что печатать на фотополимерном принтере
Фотополимеры для 3D-печати: советы и инструкция по применению
Рассказываем о применении фотополимеров для 3D-печати, их преимуществах и тонкостях работы с ними, даем детальную инструкцию — подробный мануал, пошаговый гайд для печати, который поможет понять, сложно ли печатать 3D-объекты на фотополимерных 3D-принтерах.
Узнайте больше из статьи.
Содержание
Что такое 3D-печать фотополимерами
В сравнении с другими видами 3D-печати фотополимерная печать обладает рядом преимуществ, из которых наиболее существенными являются следующие:
Возможность изготавливать геометрически сложные объекты с большим количеством мелких деталей.
Идеально гладкие поверхности напечатанных объектов.
Большой выбор материалов для 3D-печати с различными свойствами.
Превосходные физико-механические свойства принтов, обеспечивающие простоту их последующей обработки – склеивания, шлифовки, окрашивания и т.п.
Однако, в течение длительного времени оборудование для фотополимерной печати отличалось высокой ценой и было доступно лишь профессионалам.
Благодаря стремительному прогрессу оптоэлектроники, в последние два-три года стоимость оборудования резко снизилась. Сочетание низкой цены и высокого качества печати обеспечило фотополимерным принтерам широкую популярность, а производители, в первую очередь китайские, наводнили рынок разнообразными моделями – от промышленных до настольных.
Фотополимерные принтеры сильно отличаются от ставших уже привычными FDM-принтеров. А поскольку число их непрерывно растёт, возникла необходимость уделить внимание вопросам, связанным с подготовкой файлов, постпечатной обработкой принтов и обеспечением безопасности.
Подготовка файлов
Заполнение модели
При работе с фотополимерными принтерами необходимо иметь в виду, что они не способны автоматически производить «заполнение» внутреннего пространства моделей так, как это делает FDM-принтер. К примеру, сфера будет распечатана как сплошной шар, что сделает модель чрезвычайно массивной и обернётся напрасной тратой смолы и трудностями с отверждением. Поэтому файлы, описывающие пустотелые модели, требуют специальной обработки, производить которую удобнее всего при помощи программы Meshmixer.
Правильная ориентация
Фотополимерная печать обеспечивает лучшее качество тогда, когда плоскость создания слоев не совпадает с плоскостями объекта, то есть располагать его надо под некоторым углом.
Это отличается от того, к чему вы привыкли при использовании FDM-принтеров, и об этом надо помнить.
Выбор фотополимера
Ещё совсем недавно рынок фотополимерных смол был почти полностью занят китайскими производителями. Фотополимеры, производимые в США и Европе, располагались в сегментах “верхний” и “верхний-средний” и были мало доступны отечественному потребителю.
В последнее время на российском рынке появились качественные смолы отечественного производства, в том числе нижегородской компании “3Д Аддитивные технологии” под торговой маркой Gorky Liquid.
Не уступая китайским фотополимерам по таким показателям, как цена, удобство печати и качество принтов, они резко выделяются практически полным отсутствием запаха. Полная информация о фотополимерных смолах Gorky Liquid – на сайте производителя.
Подготовка принтера
При извлечении принта капли смолы часто попадают и на принтер и окружающие поверхности. Чтобы минимизировать возможный ущерб, рекомендуется перед заливкой фотополимерной смолы в кювету установить принтер в какую-нибудь достаточно большую ёмкость с низкими краями. Дешевый обеденный поднос или противень – достаточная страховка на случай, если что-то пойдет не так. Даже если смола выплеснется из кюветы и вытечет из принтера, дальше подставки она не попадёт.
Постпечатная обработка принта
Выбор растворителя
После окончания печати полученную модель необходимо очистить от неотверждённой смолы, которой она покрыта. Для этого вам понадобится растворитель. Лучшим растворителем для фотополимерных смол является изопропиловый спирт. Он низкотоксичен, относительно малолетуч и легко доступен, поскольку, в отличие от этилового спирта, не является объектом государственного регулирования.
Выбор инвентаря
Для очистки принта используйте пластиковую ёмкость (например, какой-нибудь контейнер Tupperware) и сито. Распечатанная модель должна помещаться в сито, а сито – в ёмкость таким образом, чтобы растворитель, налитый в неё, покрывал модель полностью.
Комплект поставки любого фотополимерного принтера содержит пластмассовый шпатель – для снятия принта с платформы. Однако, опыт показывает, что режущие кромки пластмассовых шпателей редко обладают остротой достаточной для того, чтобы снять принт без повреждений. Поэтому лучше использовать металлическим шпатель – обычный строительный шпатель, который можно приобрести в любом магазине стройтоваров.
