияет на финальное качество печати. Возможно, вы уже подумали о том, что иногда, то, как я сказал и назвал неправильным — порядок контур один, контур второй, на самом деле такой порядок может быть правильным для некоторых случаев печати. Подумайте, в каких случаях? Ответ следующий: если у вас башня не в диаметре, допустим, один сантиметр, два сантиметра, то контур может быть обведен, допустим, за две секунды, и когда начинается штриховка, он еще не застыл. И вот в этом случае удобно обвести первый контур, переключиться на вторую башню, обвести ее, вернуться, штриховать. Тогда бортик — вот этот контур, который удерживает внутреннюю штриховку, он с внешней стороны будет лучше, и качество печати действительно будет лучше. Подведу итог. Самое главное. Если вы уже используете 3D-принтер либо планируете его купить и начать использовать в самое ближайшее время, обратите внимание на то, комфортно ли вам работать с программным обеспечением принтера. Если комфортно по времени, по результату, то и продолжайте с ним работать. Вы можете увеличивать сложность моделей, экспериментировать с толщиной слоя и так далее. Если вам кажется, что он расслаивает слишком долго либо не так хорошо, как в примере с башнями, то я рекомендую вам провести бенчмарк, то есть сравнить с другими, с результатами расслаивания такой же модели, но другими слайсерами. Я рекомендую SIMPLIFY 3D, CURA и SLIC3D. И следующее, напомню еще раз: программное обеспечение сейчас важнее, чем механика 3D-принтера. Слайсер, тот же SIMPLIFY 3D, позволяет работать с 99 % FDM-принтеров. И при этом он выдает результат лучше, чем другие слайсеры, либо чем программное обеспечение, которое идет в комплекте с принтерами. Поэтому обратите внимание на слайсер и обращайте внимание на то, как печатаются слои. Именно это вам позволит увеличить скорость печати и превзойти ваших конкурентов по качеству. [МУЗЫКА] [МУЗЫКА] [МУЗЫКА] Сейчас мы перейдем к заданиям. Как было написано в курсе есть два финальных задания. Первое задание, которое обязательно для выполнения. Второе, которое по желанию. Мы его называем Гран-при. Сейчас я расскажу о первом задании. Итак, вам нужно в формате бизнес-плана описать как вы предлагаете применять 3D-печать в вашем деле? Это может быть описание того, как вы хотите убедить начальника купить 3D-принтер, либо то, как вы планируете использовать 3D-принтер на вашем предприятии или в университете или в школе, в коммерческой или в не коммерческой деятельности. Какие разделы являются обязательными? Первое, это обоснование выбора конкретной модели принтера. Здесь необходимо привести сравнение минимум с тремя другими моделями. И что важно по техническим характеристикам и по цене. Для чего этот пункт? Для того чтобы у вас при любой деятельности автоматически возникало желание провести сравнение, то есть benchmark того, какое решение вы предлагаете и другие существующие решения на рынке и не поддаваться уверениям дистрибьюторов, которые говорят, что наш принтер лучший. Всегда сравните с другими. Второе, это необходимо оценить планируемую деятельность и написать, что вы планируете делать и сколько расходных материалов вам для этого потребуется, то есть вы должны описать: "я планирую изготавливать прототипы для того-то", то есть для такого-то подразделения или для такой-то цели. Потом я планирую продавать, либо использовать в производстве и таких прототипов планирую изготавливать 10 штук в день или в месяц, больших или маленьких, то есть более подробно описать что вы планируете делать. Третий пункт, это подготовить финансовый план в Exel-таблице. Возможно многих уже испугали этих слова - финансовый план. Что хочу сказать. Опять же может быть кто-то слышал о том, что есть модель университет 3:0, то есть такой подход современный, когда есть не просто университеты, а модель функционирования университета и одна из моделей - это университет 3:0. Если университет 1:0 - это просто передача знаний. Университет 2:0 - это уже университет 1:0 плюс научно-исследовательская деятельность, то под университетом 3:0 подразумевается то, что сейчас называется эко-университет и экосистемные инновации, то есть различные малые предприятия, spin off, spin out, компании, стартапы и подобная бизнес деятельность. Все идет и двигается в этом направлении. Поэтому когда я говорю про финансовый план я хочу чтобы у вас вы начали думать в эту сторону, то есть какие у вас будут расходы, какие доходы. Это обязательные два пункта. Под расходами понимаются зарплаты тех кто работает. Стоимость покупки или аренды 3D принтера и закупка расходных материалов, а также другие, которые вы считаете важными. Под доходами понимается либо доход от непосредственно продажи изделий или оказания услуг, либо какой-то не материальный доход, который возможно вы можете как-то оценить в деньгах, либо без оценки. Это участие в выставках, демонстрация, ускорения работы. Постарайтесь в любом случае оценить и в том числе в деньгах, то есть еще раз, финансовый план не требуется готовить в классическом его понимании. Дебит, кредит, сальдо эти страшные слова, которые многих пугают. Нет, вам нужно только оценить, какие расходы вы предполагаете? И не использовать такие слова как: дисконтирование, приведенный доход. Если вдруг вы будете к кому-то обращаться. Нужен простой, просто сложить все ваши предполагаемые доходы, оценить все ваши предполагаемые расходы. Только для того, чтобы вы задумались о том сколько стоит владеть 3D принтером, так называемая цена владения, чтобы вы оценили насколько это затратно и может быть стоит кого-то привлечь к этому. Последний пункт, это подготовить резюме. Оно конечно будет идти на первой странице. Это на одной странице вы должны выписать краткую информацию по проекту, чтобы можно было по одной странице понять суть. Если будут вопросы, то посмотреть следующие страницы. Теперь технические требования - это весь бизнес план вместе с резюме, должен занимать не менее четырех страниц текста, 14 шрифт, одинарный интервал, шрифт Times New Roman, Arial, Calibri или любой аналогичный. Для чего это условие? Чтобы нам не присылали бизнес-план из одного абзаца, то есть чтобы вы действительно подумали о том, как вы планируете применять 3D-печать на вашем предприятии, в вашем деле, то есть то, чем вы занимаетесь. Дальнейшее обсуждение и комментарии можно посмотреть будет на форуме. |