3D nyomtatás tippek és trükkök

3D nyomtatás blog


Fekete íjas tünde (elf) műgyantából

Egy magas részletezettségű, magas felbontású tünde mellszobrot találtam a thingiverse-en: https://www.thingiverse.com/thing:2314063. Ezt nyomtattam fekete Wanhao műgyantával 25 mikronon. Nagyon meg vagyok elégedve az eredménnyel, majdnem tökéletes lett a modell, egyedül a lelógó haj tincs egy része hiányzik, valószínűleg kevés volt az alátámasztás. Egyébként ezen kívül csak egy másik helyen kellett alátámasztást rakni, gyakorlatilag alátámasztás nélkül nyomtattam. Mindig meglepődök, mire képes a D7, pedig az ára nem horrorisztikus. És a Wanhao műgyantával is meg vagyok elégedve eddig, szép felbontásra képes, és igencsak gyors.

A műgyanta alapú 3D nyomtatás bemutatása a Wanhao Duplicator 7 segítségével

Ebben a bejegyzésben szeretném bemutatni a műgyanta alapú 3D nyomtatás néhány alapvető jellemzőjét és hogy mik a különbségek az FDM (szálolvasztós) 3D nyomtatókhoz képest.

Abban mindkét technológia megegyezik, hogy rétegről rétegre építi fel a tárgyat a 3D nyomtató egy előzetesen elkészített 3D modell alapján. Amiben viszont különböznek (a teljesség igénye nélkül), az a következő:

  • A műgyantás nyomtatók folyékony halmazállapotú alapanyaggal dolgoznak, és ezt köti meg (szilárdítja meg) az (UV) fény nyomtatás közben
  • Ezzel szemben az FDM nyomtatók egy fúvókán keresztül olvasztott műanyaggal hozzák létre a nyomtatandó tárgyat

Tehát más az alapanyag (folyékony műgyanta vs. szilárd polimerek, pl. PLA, ABS, stb.) és más a nyomtatási elv. 

Nyomtatási folyamat

A Wanhao Duplicator 7 egy folyékony műgyantát (resin) használó 3D nyomtató. Ez a fajta műgyanta UV fényre köt (kb. 405nm-es hullámhosszú fényre) és válik szilárd halmazállapotúvá. Az ilyen elvű nyomtatók (SLA, DLP, LCD, stb.) kicsit több elővigyázatosságot és körültekintést igényelnek. .

Az nyomtatási alapelv a következő: a nyomtató alján egy UV fény világítja át (A ábra) az ún. műgyanta-tálca alatt található LCD kijelzőt, ami felett a műgyanta-tálcában UV fényre kötő műgyanta van folyékony halmazállapotban. Az LCD kijelzőn megjelenik az adott tárgy rétegekre felbontott egyik rétege képként, amit az UV fény szilárd halmazállapotúra köt. Minden egyes réteg között van egy “leválasztási” (peeling) lépés, ami az elkészült réteget választja le a műgyanta-tálca ún. FEP fóliájáról. A tárgy így jön létre rétegről rétegre.

A Duplicator 7 – ellenben a legtöbb viasszal működő nyomtatóval, amelyek vagy lézert (SLA) vagy projektort (DLP) használnak – egy LCD kijelzőn jeleníti meg a tárgy egy-egy rétegét. Ez jóval nagyobb felbontást tesz lehetővé, mint pl. a DLP nyomtatók, ugyanakkor az LCD kicsit sérülékenyebb – erről bővebben később lesz szó.

Egy kicsit részletesebb leírás az SLA nyomatókról (de sok rész igaz az LCD-s nyomtatókra is): The Ultimate Guide to Stereolithography (SLA) 3D Printing

A munkaállomás helyes kiválasztása és biztonsági óvintézkedések

A műgyanta-alapú 3D nyomtatók használata és üzemeltetése több előkészületet és körültekintést igényel, mint egy egyszerű szálolvasztós (FDM) nyomtató, ezért nagyon fontos a munkaállomás (ahol a nyomtatót használni fogjuk) helyes kiválasztása. Kimondottan nem javasoljuk a nyomtatót (és a hozzá szükséges egyéb vegyszereket – lásd később) olyan helyen üzemeltetni, ahol pl. gyerekek is hozzáférhetnek. Maga a műgyanta (resin) sem teljesen veszélytelen vegyület, de pl. az elkészült tárgyak utókezelését hivatott egyéb vegyületek már azok (pl. izopropyl alkohol, lásd később).

