3D nyomtatás tippek és trükkök

3D nyomtatás blog


Félbevágott katona

Egy hasznos trükköt tudok bemutatni ezen a katona fantasy modellen keresztül: sok esetben egy tárgynál el tudjuk kerülni az alátámasztás generálását, ha egyszerűen félbevágjuk egy megfelelő helyen a modellt. Nem mindig ilyen függőleges irányú "vágás" a megfelelő, van, amikor visszintesen érdemes kettészelni a modellt.

Kék PLA-val nyomtattam, 0.1mm-es rétegvastagsággal, 40mm/sec-en, Simplify3D-ben.

(Az élesszeműek kiszúrhatják, hogy a modellen vannak apró lyukak: ennek oka, hogy nem adtam meg elegendő "fedő" réteget (Top Solid Layers -- Simplify 3D-ben rétegszámot kell megadni szemben a Cura mm-ben megadott értékével, ez utóbbi jobb beállítás szerintem, mert mindig lesz egy fix vastagság). Minél kisebb a rétegvastagság, annál többet kell megadni, hogy rendesen lefedje a tárgy tetejét a nyomtató. Illetve kis rétegvastagságnál érdemes a kitöltési százalékot is emelni egy kicsit).

A vágást pl. a Netfabb Basic programmal lehet elvégezni:

Napi tipp: jaguár - darabolva

Egy ismerős kért egy Jaguar motorháztető díszt, amit el is küldött STL formátumban (valahol találta). A modell némi kihívást jelentett, mivel nagyon hosszan és nagyon "lankásan" emelkedik - hosszan "elnyúlik". Ehhez bizony nagyon sok alátámasztás kellett volna, aminek eltávolításával nem akartam vesződni. És itt jutott eszembe az a trükk, hogy sok esetben van rá lehetőség, hogy a modellt feldarabolva olyan részeket kapjunk, amiket már alátámasztás nélkül is minden további nélkül lehet nyomtatni. Így nézett volna ki a modell alátámasztással:

jagmw.png

A darabolást a netfabb nagyon nagy tudású modell szerkesztő (utófeldolgozó) program netfabb basic ingyenes változatával végeztem:

netfabb Basic 5.2 - sigle3.fabbproject 2014.08.13. 210455.jpg

A végeredmény szerintem magáért beszél: semmilyen alátámasztás nem kellett, és még gyorsabban is elkészült (az alátámasztás is egy plusz idő). Legvégül befújtam a metál festékkel. Az összeillesztésnél a ragasztás sajnos látszik még, mert nem vágtam le a tárgyasztallal való érintkezésénél lévő kicsit szétnyomódott plusz "perem" szerűséget.

És itt egy jó kis videó arról, hogyan lehet a netfabb-ban modelleket szeletelni. 

Napi tipp: alátámasztás eltávolítása (VH2 jármű)

Már nyomtattunk egyszer tankot, de most egy másik második világháborús járműnek, a vakondnak (Opel Maultier) ugrottam neki, szintén H0 méretarányban. Ugyanaz volt a felállás (szó szerint), ugyanis álló állapotban, support-tal (alátámasztással) nyomtattam. Elég sokat elpepecseltem az alátámasztások kikapírgálásával, kiszedésével (az egyik képen látszanak a célszerszámok), de végül elég jó lett szerintem az eredmény, főleg ha majd le lesz festve.

0.1mm-es rétegvastagsággal készült a jármű ezúttal, 70mm/sec-es sebességgel.

Pici dolgok - miniatűr szék - apró részletek és tárgyak 3D nyomtatása

Be kell vallanom, ettől a kísérlettől egy kicsit tartottam. No nem amiatt, hogy azt hittem, a fenti képeken látható tárgyat nem lehet kinyomtatni a nyomtatóval, inkább attól, hogy egy hosszas paraméter finomhangolás és kísérletezést követően jutok el a tökéletes eredményig. Örömmel jelenthetem (huh), hogy bizony a Makerware alapértelmezés szerinti beállításait és némi józan paraszti észt csatasorba állítva már a harmadik próbálkozásomat teljes siker koronázta...