Очистка принта
После того, как процесс печати закончится и платформа с готовым принтом будет приведена в крайнее верхнее положение, подождите несколько минут, чтобы излишки смолы стекли с принта и платформы. После этого поднимите защитный экран принтера и отсоедините платформу.
Держа платформу с принтом одной рукой, другой рукой, при помощи шпателя, отделите принт от платформы и сбросьте его в сито, расположенное в ёмкости, наполненной растворителем. После этого платформу лучше всего установить обратно в принтер – чтобы ничего не испачкать оставшейся на ней смолой.
В течение двух-трёх минут аккуратно встряхивайте сито, не вынимая его из растворителя. Убедившись, что остатки смолы полностью растворились, выньте принт из сита. Очищенный принт полностью готов к заключительной операции – ультрафиолетовому отверждению.
Отверждение принта
Для отверждение изделий из фотополимерных смол используются ультрафиолетовые камеры. Достаточно поместить принт в камеру и подвергнуть его облучению в течение 3-5 минут.
В Интернете можно встретить совет использовать для отверждения принтов солнечный свет. Однако, это возможно лишь там, где УФ-индекс достаточно высок – в экваториальной и субэкваториальной зонах. Кроме того, под действием солнечных лучей не успевший затвердеть материал принта сильно разогревается, что может привести к его деформации.
Для умеренных широт характерны низкие показатели УФ-индекса, поэтому в России альтернативы УФ-камере нет.
Вопросы безопасности
Пожарная безопасность
Изопропиловый спирт образует с воздухом взрывоопасные смеси и легко воспламеняется. Фотополимеры обычно негорючи, но при нагревании выделяют газообразные вещества, обладающие токсическим действием. Поэтому все работы, связанные с фотополимерной печатью, необходимо проводить вдали от источников тепла, искр и открытого пламени, в хорошо проветриваемом помещении.
Защита кожи
Фотополимерные смолы токсичны. Вдобавок, они обладают умеренной вязкостью, легко разбрызгиваются и мгновенно прилипают к любой поверхности, на какую попадут. Поэтому работать со смолой следует в перчатках и закрытой одежде. При попадании состава на кожу, его следует смыть большим количеством воды. В случае возникновения покраснения или выраженного ожога обратитесь к врачу.
Смола, попавшая на перчатки, застывает очень медленно и продолжает пачкать всё, к чему вы прикасаетесь. Внимательно следите за тем, чтобы после извлечения модели из принтера не трогать ни одежды, ни посторонних предметов. Как только необходимость в перчатках отпадёт, сразу снимите их, выворачивая наизнанку.
Каждую пару следует использовать лишь один раз. Не экономьте – лучше сменить одноразовые перчатки, чем тратить время и силы на очистку одежды, стола и т.д.
Защита глаз
В процессе фотополимерной печати вы имеете дело со смолами и изопропиловым спиртом. Попадание в глаз каждого из этих веществ болезненно и представляет немалую опасность для зрения. Поэтому защитные очки совершенно необходимы.
При попадании смолы или спирта в глаза следует осторожно промыть их водой в течение нескольких минут. При длительном покраснении и/или сохранении неприятных ощущений — обратиться за медицинской помощью.
Защита органов дыхания
Изопропиловый спирт летуч и обладает резким характерным запахом. Фотополимеры имеют различные запахи – от практически неощутимых до чрезвычайно сильных, однако все они включают летучие компоненты, вредные для здоровья. Поэтому и печать, и очистку принтов следует производить только в хорошо проветриваемых помещениях, желательно с принудительной вытяжкой.
При появлении симптомов отравления – головокружения, головной боли, тошноты – немедленно покиньте помещение и выйдите на свежий воздух. При длительном сохранении указанных симптомов обратитесь к врачу.
Защита окружающей среды
Компоненты фотополимеров повышают уровень рН в окружающей среде, что уменьшает интенсивность круговорота органических веществ в системе почва-растение, а при попадании в воду нарушает процессы самоочищения водоемов и оказывает губительное действие на их обитателей — рыбу, фитопланктон, водоросли и т.д. Поэтому, после очистки принта, не следует сливать использованный растворитель в канализацию. Проще всего слить его в какую-нибудь ненужную ёмкость и дать спирту испариться. На стенках ёмкости останется тонкая плёнка смолы, которая быстро затвердеет, после чего ёмкость можно утилизировать вместе с прочими твёрдыми бытовыми отходами.