Alapvetően a következőknek kéne megfelelnie a helynek, ahol lesz a nyomtató:

  1. UV fény mentes: ne süssön oda nagyon napfény közvetlenül, illetve az izzók is LED-esek legyenek, ne pl. kompakt fénycső vagy sima izzó
  2. Jól szellőző helység: a műgyantának (típustól is némileg függően) erős, de nem annyira kellemetlen szaga van. Néhányan fejfájásról is beszámolnak, nálam ez nem jellemző, de nálam egy külön szobában van, ahol sokszor szellőztetek
  3. A nyomtatónak nem árt, ha jól hozzáférhető helyen van és körülötte van hely mindenfélére, pl. a tárgy utókezelése is a nyomtató közelében legyen, hogy ne csöpögjön mindenfelé a műgyanta, stb. 
  4. A nyomtató, főleg a műgyanta és kiegészítők (pl. isopropyl alkohol) legyen jól elzárva, ha pl. gyerek is van a lakásban

Milyen gyorsan tud nyomtatni a nyomtató?

Ez több tényező függvénye:

  • Használt alapanyag (műgyanta) jellemzői: egyes műgyanták (típustól és/vagy színtől függően) más más, ún. levilágítási idővel dolgoznak, azaz hogy mennyi ideig kell egy réteget megvilágítani UV fénnyel, hogy megfelelően megkössön. 
  • Nyomtatási minőség (azaz a használt rétegvastagság, hogy milyen finom legyen a tárgy felülete): a Wanhao D7 akár 20 mikronnal (0.02mm-el) is tud nyomtatni, viszont természetesen ehhez több időre is van szükség

Egy általános példa, pl. a Wanhao saját műgyantájánál 50 mikronos rétegvastagság mellett kb. 10mp-ig tart egy réteg levilágítása és az egyéb mozgások. Ebből ki lehet számolni, hogy 1cm építési sebessége (ami ilyen rétegvastagságnál 200 réteg) körülbelül ~35 perc. A rétegvastagság növelésével vagy csökkentésével amúgy nem arányosan növekszik vagy csökken a szükséges levilágítási idő (cure time).

Kezdőknek ajánlható a műgyantás 3D nyomtató?

Nyugodt szívvel nem. Ezt a 3D nyomtatót első sorban hozzáértőknek ajánljuk! A műgyanta anyaggal dolgozó nyomtatók üzemeltetése és karbantartása megfelelő szakértelmet igényel, továbbá az anyagtulajdonságok miatt megfelelő körülményeket (UV fénymentes környezet, megfelelően kialakított munkaállomás). Így csak olyanoknak javasoljuk ezt 3D nyomtatót, akik tapasztaltak, és óvatosan és körültekintően tudnak bánni a szerkezettel és az elkészült tárgyakkal, amelyek sok esetben plusz utómunkát igényelnek (pl. isopropyl alkoholban való áztatást). Sok esetben a különböző műgyanták esetén kísérletezést igényel az optimális paraméterek (pl. levilágítási idő, stb.) megtalálása. Ajánlott a 3D nyomtatás technológiájának ismerete, pl. az FDM nyomtatásban tapasztalat. Továbbá fontos megjegyezni, hogy mindenképpen hagyjunk időt a technológia és a nyomtató megismerésére, ne vásároljunk olyan esetben, ha gyorsan, néhány napon belül kell bonyolult dolgokat kinyomtatnunk határidőre, és még nem ismerjük a technológiát.

Veszélyes a műgyanta?

A műgyanta, főleg folyékony halmazállapotban, veszélyes vegyületnek minősül, ezért megfelelő tárolási körülmények kellenek neki, hogy ne férhessen hozzá senki. Bőrirritációt okozhat (viszketés, kiütés), illetve szembe kerülve veszélyes. Néhány biztonsági adatlap (MSDS) az általunk forgalmazott gyantákról:

Mennyi műgyantát használ a gép egy tárgy nyomtatása során?

Ezt nehéz megmondani, tárgytól függ, de itt van egy példa: http://3dnyomtatas.blog.hu/2017/04/19/sok_darab_nyomtatasa_ugyanannyi_ido_alatt_mint_1_wanhao_d7_mugyantas_nyomtato. Ha konkrét modellel rendelkeznek, el tudják nekünk küldeni és mi meg tudjuk ez alapján becsülni a nyomtatási anyagmennyiséget.

Milyen minőségben nyomtat pl. a Duplicator 7?

Az elérhető függőleges irányú felbontás akár 20 mikron is lehet (0.02mm!), X/Y (vízszintes) irányban pedig körülbelül 50-60 mikron. Néhány általunk nyomtatott tárgyat lásd a blogunkon: http://3dnyomtatas.blog.hu/tags/Wanhao_D7

Ez az X/Y irányú felbontás egyéb iránt kb. 3x magasabb, mint pl. a Form 2 lézer pont átmérője (~150 mikron).