Ennyi bevezető után egy kicsit bővebben arról, hogy mi is ennek a bejegyzésnek a témája: apró miniatűr nyomtatása, sok részlettel és vékony részekkel. A thingivers-en van egy PrettySmallThings nevű felhasználó, akinek mint a neve is mutatja, apró dolgokat tesz közzé. Itt megtaláljuk az összes általa feltöltött modellt: http://www.thingiverse.com/PrettySmallThings/designs/. Én ezek közül az 1:24 méretarányú Windsor székeket választottam, mert szerintem ez már elég jól demonstrálja, mire is képes a nyomtató (egy jól megtervezett modell esetén).

Ezt a széket választottam a 3 közül, mert ez tűnt a legbonyolultabbnak:

WindsorChairA_preview_featured.jpg

Látszik, milyen sok apró részlet van rajta, és mennyire vékonyak az egyes lábak / rácsok. Ezek nyomtatásához pontos nyomtatóra van szükség. Az első próba nem sikerült. Oka: a bal első láb elmozdult, és így nem lett szép az eredmény (lásd fenti galéria). Már az elején láttam, hogy az első korongot nem tökéletesen sík módon rakja le a nyomtató, de gondoltam, ez még nem lesz gond, mert elég sokáig "veszteg maradt" ez a láb. Tévedtem. Második esetben már jobb volt a helyzet, de ott meg az ülő résznél romlottak el a hidak (sok lelógó szál volt, nem volt tökéletes a híd). Oka: túl gyors sebesség. A harmadik kísérletet, lassabb sebességgel, és egy leheletnyi plusz hajlakk réteggel már siker koronázta: minden részletet tökéletesen kijött, semmi nem lóg le, stb... Ezeket a paramétereket használtam: zöld PLA, tárgyhűtő ventilátor (szerintem itt is fontos szerepe volt), 200 fokos extrúder, 60 fokos, hajlakkos tárgyasztal, 40mm/sec nyomtatási sebesség (80mm/sec mozgási). Rétegvastagságnak a készítő által javasolt 0.25mm-t használtam (a leírás szerint ezen a minőségen lettek optimalizálva a hidak és nincs rá garancia, hogy más rétegvastagságon is jól működnek). Ez az apró tárgy amúgy még ezen a sebességen is megvolt kb. 20 perc alatt.

Érdemes amúgy felhívni a figyelmet egy ötletes megoldásra, nevezetesen hogy a tervező már a modellbe illesztette, a lábak alá a jobb tapadást biztosító korongokat. Ez hasonló a már korábban ismertetett megoldással, amivel növelhetjük a tapadást, raft (alapháló) használata nélkül is. Ugye itt ezek a kis vékony lábak, ilyen korong nélkül alig érintkeznének a tárgyasztallal, így szinte biztosan, hogy elmozdulna a tárgy nagyon hamar, még nagyon jól kalibrált tárgyasztal szintezés és tökéletes tapadást biztosító felület esetén is. 

A nyomtatásról videó (a végén "bakiparádé" jelleggel az eset, amikor elmozdul a szék egyik lába, és ez persze utána már semmi jóra nem vezetett):

Összességében el lehet mondani, hogy a nyomtató számottevő finomhangolás nélkül is képes ilyen jellegű modelleket (ilyen vékony részleteket) minden további nélkül kinyomtatni, ha betartunk néhány egyszerű szabályt.

A tisztesség kedvéért viszont meg kell jegyeznem, hogy ez a modell, amit kiválasztattam, egy olyan tervező által lett elkészítve, aki nagyon jól tisztában van a 3D nyomtatás szabályaival és eleve ezeket figyelembe véve tervezte meg a tárgyat (pl. ennek is köszönhető, hogy ez a tárgy nem igényel alátámasztást (support-ot)). Egy későbbi bejegyzésben néhány ilyen modellezési "szabályt" illetve szempontot fel szeretnénk sorolni, de ez megint csak egy olyan téma, ami gyakorlattal és próbálgatással sajátítható el legjobban.

A másik fontos dolog, hogy az ilyen apró / vékony részleteket a legjobban PLA-val + PLA hűtő ventilátorral lehet legszebben nyomtatni.

Hidak nyomtatása - azaz nyomtatás a levegőben

A 3D nyomatásban van egy fogalom, a híd (bridge), ami azt jelenti, hogy bizonyos esetekben mégis lehetséges a levegőben nyomtatni dolgokat, alátámasztás nélkül is! Az előző bejegyzésben arról volt szó, hogyan lehet használni az alátámasztást (support), de erre nem mindig van szükség.