Образцы печати
Заключение
3D-печать фотополимерами обеспечивает большую точность и прочность, чем привычная домашняя FDM-печать пластиковым филаментом, хоть и в несколько меньших масштабах. Также она требует аккуратного обращения с жидким сырьем и некоторых навыков.
Следуя несложным правилам и советам из этой статьи, вы сможете быстро ее освоить и создавать высокоточные объекты с гладкой поверхностью, избежав многих ошибок начинающих.
Купите фотополимерные смолы для 3D-печати в Top 3D Shop — получите гарантированно качественное оригинальное сырье от известного производителя по разумной цене.
SLA/DLP/LCD технология 3D печати и ее применение
Фотополимерная печать обычно ассоциируется с изящными, миниатюрными изделиями. Ведь именно фотополимерные принтеры приходят на помощь если нужно изготовить небольшую, но детализированную модель.
Принцип работы
В качестве “отвердителя” используется лазерный луч, который при помощи зеркал фокусируется на нужной точке. Луч последовательно “рисует” срез модели. Так постепенно, слой за слоем, на рабочем столе “выращивается” модель.
Принцип работы SLA технологии
Модель принтера с верхним положением стола
Это самая популярное решение для настольных моделей SLA принтеров.
Модуль с лазером располагается в верхней части принтера над ванной с полимером, а печатный стол, во время печати, постепенно опускается вниз, погружаясь в смолу.
Промышленный SLA с нижним расположением стола
Плюсы
Высокая точность. Такой аппарат не уступает в точности профессиональным ювелирным ЧПУ станкам
Идеальное качество поверхности. Самые миниатюрные модели выглядят монолитными. Слоев не видно даже при большом увеличении.
Минусы
Высокая стоимость 3D принтера. SLA аппараты очень требовательны к качеству комплектующих, поэтому ценник на такие модели начинается от 220 000 рублей.
Медленная скорость печати по сравнению с DLP и LCD технологией.
Пример печати
Сердечная мышца, напечатанная на Formlabs Form 3
Кольца, напечатанные при помощи SLA технологии
Статуэтка-бабочка, напечатанная на Formlabs Form 3
Прототип лопаты для уборки снега. Изготовлен на Formlabs Form 3L
Лучшие SLA принтеры
Лидером в производстве SLA принтеров является фирма Formlabs. В линейке Formlabs можно найти как небольшие настольные модели, так и профессиональные станки с большой областью печати.
Разрешение XY: 25 мкм
Размер лазерного пятна: 85 мкм
Мощность лазера: Один лазер мощностью 250 мВт
Размер рабочей области: 14,5 × 14,5 × 18,5 см
Толщина слоя: 25 – 300 мкм
Этот принтер можно сравнить с небольшим профессиональным станком. Несмотря на небольшие габариты, он с легкостью справится с самыми сложными моделями.
Разрешение XY: 25 мкм
Размер лазерного пятна: 85 мкм
Мощность лазера: Один лазер мощностью 250 мВт
Размер рабочей области: 33,5 × 20 × 30 см
Толщина слоя: 25 – 300 мкм
Этот принтер позволяет печатать крупноформатные модели или быстро изготавливать небольшие партии изделий.
C появлением более быстрых и бюджетных технологий, SLA принтеры стали менее популярны. В основном их используют на производствах с высокими требованиями к качеству и стабильности печати.
DLP технология опирается на принципы SLA, но в качестве источника УФ-излучения используется не лазер, а проектор.
Принцип работы
В качестве материала используется фотополимерная смола, но в отличии от SLA источником света является не луч, а DLP- проектор. Это существенно ускорило печать, ведь проектор, в отличие от луча, засвечивает сразу весь слой.
Принцип работы DLP технологии
Проектор располагается в нижней части принтера, под емкостью с фотополимером. Низ емкости обычно сделан из прозрачной, износостойкой пленки. Такая пленка хорошо пропускает УФ-излучение, к ней практически ничего не прилипает, а если она порвется ее можно легко заменить.
Плюсы
Средний ценовой сегмент. По сравнению с SLA выбор моделей больше, стоимость начинается от 200 000 рублей.
Минусы
Менее точный. Некоторые модели уступают по точности SLA аппаратам. Это визуально не заметно на готовом изделии, но может стать неприятным сюрпризом там, где требуется идеальная точность.
Возможна паразитная засветка. Из-за засветки всего слоя за раз может возникать паразитная засветка смолы.
