Материализация

Пробуем 3D-печать пластмассовых деталей методом послойного наплавления
08.08.2014
Иван Рогожкин

Ещё недавно люди только мечтали о возможности с помощью принтера распечатывать трёхмерные модели предметов, а теперь технологии 3D-печати становятся всё более зрелыми и готовыми для практического применения. Приберегая лазерное спекание, послойное склеивание плёнок, фотополимерный и фоторезистивный методы 3D-печати для других публикаций, в этой статье мы остановимся на широко распространённом методе послойного наплавления FDM (fused deposition modeling). В FDM-принтере материал выдавливается в расплавленном виде через сопло экструдера, которое движется над печатающим столом так, чтобы послойно наращивать деталь. В качестве расходного материала чаще всего используется пруток из пластика ABS (акрилонитрилбутадиенстирол) или PLA (полилактид).

Получаемые на таком принтере пластмассовые детали могут иметь достаточно сложную форму. Качество их изготовления зависит от свойств пластмассы, точности позиционирования головки, диаметра сопла экструдера, температурной настройки и других параметров печати. Чем меньше диаметр сопла, тем точнее работает принтер, но при этом медленнее идёт послойное наплавление. В случае если в детали есть пустоты, управляющая принтером программа может поместить в них временные каркасные структуры, которые нужно будет удалить после изготовления детали.

Работа с 3D-принтером увлекает почище игры, но для этого устройства существуют и более серьёзные способы применения. Так, архитекторы в последнее время всё реже клеят мелкие модели из картона и пенопласта и всё чаще печатают их на 3D-принтерах. Конструкторы с помощью 3D-печати ускоряют макетирование и прототипирование, разгружая участки опытного производства. Кроме того, 3D-принтер позволяет быстро создавать временные заменители для сломавшихся деталей, чтобы не останавливать работу до момента поступления оригинальных комплектующих из сервисного центра.

FDM-принтеры по габаритам сопоставимы с настольными принт-копирами и обычно способны изготавливать детали объёмом до одного-двух кубических дециметров (объекты большего объёма нужно склеивать из частей). Об унификации протоколов управления этими устройствами и их интерфейсов пока говорить не приходится (поэтому мы даём рекомендации только по одному конкретному принтеру). Это означает, что пользователь 3D-принтера должен быть с компьютером «на ты», должен понимать терминологию и суть процесса FDM-печати. К счастью, форматы представления математических моделей, составляемых в широко распространённых программах автоматизированного проектирования, давно стандартизованы. Благодаря этому в Интернете уже накоплены обширные библиотеки разнообразных 3D-моделей - полезных и не очень. Ищите их по запросу "STL models".

Пластмасса для FDM-печати в виде прутков на бобинах доступна в продаже, при этом предлагаются разные цветовые варианты. Заменять расходный материал по ходу печати, к сожалению, нельзя, зато готовое изделие легко покрасить в нужные цвета. В работе с пластмассой есть много тонкостей, например, можно подбирать температуру экструдера так, чтобы получать детали с гладкими или шероховатыми поверхностями.

При подготовке статьи мы использовали принтер отечественного производства RGT PrintBox3D, у которого платформа с помощью шаговых двигателей движется по двум координатам (вперёд - назад и вверх - вниз), а каретка с головкой экструдера - по третьей (влево - вправо). Ещё один шаговый двигатель подаёт в головку пластмассовый пруток. Платформа имеет регулируемую систему подогрева, которая нужна для того, чтобы первый слой пластика надёжно прилип к металлической поверхности печатающего стола и далее, по ходу наращивания модели, пластмасса отвердевала равномерно и не деформировалась.

При выборе принтера учтите, что эра 3D-печати ещё только начинается, а потому в продаже сплошь и рядом попадаются «сырые» изделия - недоработанные как конструктивно, так и программно. Например, компания RGT на момент тестирования поставляла со своими принтерами неловко адаптированное зарубежное программное обеспечение. При его установке пользователь должен был вручную заменять одни файлы другими.

Для иллюстрации к статье мы взяли простейшую деталь - адаптер для кнопочных батарей. Он позволяет в отсеке батареи LR-44 или SR-44 использовать батарею меньшего диаметра типа 309 или 393.

Также отметим, что по наитию 3D-печать обычно не проходит - нужно читать инструкции. В ходе настройки программы принтера вам, возможно, потребуется указать диаметр сопла на установленной головке и изменить температуру нагрева экструдера, которая обычно выбирается в диапазоне от 165 до 265 °C в зависимости от вида и цвета используемого пластика. При настройке и работе будьте осторожны - не обожгитесь об экструдер или печатающий стол!

Далее следуйте инструкциям на иллюстрациях.

 

 

Источник: Энерговектор

Читайте другие наши материалы