Mi értelme van akkor az FDM nyomtatónak?

Mindkét technológiának megvannak az előnyei és hátrányai is. Néhány ezek közül a teljesség igénye nélkül:

Szálolvasztós (FDM)

Előnyök

  • Nagyobb nyomtatási terület (pl. 200x200x180 a Duplicator i3 / 6 esetén)
  • Alapvetően erősebb / tartósabb tárgy
  • Átlagos körülmények is megfelelőek a nyomtató kezeléséhez
  • Némileg könnyebb kezelés és használat
  • Alacsonyabb alapanyag költség (~8000 Ft / kg vs. ~22000 Ft. / kg)

Hátrányok

  • Alacsonyabb részletezettség / felbontás / nyomtatási minőség
  • Nem kimondottan kiégetésre (ékszerészet, fogászat) való

Műgyantás (DLP/LCD/SLA)

Előnyök

  • Sokkal részletgazdagabb és magasabb minőség
  • Kiégethető anyagok

Hátrányok

  • Speciális körülmények szükségesek a nyomtató üzemeltetéséhez (UV fény mentes, elzárt terület, stb.)
  • Nehézkesebb használat
  • Magasabb alapanyag költség

Miben más a Duplicator 7, mint más műgyantás nyomtatók, pl. az SLA elvű Formlabs Form 2?

A Wanhao D7 az egyik legolcsóbb készen kapható műgyantás 3D nyomtató a piacon, nyomtatási minőségben viszont nem kell szégyenkeznie, sőt. Lásd a blogunkat:http://3dnyomtatas.blog.hu/tags/Wanhao_D7. Az egyik versenytárs, a Formlabs Form 2 ára bruttó ~1.3 millió forint, amiből 5db Wanhao D7-et lehetne vásárolni. A tisztesség kedvéért megjegyezzük, hogy a Form 2 felhasználói élményben és egyszerű használat terén jobb, mint a Wanhao D7, de hozzáértők kezében töredék áron tudunk ugyanolyan, vagy valamilyen szempontból még jobb minőségben nyomtatni (a D7 X/Y felbontása jobb, mint a Form 2-nek, aminek a lézer pont átmérője ~150 mikron, szemben a D7 ~50-60mikronos felbontásával). Továbbá a Duplicator 7 nagyon sok gyártó műgyantájával kompatibilis, a Form 2 műgyantái viszont kimondottan drágák...

A Form 2 más technológiát használ, egy lézer fény "rajzlolja" meg a tárgyat, de ebből következik néhány várható probléma, pl. a műgyanta tálcán lévő fólia / üveg a lézeres nyomtatónál egy idő után (akár 1 liter gyanta után) "ködössé" válhat, ezért cserére szorul, ami a Form 2 esetén szintén egy nagyobb összeg.

És általánosságban is igaz, hogy pl. a Form 2-höz a kellékek és egyéb kiegészítők, alkatrészek is jóval többe kerülnek.

SLA (Form2): egy lézer mechanika (galvo) irányítja a lézer fényét, és a pont levilágítás során köti meg a műgyantát.

LCD (D7): ez a technológia úgy működik, hogy egy nagyfelbontású (2560 x 1440) LCD kijelző mutatja az éppen nyomtatandó réteget, és az LCD kijelző alatt egy UV fényforrás található.

Baglyok - 5 méretben, 20 mikronos rétegvastagsággal

Most újra a piros színt (Fun To Do Standard Blend) vettem elő és nyomtattam egy már-már klasszikusnak számító modellt, a baglyot, különböző méretekben, a legkisebb egy 100 Ft-os érme 0-jában elfér (sajnos letört a talpazata leválasztás közben). Ezeket 20 mikronnal nyomtattam, és meg is látszik: szinte észrevehetetlen a rétegezettsége. A legnagyobb baglyot - hogy spóroljak a műgyantával - kiüregesítettem Meshmixer-rel és hagytam a fején egy lyukat, hogy legyen hol kifollyon a meg nem kötött anyag.

Hófehér madárka kalitka fülbevaló

A Fun To Do Snow White fehér műgyantával készült a fenti képen látható néhány kalitka, benne apró madárral. A legkisebb kalitka csupán 7mm magas. 30 mikronos rétegvastagsággal készült mindegyik. Elég meggyőző az eredmény, nem rossz egy 250e Ft-os géptől.