Пример печати
Партия колец, напечатанная при помощи DLP технологии
Образцы колец, напечатанные на FlashForge Hunter
Реквизит для миниатюр 28 мм
Лучшие DLP принтеры
Разрешение XY: 0,0625 мм
Скорость печати: 10 мм/ч
Источник света: 405 нм LED
Размер рабочей области: 120х67,5х150 мм
Толщина слоя: 0,025-0,05 мм
Фирма FlashForge славится качеством своих принтеров. Hunter не стал исключением. Получилась хорошая “рабочая лошадка” способная решать разнообразные задачи.
DLP технология используется все реже. Ее упорно вытесняют более доступные 3D-принтеры, работающие по LCD технологии.
Первые LCD принтеры обладали рядом неприятных детских болячек (неравномерная засветка рабочей области и т.д), которые со временем удалось решить или компенсировать. С развитием технологии, помимо моделей для домашнего использования, появились аппараты, которые по точности не уступают DLP и могут использоваться для производственных задач.
Принцип работы
Технология почти полностью копирует DLP, только вместо проектора используются светодиоды. Под ванночкой располагается ЖК дисплей (похожий на дисплей смартфона или планшета), который затемняется в некоторых местах, пропуская свет только в нужных местах.
Принцип работы LCD технологии
Поскольку модуль с экраном и светодиодами располагается в нижней части принтера, то дно емкости под смолу прозрачное. Как и в DLP, обычно используют прозрачную пленку.
Плюсы
Дешевые аппараты. Использование светодиодов в связке с ЖК дисплеем позволяет сильно удешевить стоимость 3D принтера. Стоимость некоторых моделей начинается от 14 000 рублей.
Недорогие расходники и запчасти.
Большой выбор моделей. Можно легко подобрать модель для любой задачи.
Минусы
Менее точный. Бюджетные модели хорошо подойдут для печати миниатюр или статуэток, но их точности может быть недостаточно для, например, ювелирных изделий.
Возможна паразитная засветка. Как и в DLP технологии засвечивается сразу весь слой, это может приводить к паразитной засветке.
Качество печати может быть не одинаковое на всей области печати. Поскольку в качестве УФ источника используется массив светодиодов, а не один источник света, рабочая область может подсвечиваться неравномерно. Эту проблему можно решить программно или физически.
Скорость печати ниже DLP. Светодиоды светят “слабее” проектора, поэтому время засветки слоя немного больше, но все равно LCD принтер печатает быстрее SLA.
Пример печати
Небольшая миниатюра, изготовленная на Anycubic Photon Mono
Тролль, напечатанный на LCD аппарате
Шины для РУ модели, изготовленные из мягкого полимера
Модель замка, изготовленная на Phrozen Sonic Mini 4K
Статуэтка, изготовленная на Anycubic Photon Zero
Тролль, напечатанный на LCD принтере
Лучшие LCD принтеры
Разрешение LCD-дисплея: 854х480 px
Точность позиционирования по оси XY: 0.1155 мм
Длина УФ волны: 405 нм
Размер рабочей области: 97х54х150 мм
Толщина слоя: 0.01-0.2 мм
Бюджетная модель, ориентированная на домашнее использование. Хорошо подойдет для домашнего использования.
Anycubic Photon Mono
Разрешение LCD-дисплея: 2560х1620 (2K)
Точность позиционирования по оси XY: 0.051 мм
Длина УФ волны: 405 нм
Размер рабочей области: 130х80х165 мм
Толщина слоя: 0.01-0.15 мм
Anycubic Photon Mono уже более серьезный аппарат. Благодаря LCD дисплею большего разрешения удалось повысить точность и качество готовых моделей.
Phrozen Sonic Mini 4K
Разрешение LCD-дисплея: 6.1″ 4K Mono LCD
Точность позиционирования по оси XY: 35 микрон
Длина УФ волны: 405 нм
Размер рабочей области: 134х75х130 мм
Толщина слоя: 0.01-0.30 мм
Моно LCD матрица, с высоким разрешением, позволяет печатать очень быстро и точно.
Разрешение LCD-дисплея: 6.3″ 2K HD
Точность позиционирования по оси XY: 0.055 мм
Длина УФ волны: 405-410 нм
Размер рабочей области: 140х78х200 мм
Толщина слоя: 35-100 микрон
Увеличенная рабочая область позволяет изготавливать больше моделей за раз, а специальная УФ-LED матрица обеспечивает однородность засветки.
LCD принтеры успешно захватывают рынок вытесняя более дорогие DLP и SLA принтеры. Этому конечно способствует их доступность и большое разнообразие моделей.
Сфера применения
В стоматологии очень важна точность. Небольшое искажение даже в 0,1 мм может сделать кропотливую работу, по изготовлению коронки или протеза, бесполезной.