Példaként a Bridge torture test modellt választottam, ami így néz ki:

bridge1.jpg

Ez modell egy 5cm-es távolságot ível át. Elvileg ehhez supportot (alátámasztást) kéne használnunk, de ez nem szükséges, mivel az ilyen jellegű, két pont közötti, a tárgyasztallal tökéletesen párhuzamos átíveléseket a nyomtató igenis ki tudja nyomtatni, szinte tökéletesen. A sikerhez több dolog is kell. Elsősorban magának a modell szeletelő programnak, pl. a Makerware-nek kell tudnia észrevennie, hogy ez egy bridge (híd). Ha ez teljesül, akkor kicsit más útvonallal nyomtatja a tárgyat a nyomtató, mint ami a szokásos, lásd:

bridge2.jpg
Látszik, hogy az első híd réteg összes vonala íveket húz, és párhuzamos az ívvel. Ha merőleges volna az első réteg kitöltése (vagy 45 fokos, ahogy a Makerware alapból a kitöltési mintát létrehozza), akkor nem lehetne szépen hidat húzni, és ezeken a helyeken lelógó szállal találkoznánk. A Makerware viszont helyesen észlelte a bridge-et. Lássuk élőben, mi történik:

És képekben az eredmény:

Az utolsó két képen látszik, hogy elég jó az eredmény: alig "lóg" egy kicsit a híd alja, szinte tökéletesen párhuzamos. Ahhoz, hogy még ennél is jobb eredményt érjünk el, az alábbi szempontokat érdemes figyelembe venni:

  • Extrúder hőmérséklet: magasabb hőmérsékleten "folyósabb" a műanyag, ezért ha olyan tárgyat nyomtatunk, amiben híd van, érdemes csökkenteni az alapból használt hőmérsékletet 5-10 C fokkal. Erre egy megoldásként használhatjuk a nyomtató menüjét: nyomtatás közben ideiglenesen (a híd rész előtt nem sokkal) csökkenthetjük a hőmérsékletet (Change Temperature menüpont), amit a híd után visszaállíthatunk. Másik megoldás, hogy a slicer (Makerware, Skeinforge) haladó beállításainál külön hőmérsékletet tudunk megadni a híd részhez (erről esetleg később részletesen írunk, hogyan)
  • Használt anyag: azt mondják, hogy a PLA kevésbé alkalmas szép hidak képzésére, mert puhább marad szobahőmérsékleten. De ez a most bemutatott példa is PLA-t használ, 195C fokon extrúdálva
  • Sebesség: egyesek azt mondják, alacsonyabb sebességgel lehet jó hidakat húzni, mások a magasabb sebességre esküsznek. Én a 60mm/seces középsebességet használtam a példánál. Mindenesetre annyit érdemes tudni, hogy ez is egy paraméter, amit érdemes változtatni, ha nem kapunk jó eredményt.
  • Külső ventilátor használata: PLA esetén legalábbis ajánlott, hogy a húzott hidak még a húzás közben elég jól megszilárduljanak, ahogy kijönnek az extrúderből. PLA-hoz amúgy is erősen javasolt ez, lásd korábbi bejegyzésünk erről
  • Slicer finomhangolás: bizonyos dolgokat a slicer-ben is (a ReplicatorG Skeinforge-ban vagy a Makerware profilban) is át lehet állítani, amivel finomhangolhatjuk a híd esetén alkalmazott nyomtatási módot. Erről esetleg később bővebben is írunk

Látszik tehát, hogy a "tökéletes" híd elérése némi kísérletezést igényel (bár lehet, hogy már elsőre "beletrafálunk"), ezért javasoljuk, hogy ha nekiállunk, írjuk fel a használt paramétereket (sebesség, hőmérséklet, stb.) minden egyes próbanyomtathoz, hogy tudjuk, melyikkel érjük el a legjobb eredményt. Pl.:

2013-09-25_22.36.16_preview_featured.jpg

Nyomtatás alátámasztás: a kiszögellések kezelése

Bizonyos esetben a nyomtatandó tárgyon olyan kiszögellések / kilógó részek vannak, amelyek a levegőbe lógnak. Ezeket bizonyos határok felett fizikai képtelenség volna nyomtatni, mivel ezek a fajta nyomatók, mint a Wanhao Duplicator 4 vagy akár a Makerbot Replicator 2(x) rétegről rétegre hozzák létre a tárgyat, szabad levegőn.

