Как сделать деталь, напечатанную на 3D-принтере, более прочной. Как распечатывать детали в воздухе на 3д принтере

Как производится печать деталей на 3d принтере

Технология 3D печати была разработана еще в прошлом столетии. Однако до настоящего времени она применялась лишь в промышленности. 3D принтер может воссоздать любой трехмерный объект, детали и даже целое здание, дом. Первый дом созданный по этой технологии находиться в Дубае. Дом строится менее чем за сутки по данной технологии. Принтер с каждым годом совершенствуются, и разрабатываются такие модели, которые могли бы воссоздать органы, имплантаты и протезы, а также еду.

Технология 3D печати FDM

О чём пойдет речь:

Процедура проектирования и печати

Для начала необходимо спроектировать 3d модели для печати на 3d принтере. Есть специальная программа, с помощью которой можно спроектировать любой объект, любой формы и цвета. Затем нужно переходить к обработке модели, то есть к преобразованию ее в цифровой код, с помощью генератора G-кода. Именно с такого кода принтер считывает информацию о том, как распределить материал. Цифровой код представляет собой изображение, состоящее из многочисленных горизонтальных линий или штрихов. Как показано на фото. Далее осуществляется печать обработанной модели.

Принципы осуществления печати общие для всех моделей 3D принтера, но особенности печати у разных моделей 3D принтера могут отличаться. Принцип работы заключается в том, что головка осуществляющий печать перемещается по плоскости и наносит материал согласно созданной в программе модели. После нанесения одного слоя, платформа, на которой создается объект, снижается на толщину первого слоя, после этого наносится следующий слой, и платформа снова снижается на величину равную толщине слоя, и так продолжается до создания полноценной трехмерной модели.

Особенности печати

Для каждого принтера существуют определенные технологии печати. Самыми популярными методами печати являются FDM и SLA.

FDM печать

Первый метод основан на технологии плавления специальной нити. Осуществляется следующим образом, по контуру модели накладывается специальная нить и плавиться, создавая нужную форму. Для этой технологии печати используются синтетические материалы как пластик, полиамид, нейлон поликарбонат и другую синтетику. Эти материалы выпускаются в виде катушек нити.

Кстати, при изготовлении пластиковых бутылок используется эта же технология. Приобрести материалы для принтера можно онлайн через компании, предоставляющие услуги по поставке.

Схема технологии FDM

3D принтер, осуществляющий печать по такой технологии работает по принципу и алгоритму. Нить помешается в специальный контейнер, в котором она плавиться под воздействием температуры.

А затем выдавливается на платформу. Контейнер с нитью перемещается по определенной траектории, надавливая слой за слоем. Если модель сложная используются два материала, один для основы, другой для модели. Первый предназначен для опоры, при создании объектов с отдельными или повисшими элементами. То есть, принтер сначала создает основу, а затем на ней воссоздает отдельные детали.

Второй метод основан на использовании для печати, в качестве основного материала фотополимерные смолы. Изначально они находятся в жидком состоянии, но затем застывают под воздействием лазера. Эта технология позволяет создать объекты с очень маленькой толщиной. Печать формируется следующим образом. Если в первом методе платформа снижалась на толщину одного слоя, то здесь предусмотрена немного другая процедура.

SLA печать

То есть, платформа погружается в контейнер с жидкой фотополимерной смолой, после каждого слоя на величину равную толщине. Затем с помощью лазера вырезается объект. И после завершения объект погружают в специальные растворы, чтобы очистить от пыли и остатков.

Печать деталей из металла и пластика

Как уже было упомянуто выше, технологии печати 3D применяются для изготовления деталей из любых доступных материалов, в том числе пластика и металла. Чтобы осуществить печать деталей на 3d принтере, помимо самого принтера и материалов необходимы определенные навыки, и ознакомиться с технологией.

Но если нет возможности сделать это самостоятельно, то можно обратиться в специальные фирмы, которые предоставляют услуги по изготовлению металлических или пластиковых деталей. Практически все фирмы реализуют свои услуги через Интернет, и таким образом можно заказать необходимую деталь или запчасти, не выходя из дома. В анкете указываются все данные о будущем объекте, а услуги оплачиваются любым удобным способом.

Для ознакомления с технологией 3d печати можно посмотреть видео, или пошаговую инструкцию с фото.

3d печать металлом

Технология 3d печати стремительно набирает популярность не только среди юридических лиц, осуществляющих массовое производство деталей, но и рядовых потребителей. Они приобретают принтер для себя, чтобы создавать объекты для дома, личного пользования, игрушек, сувениров и других целей, не исключено и создание малого бизнеса по изготовлению деталей по заказу. Почему люди стремятся приобрести принтер, использующие металл для создания объектов?