Элайнер, изготовленный при помощи 3D печати
Помимо точности принтера важную роль играет выбранный материал. Нужно использовать специальные смолы с небольшим процентом усадки.
Весь потенциал фотополимерных принтеров раскрывается в ювелирной отрасли. Помимо точности очень важна детализация и идеальное качество поверхности.
Кольцо, изготовленное из выжигаемого фотополимера
От модели до готового изделия
Раньше такие изделия приходилось очень кропотливо вырезать вручную или изготавливать на высокоточных ЧПУ станках из воска. Теперь достаточно сделать цифровую модель и при помощи принтера и выжигаемой смолы, быстро изготовить необходимое количество изделий готовых к отливке.
Печать прототипов, изготовление мастер моделей и т.д.
Шлем и другие прототипы, изготовленные на фотополимерном принтере
Не для всего подойдет FDM технология. Иногда нужно быстро изготовить макет будущего изделия с гладкой поверхностью, профессиональные фотополимерные принтеры легко справятся с этой задачей.
Доступные фотополимерные принтеры стали большим подспорьем для любителей миниатюр. Гораздо проще смоделировать и распечатать 28 мм фигурку любимого героя, чем долго и кропотливо изготавливать ее вручную.
Советский мотоциклист в масштабе 28мм
“Запчасти” для миниатюры 28мм
А большие декоративные статуэтки получаются более аккуратными, по сравнению с FDM печатью. После LCD принтера не придется долго вышкуривать модель, чтобы сгладить слои.
Для больших и схематичных макетов можно использовать FDM принтеры, но их точности недостаточно для изготовления небольших деталей. Имея 3D модель можно быстро изготовить очень точный и подробный макет здания или целого квартала.
Макет статуи В.И. Ленина
Напечатанный и покрашенный макет здания
Итоги
Несмотря на все плюсы фотополимерных принтеров, есть небольшие нюансы которые являются общими для всех технологий.
Промывка модели. После печати модель нужно промыть от остатков смолы. Лучший способ это ультразвуковая ванночка со спиртом, иногда можно обойтись стаканчиком с изопропиловым спиртом и кисточкой.
“Дозасветка” в уф-камере. После промывки модель нужно “дозасветить” в УФ-камере, иначе полимер не наберет заявленную производителем прочность.
Для засветки модели можно использовать обычную УФ лампу или аппарат для маникюра. Они обойдутся дешевле профессиональных сушилок, хоть и времени для “дозасветки” может понадобится больше. Перед покупкой убедитесь, что лампы светят в нужном УФ спектре.
Прочность полимеров. Несмотря на огромное разнообразие смол, они все же уступают по прочности пластиковым нитям которые используют FDM принтеры. Исключение составляют некоторые узкоспециализированные смолы.
Для некоторых эти нюансы могут стать существенными минусами, но несмотря на это фотополимерные принтеры находят применение, как в качестве домашних принтеров, так и в качестве рабочих станков в разных областях.
Ключевые принципы 3D-печати на фотополимерном принтере
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Статья относится к принтерам:
Новички 3D печати на фотополимерных 3D принтерах часто сталкиваются с проблемой, когда в результате печати получают только опорные конструкции вместо намеченного объекта. Мы рассмотрим эту проблему 3D-печати и попробуем дать некоторые советы.
Итак, давайте разберемся зачем вообще нужны поддержки?
1) Навесы. Очевидно, что нависающие структуры необходимо поддерживать. Это довольно часто встречается в большинстве технологий 3D-печати, а не только в DLP/SLA.
2) Правильная геометрия. Если изначально модель не прикрепляется к столу, многие печатники увеличивают время засветки базовых слоев и довольно распространено избыточное отверждение начальных слоев объекта для лучшей адгезии к пластине. Это приводит к появлению видимых линий слоев и более толстых участков в нижней части из-за увеличения времени засветки. Чтобы избежать этого, объект размещают на поддержках.
3) Сохранение равномерной площади поперечного сечения. Важно сохранить равномерный переход площади поперечного сечения слоев. Это поможет избежать видимых линий слоев. Чтобы достичь этого, необходимо использовать различные ориентации. Обычно при их использовании нужны опоры для удержания объекта на месте.
4) Получение правильных размеров. Самые популярные DLP принтеры, такие как Anycubic Photon S, Wanhao D7 Plus, 3D Artel Zobu и другие, имеют лоток для смолы на дне которого FEP пленка. После отверждения слоя, физические силы создают высокое напряжение на отпечатанном объекте. Это может привести к различным деформациям, неправильным размерам, сбоям и т.д. Поддерживая объект, вы можете уменьшить вероятность отказов.
1. Более толстые опоры