Kristálykoponyák miniatűr méretben

Kíváncsi voltam, hogy ugyanazt a tárgyat több méretben kinyomtatva, mennyire marad meg a tárgy részlete. Ehhez egy viszonylag nagy felbontású koponya modellt nyomtattam ki, ezt. A legnagyobb magassága 12mm-es volt, egy 7mm-es, a legkisebb pedig 5mm magas. A képeken látszik, hogy elég szép lett még a legkisebb is. A rétegvastagság 0.03mm volt (30 mikron).

1:120, 1:150, 1:220 autók és 1 Fallout emberke Wanhao D7-tel

A hétvége óta megint kísérleteztem a Wanhao D7-tel, és továbbra is meg kell állapítanom, hogy bizony nem semmi, milyen minőségre képes. Bár biztos csak nekem új, akik használtak korábban SLA vagy DLP 3D nyomtatót, mint pl. a Formlabs Form 1 vagy 2, azoknak nem lehet ez annyira újdonság, de nekem még az. 

30 mikronos rétegvastagságot használok mostanában, ami elég sokáig tart. Ezeknél az LCD (vagy DLP) 3D nyomtatóknál viszont az a jó (szemben pl. az SLA 3D nyomtatókkal), hogy kvázi konstans sebessége van az 1mm nyomtatási idejének, függetlenül attól, hogy pl. 1 gyűrűt vagy 10-et nyomtatunk. Autók:

Ahogy az első képen látszik, UV-s körömlakk szárítóval kísérletezem utómunka gyanánt.

És az emberke figura, 1:87-ben. Azért nem semmi, hogy még ilyen kis méretben is látszik a feltartott hüvelykujja. Bár nincs összehasonlítási alapom, de lehet, hogy ezt még a Form 2 sem tudja kinyomtatni, ott ugyanis a gyári specifikációk alapján a lézer pont átmérője 140 mikron, míg a Wanhao D7-nél az LCD kijelző méretéből és felbontásából adódóan olyan 50 mikron körül van a legkisebb nyomtatható pont.

 

 

 

 

30 mikronos rétegvastagság a Wanhao Duplicator 7 resin nyomtatóval

A hétvégén próbálgattam a 30 mikronos rétegvastagságot a Fun To Do Industrial Blend Clear műgyantával. Jelentem, tökéletesen működik. A tank modell kis elülső ágyújának vastagságán látszik, hogy milyen hihetetlen felbontásra képes X/Y irányban is a nyomtató! (Elméletileg ~50 mikron körül, ami még jobb is, mint a Formlabs Form2).

Megérkezett a Wanhao Duplicator 7 resin / műgyanta nyomtató!

Hosszú várakozás után megérkezett a legújabb Wanhao D7 3D nyomtató, ami UV fényrezisztens műgyantával (resin-nel) dolgozik. Káprázatos 35 mikronos rétegvastagsággal képes dolgozni (valószínűleg még ennél is kisebbet el lehet érni), X/Y irányban is 50 mikron körüli részletet tud nyomtatni. Nem rossz egy 249e Ft-os géptől.

Pár kicsomagolós kép

 

Próba nyomatok

 

A Fun To Do resin-jeivel dolgozok, amíg ideér a Wanhao-s resin (külön küldték szállítási okok miatt). A fenti tárgyak az Industrial Blend Clear anyaggal kerültek nyomtatásra.

Egy ilyen 3D nyomtató, mint a Duplicator 7, alkalmas ékszerészeti, fogászati, vagy más nagyon aprólékos és magas felbontást igénylő tárgyak 3D nyomtatására.

Hasonló tudású gépek, mint pl. a Formlabs Form 1 vagy Form 2, a Kudo3D Titan, Autodesk Ember, 3DSystems Projet 1200, Moonray, B9Creator, stb. mind a többszörösébe kerülnek a Duplicator 7-nek. Tehát egy újabb ár-érték arányban verhetetlen gépről van szó.

Fontos megemlíteni, hogy a D7 nem teljesen önálló gép: vagy egy HDMI/DisplayPort-os kijelzőt, a megfelelő felbontásban támogató notebook / számítógép kell hozzá, vagy egy Raspberry Pi-vel tudjuk vezérelni a gépet illetve a kijelzőjét. 

Már előrendelhető: https://3dnyomtato.shoppe.hu/collections/all/products/wanhao-duplicator-7-dlp-lcd-resin-3d-nyomtato. Várhatóan április végén / május elején érkezik az első szállítmány.

(Megjegyzés: ezt a gépet első sorban hozzáértőknek, vagy komolyabb szakértelemmel rendelkezőknek ajánljuk. A műgyanta kezelés és a műgyanta alapú gépek használata jelentősen különbözik és körülményesebb is bizonyos szempontból, mint egy FDM 3D nyomtatóé. Természetesen a géphez minden támogatást megadunk, de kellő körültekintést kíván egy műgyantás gép.)