Печать металлом

Печать металлом на 3d принтере может сэкономить расходы и время на приобретение, и поиск нужной детали или запчасти для авто, или имплантатов, а также многое другое.

Металл, который применяется в 3D принтерах, уступает настоящему только прочностью. То есть, детали из металла имеют свойство подвергаться коррозии до определенной степени. Однако обычное железо при этом может заржаветь полностью, а этот нет. Металл для 3d принтера применяется в виде порошка. Технология печати металлом также осуществляется по слоям. Некоторые производители вело запчастей, также применяют 3d технологии, и оказывают услуги по их реализации.

Как производится печать деталей на 3d принтере

Применение 3d принтера и печать деталей из пластика

Каждый человек может сделать 3d печать дома на 3d принтере. Технология очень простая, программа для проектирования модели доступна всем без исключения.

Как производится печать деталей на 3d принтере

Применить 3d технологию можно в целях создания макетов, или копий реальных зданий или оригинальных архитектурных сооружений или оказывать услуги.

Что касается стоимости принтеров, принтеры которые осуществляют печать из пластика, может приобрести любой человек. Пластик самый доступный и дешевый материал, а изготовить из него можно практически все, начиная от игрушек и кончая посудой. Более того, пластик можно декорировать и покрасить при желании, или же подобрать по текстуре и цвету из широкого разнообразия, в отличие, например, от других материалов как металл.

printergid.ru

Как сделать деталь, напечатанную  на 3D-принтере, более прочной

прочность изделий напечатанных 3d

Как нам всем хорошо известно, детали, напечатанные на обычном домашнем 3D-принтере, получаются не такими прочными и служат не так долго, как оригинальные. Мы подумали, что было бы здорово научиться как-нибудь укреплять напечатанные детали, и немного над этой идеей поработали.

Такие более прочные детали позволят нам использовать их в реальном деле, при высокой нагрузке. Тогда, вместо того чтобы искать оригинальные детали на замену сломавшимся в гаджетах, роботах, машинах, механических игрушках или для любого разрабатываемого проекта, мы сможем просто напечатать их.

Необходимость в разработке такого руководства возникла у автора тогда, когда он купил на eBay велосипедные подвесные сумки. Одну для подруги, другую для себя. Крепление сумок подразумевало, что руль имеет толщину в один дюйм (2,54 см), и едва подходило к женскому велику. Руль же мужского велосипеда имел диаметр 3,15 мм, и на него крепление не налезало.

Поэтому появилась мысль изготовить деталь по размеру соответствующего крепления, напечатав ее на 3D-принтере.

Шаг 1. Требующаяся деталь

Вот узел, который нужно воспроизвести на 3D-принтере.

Чтобы что-то напечатать, для начала требуются файлы 3D-модели. Их, соответственно, нужно найти и скачать в интернете или же разработать самостоятельно. Второй вариант представлялся единственно возможным, поскольку готовых 3D-моделей для такой специфической детали найти невозможно, и нужно было модифицировать ту, которая имелась, так, чтобы она налезала на руль.

Однако всем прекрасно известно, что напечатанные на 3D-принтере детали прочностью не отличаются. Напечатанный обычным способом данный узел получился бы не настолько прочным, чтобы надежно держать тяжелую сумку на тряской дороге. Тогда возникла мысль как-то укрепить эту деталь, придав ей достаточно прочности.

Автор несколько лет занимался судомоделированием и имел возможность убедиться, насколько слои стекловолокна и эпоксидки делают более крепкими даже тонкие фанерные детали, в результате чего они без проблем выдерживают высокие нагрузки.

Поэтому и в данной работе было решено задействовать стекловолокно и эпоксидный клей-смолу.

Первоначально планировалось снять чертеж детали, внести необходимые изменения по размерам и покрыть все стекловолоконной тканью с эпоксидным клеем. Итак, приступим к моделированию.

Шаг 2. Проект первый

Деталь должна быть такой. Все размеры подогнаны, всё в целом увеличено и утолщено. Увеличены и поверхности, чтобы на них можно было наклеить стекловолокно.

Кроме того, на каждой из сторон предусмотрены желобки, чтобы заполнить их эпоксидкой для придания еще большей прочности. Смоделированы также сквозные отверстия, чтобы части узла было проще соединять друг с другом и чтобы стекловолокно и смола соединяли их изнутри.

