3D-принтеры со смолой и филаментом: что лучше?
Джош Хендриксон
Если вы думаете о покупке 3D-принтера, вы можете быть удивлены, обнаружив, что существует два разных типа 3D-принтеров: моделирование методом наплавления (FDM) и полимерный. В то время как оба используют пластик для создания 3D-отпечатков, которые вы должны получить, зависит от нескольких факторов: от того, что и где вы будете печатать, до того, сколько возни после печати вы готовы сделать. Давайте посмотрим поближе.
Аддитивное производство — многослойный пирог 3D-печати
Большая часть 3D-печати, особенно на уровне любителей или прототипов, создается с помощью процесса, называемого аддитивным производством. Хотя это звучит сложно, на самом деле это просто технический термин для создания объекта путем печати очень тонких слоев, один поверх другого, для создания желаемого отпечатка. Это верно независимо от того, используется ли процесс FDM (изготовление методом наплавления), иногда называемый печатью FFF (изготовление методом наплавления), или стереолитографией с использованием жидкой пластиковой смолы, которая затвердевает под воздействием ультрафиолетового света определенной частоты. Если вы думаете о торте, состоящем из слоев, а не просто о куске торта, у вас есть идея.
Принтеры FDM — создание объекта из рулона пластика
Принтер FDM укладывает один слой поверх другого. sadedesign/Shutterstock.com
3D-печать FDM в настоящее время является самой популярной формой 3D-печати с низкой и средней ценой, хотя ситуация меняется, поскольку рынок заполонили недорогие полимерные принтеры. FDM-печать использует рулон тонкого нитевидного пластика диаметром 1,75 мм или 3 мм, причем 1,75 мм является наиболее популярным. Термопластичная нить поставляется на пластиковой катушке. Катушка самого популярного размера содержит 1 кг нити. Практически ни один поставщик на самом деле не говорит вам, какой длины нить накала, только ее вес. Это нормально, потому что большинство программ для слайсеров, которые преобразуют модель 3D-объекта в Gcode, который сообщает принтеру, где и как печатать каждый слой, часто сообщают вам, сколько нити в метрах или футах потребуется для объекта.
Нити для 3D-принтеров FDM доступны из различных материалов, каждый из которых больше подходит для печати различных типов объектов. Наиболее популярным и простым в использовании с точки зрения указания таких факторов, как температура экструдера и другие параметры, является PLA (полимолочная кислота), который является биоразлагаемым, не имеет запаха и не требует для приклеивания нагретой платформы сборки. Кроме того, как правило, он немного дешевле, чем другие материалы накаливания.
ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) — еще одна популярная нить, которая обычно является более прочным и долговечным материалом, чем PLA. Он также немного требовательнее к параметрам печати, чем PLA, поскольку для достижения наилучших результатов и предотвращения коробления требуется более высокая температура экструдера и нагретая рабочая пластина. Другие материалы, такие как PETG (полиэтилентерефталат). TPU (термопластичный полиуретан), нейлон и другие материалы, такие как нить, которая содержит наполнители, такие как металлические или древесные волокна, также широко распространены и позволяют печатать объекты, которые выглядят как металл, дерево или даже углеродное волокно.
Фактический процесс печати филаментной печатью можно представить как клеевой пистолет, который перемещается в трех измерениях. Модуль экструдера разматывает пластиковую нить и подает ее в горячий конец (который иногда встроен в экструдер), где она расплавляется и вытесняется из металлического сопла. Горячий конец перемещается по трем направлениям: по оси X (из стороны в сторону), по оси Y (спереди и сзади) и по оси Z (вверх и вниз). В некоторых принтерах движется горячий конец, а в некоторых платформа сборки перемещается по осям X и Y, а горячий конец перемещается по оси Z. Конечным результатом в любом случае является то, что тонкая линия расплавленной нити укладывается сначала на платформу построения для первого слоя, затем поверх каждого предыдущего слоя, создавая печатный объект слой за слоем, пока объект закончен.
При работе с FDM-принтером следует учитывать, какие типы нитей он может использовать, размер платформы для печати и возможность нагрева платформы для печати. Подогреваемая печатная платформа важна, если вы хотите использовать самые разнообразные типы филамента. При использовании многих типов нитей, таких как ABS, ненагретая печатная платформа может привести к тому, что объект, который вы печатаете, не сможет прилипнуть к печатной платформе или вызвать деформацию основания печатаемого объекта по мере остывания пластика. И имейте в виду, что некоторые пластмассы при плавлении выделяют неприятные испарения, поэтому их использование может потребовать размещения принтера в таком месте, где любые образующиеся пары не будут беспокоить.