Erre megoldás a slicerek (STL utasítás létrehozó programok), pl. a Makerware vagy ReplicatorG-ben található Skeinforge support algoritmusa, azaz egy olyan program, ami anélkül helyez el automatikusan a megfelelő részekre alátámasztást, hogy nekünk kéne a modellező programban ezzel foglalkoznunk. Ezek az algoritmusok elég jól működnek, hátránya viszont, hogy azon a részen, ahol az alátámasztás találkozik a nyomtatandó testtel, ott kicsit rosszabb lehet a külső felület minősége. De általában elég, ha egy hobbikéssel, illetve a nagyját először kézzel eltávolítjuk ezeknek az alátámasztásoknak, majd a maradékot lesmirglizzük illetve acetonnal (ABS esetén) felületkezeljük. A fenti képeken egy példa látható arra, hogyan néz ki egy ilyen nyomtatás a gyakorlatban (Stanford bunny - a 3D nyomtatás egyik "hello world" modellje). A Makerware-t használtam a nyomtatáshoz, sárga ABS felhasználásával. Az utolsó két képen látszik, hogy az alátámasztást eltávolítva még láthatóak voltak a nyomok, de kicsit felület kezelve egy acetonos ronggyal, szinte teljesen el lehetett tüntetni az illeszkedési pontoknál lévő hibákat.

Két kép a Makerware-ből: a nyomtatandó tárgy betöltve illetve a Makerware preview (előnézet) ablaka.

bunnymw0.jpg

bunnymw1.jpg

A Makerware-ben a generálásnál a Supports: Color Matched lehetőséget választottam.

A kinyomtatott tárgy képén látszik egy apró hiba, amit vétettem: nevezetesen, hogy bekapcsolva hagytam az amúgy csak PLA-hoz használandó ventilátort, ezért az egyik alátámasztás rész nem érintkezik a tárgyasztallal. Amúgy is lehet, hogy raft-tal (alaphálóval) kellett volna nyomtatni, mert ilyen kis felületen nehezen tapad az anyag a tárgyasztallal (ami amúgy egy üveglap + hajlakk kombó, 100 fokos hőmérsékletre fűtve az ABS miatt).

További lehetőségek és tippek

Érdemes megjegyezni, hogy nem minden esetben szükséges a support (alátámasztás), még akkor sem, ha amúgy maga a program generálna ilyet. Itt van két példa egy tárgynál (túlméretezett Legó figura). A csipő és a fej esetén is azt javasolta a készítő, hogy használjunk alátámasztást, de én PLA-t használtam egy erős ventilátorral (lásd előző Napi tipp bejegyzésünk) és úgy döntöttem, hogy a fejhez nem kell alátámasztás. Látható, hogy szép lett így is az eredmény.

Összességében elmondható, hogy annak eldöntése, hogy kell-e alátámasztás vagy sem, a gyakorlattal jön. Pl. nekem elég jól ki sikerült nyomtatni a fenti példánál használt nyulat alátámasztás nélkül is, csak a fülénél lett néhány lelógó szál, amit ugyanúgy el tudtam távolítani egy hobbi késsel. Függ az anyagtól, sebességtől, és sok minden mástól.

Egy másik cikkben később bemutatjuk, hogy a Makerware képes arra pl., hogy két különböző anyagot (így extrúdert) használjon az alátámasztás és a fő test nyomtatásához. Vannak anyagok (pl. HIPS vagy PVA), amelyek oldhatóak, így elvileg remek támaszték anyagok. Ezek kipróbálása és bemutatása tehát egy másik cikk témája lesz.

Az alátámasztás növeli a nyomtatási időt és a felhasznált anyag mennyiséget, így érdemes mérlegelni a használatát. Továbbá néhány esetben megoldható, hogy a tárgy forgatásával kiküszöböljük az alátámasztás szükségességét. Másik gyakran használt megoldás, amivel kiküszöbölhetjük az alátámasztást, hogy feldaraboljuk a testet kisebb darabokra, amelyek darabonként és megfelelő szögben elforgatva már simán nyomtathatók (persze ezután a daraboka össze kell ragasztani). Ez utóbbira egy jó példa a Milói Vénusz szobor modell a thingiversen.

Végezetül egy kicsit más jellegű megoldásról is ejtenénk egy szót, nevezetesen, hogy az alátámasztást a modellező program használatával hozzuk létre. Erre alkalmas az ingyenes Meshmixer ilyen funkciója. További információ erről:

Lehet, hogy később erről a programról is írunk egy cikket.