Деталь напечатана на принтере Up и проверена на предмет того, подходит ли она по размерам.

Тип заполнения выбран решетчатый, что позволило оставить достаточно пустого пространства внутри детали. В обычной ситуации это уменьшает прочность, но сделано это было сознательно. В детали просверлено еще несколько отверстий, чтобы позволить эпоксидному клею проникнуть внутрь и укрепить ее.

Шаг 3. Нанесение стекловолокна и эпоксидного клея на первый проект

Это самая грязная часть работы. С эпоксидкой и стекловолокном работать сложно. Всё везде липнет так, что потом почти не отмоешь.

Сначала полоски стекловолоконной ткани были наклеены на обе половинки детали, чтобы они лучше скреплялись.

Затем всё было выложено на кусок нейлона, поскольку эпоксидная смола, к счастью, к нейлону прилипает не так смертельно. После этого эпоксидка была нанесена на поверхность детали, вырезан соответствующей формы и размера кусок стекловолоконной ткани, поверх которой был опять-таки нанесен эпоксидный клей. Клея было столько, что стекловолокно стало прозрачным.

Вся эта процедура повторилась для другой стороны детали, после чего смола день застывала. Даже немного больше, чтобы всё скрепилось намертво.

Шаг 4. Еще эпоксидки для дополнительного укрепления с боков

Решено было также добавить еще эпоксидного клея в специально предусмотренные для этого торцевые бороздки.

Шаг 5. Проект второй

При разработке первого проекта имелось в виду, что деталь через просверленные в ней дополнительные отверстия будет частично заполнена эпоксидной смолой, а снаружи ее будет держать пропитанное эпоксидкой стекловолокно. В процессе печати первой детали родилась идея смоделировать только ее оболочку, а внутри все вообще сделать только из эпоксидного клея и стекловолокна.

И вот, пока первый проект застывал, решено было приступить к моделированию второго. Хотелось сравнить оба варианта в плане прочности и легкости в изготовлении. Во втором проекте в заполнении двух фрагментов детали (для крепления нужно две части) был использован различный подход.

На фото видно, что второй проект – это пустая оболочка со стенками в 1 мм толщиной. Округлый фрагмент отделен от большего, чтобы упростить процесс заполнения. Его нужно потом, когда эпоксидка будет застывать, закрепить винтами.

Шаг 6. Заполнение второго проекта эпоксидкой и оптоволокном

Для начала было мелкими кусочками нарезано стекловолокно, и получившимися клочьями обе части детали заполнены чуть больше, чем наполовину. Затем нужно по каплям добавлять эпоксидный клей и немного придавливать обрезки, чтобы они хорошо пропитывались.

Шаг 7. Заполняем дальше проект 2. Фрагмент 1

Продолжаем капать и утаптывать, пока вся стеклоткань не пропитается, после чего добавляем еще обрезков стеклоткани, повторяя этот шаг до окончательного заполнения детали. Теперь закрепим винтами второй фрагмент детали. В конце концов уровень смеси эпоксидки и стекловолокна должен быть до краев.

Почти то же самое для меньшего, округлого фрагмента.

Шаг 8. Заполняем проект 2. Фрагмент 2

Для этого фрагмента применен несколько другой подход: деталь не заполнялась с самого начала наполовину. На дно был уложен только один слой стеклоткани, затем еще один – с перехлестом на края. Эти слои пропитывались эпоксидкой до тех пор, пока не стали полностью прозрачными, после чего на них один за другим укладывались и придавливались, чтобы впитали клей, следующие слои. Немного эпоксидки добавлялось через каждые 2-3 слоя.

Первый способ давал нам деталь, внутри которой больше эпоксидной смолы и чуть меньше стекловолоконной ткани. При втором способе в детали больше стекловолокна и меньше эпоксидки между слоями.

Шаг 9. Теперь всё должно застыть

Периодически детали проверялись, в образующиеся при впитывания смолы пустоты добавлялось еще смолы. Где надо, добавлялось стекловолокна. На полное застывание ушел примерно день. В продаже есть эпоксидные клеи, которые застывают быстрее, можно также добавить больше отвердителя, чтобы ускорить процесс. Мы, однако, этого не рекомендуем, потому что это только осложнит работу и будет мешать клею проникнуть во все углы.

Шаг 10. Сборка готового узла

Детали получились довольно неплохими, особенно по второму проекту. Крепление их на сумку прошло без проблем. Подошли отлично. Теперь нужно закрепить сумку на велосипед.