Еще одним соображением является программное обеспечение, которое поставляется с принтером. Приложение, которое поставляется с каждым принтером, будь то FDM или SLA, называется слайсером. Слайсер преобразует изображение модели в инструкции, управляющие принтером и качеством печати. Язык, который используют 3D-принтеры, называется Gcode.
Некоторые поставщики принтеров, например XYZprinting, используют собственное программное обеспечение для слайсеров. Другие используют программное обеспечение CURA, разработанное и поддерживаемое поставщиком принтеров Ultimaker. CURA выпускается как программное обеспечение с открытым исходным кодом, при этом отдельные поставщики принтеров добавляют профили принтеров, которые устанавливают некоторые параметры печати, в список поддерживаемых принтеров. Некоторые другие популярные слайсеры: KISSlicer, PrusaSlicer, Repetier и Slic3r. Если вы думаете, что в конечном итоге вы можете приобрести несколько принтеров FDM от разных поставщиков, вам может иметь смысл использовать универсальный слайсер, такой как CURA, который поддерживает сотни различных моделей принтеров от разных поставщиков.
Принтеры SLA Resin — печать невидимым светом
Полимерные принтеры создают объекты из светочувствительного жидкого пластика. luchschenF/Shutterstock.com
Второй технологией 3D-печати является стереолитография, которую часто называют SLA. Стереолитография была первой технологией 3D-печати и была изобретена в 1986 году. В 3D-принтерах SLA используется форма жидкой смолы, которая затвердевает под воздействием ультрафиолетового света в процессе, называемом фотополимеризацией. В большинстве принтеров SLA для любителей этот источник света представляет собой УФ-светодиод, светящийся через ЖК-панель, который пропускает часть света и блокирует другие. Когда проникающий УФ-свет попадает на слой смолы, он затвердевает на платформе для сборки, которая перемещается вертикально и обнажает больше жидкой смолы для создания объекта слой за слоем.
Доступно огромное количество смол, и многие из них предназначены для специализированной печати определенных видов 3D-отпечатков смолы. К ним относятся твердый пластик, гибкий пластик, смолы для изготовления ювелирных изделий и литья по выплавляемым моделям, а также смолы, используемые в зуботехнических лабораториях. Стандартная смола доступна у дюжины или более поставщиков и продается литрами (или пол-литром).
Полимерные принтеры грязные и токсичные. Смола может попасть на руки или в глаза, поэтому рекомендуется использовать нитриловые перчатки и защитные очки. Почти все смолы, используемые в 3D-печати, выделяют пары и требуют использования в хорошо проветриваемом помещении. Полимерная печать имеет некоторые серьезные недостатки для начинающих пользователей, в том числе специализированные слайсеры, небольшие рабочие пластины; и необходимость постобработки, включая промывку изопропиловым спиртом и УФ-отверждение внешней стороны объекта (хотя этого достаточно, если оставить его на солнце на несколько часов). Если вы выбираете полимерную печать, полезным аксессуаром является станция промывки и отверждения, которая может стоить 100 долларов и более. Многие производители полимерных 3D-принтеров также создают подходящие станции отверждения, совместимые друг с другом. Раньше печать смолой была намного дороже, чем печать FDM.
Принятие решения
Для многих потенциальных покупателей филаментный принтер FDM станет вашим первым 3D-принтером. Печать смолой грязная, создает дым и требует значительного объема послепечатной обработки, включая какую-то УФ-печать для отверждения самого внешнего слоя смолы или оставление объекта на солнце для затвердевания поверхностного слоя. Излишки смолы также необходимо тщательно утилизировать; Вы не можете просто смыть его в раковине или спустить в унитаз. Принтеры FDM Filament просто дешевле и проще в использовании (по крайней мере, для начала).
Тем не менее, несмотря на весь беспорядок, суету и дым, объекты, напечатанные смолой, как правило, более детализированы и демонстрируют меньше слоев. Полимерные принтеры очень популярны для печати миниатюр. Слайсер, поставляемый с полимерными принтерами, несколько отличается от поставляемых или доступных для FDM-принтеров. Они по-прежнему выполняют ту же функцию, преобразовывая модели в код, который может выполнить принтер. Тем не менее, поскольку полимерный принтер работает иначе, чем устройство FDM, код также отличается. Многие полимерные принтеры поставляются со слайсером под названием Chitubox, а слайсер Prusa также работает с принтерами SAL.
Независимо от того, какую технологию вы выберете, в Интернете есть тысячи файлов 3D-объектов, которые можно бесплатно загрузить. Лучше всего начать с сайта Makerbot Thingiverse.com. Начать свои усилия по 3D-печати с одного из них — это отличный способ набраться опыта.