Шаг 11. Удаляем пластиковые части

Этот шаг на самом деле не предусматривался. Предполагалось просто использовать напечатанные на 3D-принтере и укрепленные детали. Но когда дело дошло до ошкуривания, напечатанная «кожица» просто стала отламываться по углам, остальное тоже снималось без проблем. «Кожица» эта никакой дополнительной прочности не давала, поэтому и была практически полностью снята, и деталь стала композитной эпоксидно-стекловолоконной.

Шаг 12. Итоги

великолепный результат, деталь прошла испытания

Деталь без проблем продержалась во время 20-дневной поездки по Швеции, Польше, Германии и Дании. Передняя сумка было все время до отказа заполнена едой, было пройдено немало ухабистых дорог. Детали прослужили на отлично и по-прежнему крепче камня.

Вот еще несколько полезных замечаний.

Интересно, что эпоксидка не очень хорошо прилипает к ABS. Именно поэтому дополнительные отверстия, через которые она будет проникать внутрь и скреплять конструкцию, просто обязательны.
Укреплять деталь снаружи гораздо сложнее, чем заполнять ее. Времени на первый вариант уходит масса, но заполненная деталь получается легче. Бесспорно, укрепленная деталь значительно прочнее, чем просто напечатанная и не укрепленная. Это легко проверить, если испытать на скручивание укрепленную и не укрепленную детали. Укрепленная подобна камню, обычная легко меняет форму.
Второй метод укрепления гораздо проще и дает гораздо более опрятный результат. После застывания смолы почти ничего не надо чистить. А то, что получилось, имеет крепость гранита!
Оба варианта заполнения при различных количествах стекловолокна дают одинаковое ощущение прочности и массивности. Однако тот, где волокна больше, теоретически и почти без сомнений должен выдерживать больший вес.
По второму проекту узел получается более тяжелым, поскольку внутри он полностью состоит из стекловолокна и эпоксидной смолы. Вес немного уменьшается после удаления окружающего пластика. При этом, впрочем, изменятся и размеры детали. Поэтому о размерах нужно подумать заблаговременно и учесть снятие пластика при моделировании.
Во втором проекте тоже можно предусмотреть желобки-бороздки и пустоты, тогда вес удастся снизить.

Перевод статьи Strengthening a 3D Printed Part с сайта Instructables.com

3dpt.ru

Вопросы и ответы по 3D-принтерам и 3D-печати

В данном разделе собраны все самые частые вопросы и ответы по 3D-принтерам и 3D-печати. Если в данном разделе или с помощью поиска по порталу вы не нашли ответ на интересующий вас вопрос - задайте его в блогах и получите ответы от участников сообщества: http://3dtoday.ru/questions/

Часто задаваемые вопросы

Купил 3D-принтер - что дальше?

3D-принтер не видит/не печатает STL файл

ответ: практически все 3D-принтеры не должны видеть или печатать STL файлы (хотя есть и исключения), так как данный тип файла содержит геометрию модели в виде сетки, полученную в результате полигонального моделирования или экспорта из CAD-программ. STL файлы загружаются в программу подготовки модели к печати (слайсер) и преобразуются в управляющий код (g-cоde) для принтера. Полученный в результате "слайсинга" файл и видит 3D-принтер. Подробности здесь

С помощью какой программы подготовить STL файл к печати?

ответ: для подготовки STL-файла к печати необходимо использовать слайсер - программу, с помощью которой вы задаете настройки печати модели для принтера. Такая программа (слайсер) может быть как распространенная и не привязанная к конкретному принтеру, к примеру Cura, slic3r, KISSlicer и др., так и индивидуальная для конкретного 3D-принтера (поставляется в комплекте с принтером). В данной программе задаётся множество параметров - скорость печати, толщина слоя, температура и многие другие. Информация по слайсерам здесь

Что такое 3D-принтер и как он работает?

Что такое кинематика 3D-принтера?

Что такое шаговые двигатели и драйверы?

Что такое прошивка 3D-принтера и куда она заливается?

Вопросы по дефектам и проблемам 3D-печати

Статьи по теме

Большинство вопросов и ответов даны в статьях. Просьба ознакомиться:

- Дефекты 3D печати - Попробуем ввести классификацию - 20 наиболее распространенных проблем 3D печати (Часть 1) - 20 наиболее распространенных проблем 3D печати (Часть 2)

Не давится PLA пластик и щелкает экструдер

ответ: Проблема в недостаточном охлаждении термобарьера экструдера.

На стенках при печати появляются волны.

ответ: волны на стенках, т.н. вобблинг (от wobble (англ.) колебания) связаны с наличием люфтов в механизмах перемещения принтера. В кинематиках типа Prusa вобблинг связан с нежестким соединением винтов оси Z с двигателями. Для решения этой проблемы в муфты, соединяющие винты и валы двигателя необходимо положить шарики от шарикоподшипников, а разрезную муфту установить в натяг.

В начале печати стол/каретка начинает стучать об стенку.

ответ: Для устранения проблемы необходимо проверить концевой выключатель, нажимается ли он кареткой/столом и целостность проводов выключателя.

Вопросы по адгезии (прилипанию модели к столу)

Пластик не прилипает к столу.

ответ: при печати на стеклянных поверхностях для улучшения адгезии необходимо применять различные клеи (например клей от The 3D или Picaso, можно использовать клей-карандаш или БФ-2). Печатать рекомендуется на стеклянных поверхностях (лучше зеркалах) из-за их ровной поверхности, обеспечивающей ровный первый слой.

Деталь при печати сильно прилипла, не получается снять ее со стола.

ответ: проблема связана с очень маленьким зазором при печати первого слоя, и он “вмазывается” в поверхность стекла. Необходимо увеличить зазор. А для удаления детали со стекла ее можно поместить в морозильную камеру холодильника.

При печати детали отгибает углы.

ответ: при печати делали необходимо ее закрывать от сквозняков. Отгибание углов связано с сильной усадкой материала при его охлаждении. Для равномерной усадки, которой обладают все пластики, необходимо поддерживать стабильную температуру с помощью термокамеры. Термокамерой может служить и коробка, которой можно накрыть принтер, так и установка дверцы в принтер.

Вопросы по расходным материалам

Как печатать PLA-пластиком

ответ: PLA-пластик имеет рабочие температуры печати от 200 до 230 градусов (зависит от состава материала, который использовал производитель). Если на вашем 3D-принтере подогреваемый стол, то дополнительных средств для прилипания модели к столу не требуется. Если у вас стол без подогрева или модель не прилипает к столу, то проверьте калибровку стола и воспользуйтесь средствами для адгезии (лак/клей для печати и др.).

Как печатать ABS-пластиком

ответ: ABS-пластик имеет рабочие температуры печати от 230 до 250 градусов (зависит от состава материала, который использовал производитель). Печать ABS-пластиком подразумевает наличие подогреваемого стола и средств для адгезии (лак/клей для печати, ABS-сок и др.).

У пластика неравномерный диаметр

ответ: Колебания диаметра более, чем на 0,05 мм считаются браком. В данном случае необходимо обратиться к компании-производителю с просьбой о замене катушки на качественную.

В пластике наблюдаются инородные включения.

ответ: это является браком, с данным дефектом необходимо обратиться к производителю. Такие дефекты могут привести к засорению сопла принтера.

При печати наблюдается запутывание пластика

ответ: так называемый нахлест связан с тем, что вы при эксплуатации расслабили намотку катушки, и верхние витки попали под нижние. Рекомендуем размотать часть катушки до места с равномерной намоткой и аккуратно намотать обратно, соблюдая натяжение.

Вреден ли АBS-пластик?

ответ: при печати ABS выделяет неприятный запах, и необходимо проветривать помещение. Вреда нет никакого, выделения не превышают ПДК (предельно допустимую концентрацию).

Почему при печати мягкими пластиками (Flex) через несколько слоев прекращается подача прутка?

ответ: если на вашем принтере система подачи прутка Bowden, то мягкие пластики встречают слишком сильное сопротивление при прохождении через трубку к печатающей головке. Попробуйте увеличить температуру сопла, чтобы сопротивление было минимальным.

Вопросы по сборке и калибровки 3D-принтера

Ось едет не в ту сторону

ответ: если перемещение происходит не в том направлении, то необходимо разъем шагового двигателя перевернуть на 180 градусов.

При замене драйверов шаговых двигателей с А4988 на DRV8825 нужно ли что-то менять в прошивке?

ответ: Если вы хотите использовать их с тем же делителем (1/16), то ничего не нужно. Если хотите использовать с делителем 1/32, то в прошивке необходимо в 2 раза увеличить число шагов на тех осях, где установлены эти драйвера. Так же, не забывайте о правильной регулировке тока драйвера.

После установки TMC2100/2208/2130 при печати происходят сдвиги слоев.

ответ: для данного типа драйверов необходимо хорошее охлаждение и достаточно точная регулировка напряжения Vref.

Вопросы по прошивке 3D-принтера