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Impressão em casa 3D: Resumo e recomendações

Nesta publicação, falaremos sobre impressão tridimensional, o uso da tecnologia FDM / FFF em casa e suas perspectivas para pessoas comuns e artistas 3D. O artigo em processo de escrita adquiriu o esboço da história, portanto foi dividido em partes. Se você estiver interessado apenas em recomendações e revisões de emprego, poderá prosseguir imediatamente para o que está abaixo do gato.

Parte 1. Nem um único selo


Fiquei interessado em visualização tridimensional na escola. No instituto, conheci o CAD no espírito do SolidWorks e do Autodesk Inventor. Esta é a razão e o resultado do desejo apaixonado de explorar o fascinante mundo do orgulho. Eu direi imediatamente - eu não me tornei um visualizador profissional ou talentoso, mas no meu nível aprendi a criar modelos de quase qualquer nível, cuja elaboração e detalhamento talvez sejam limitados apenas pelo desejo e perseverança, já que essa é uma tarefa muito, muito minuciosa. E o importante: na saída, o modelo só poderia ser importado para algum tipo de videogame, vendido em leilão como o Turbosquild ou colocado em uma prateleiraao papai no disco rígido, lembrando-se dela a cada três anos. Isso limita o uso de gráficos tridimensionais para pessoas que não trabalham em escritórios de visualização, design ou jogos.

Mas agora tudo está diferente. O advento da impressão tridimensional acessível antecipa as novas possibilidades associadas ao lançamento de modelos de computadores do monitor para o mundo exterior. Quando ouvi pela primeira vez sobre impressoras 3D, suas principais características eram baixa resolução, alto custo do próprio hardware e materiais. Mas agora, em 2015, é uma ferramenta poderosa capaz de desenhar superfícies complexas e detalhes sãos.

Uma vez, quando acordei, percebi que queria vender a unidade de sistema e comprar uma impressora tripla com esse dinheiro, principalmente porque o Lenovo Thinkpad X220, com o qual você pode trabalhar, tem usado e bombeado ativamente nos últimos seis meses. Em outras palavras, o jogo de computador foi para o lixo, dando lugar a uma ferramenta de computador com periféricos íngremes. Depois de estudar as nuances técnicas, pesquisas, expectativas de entrega e consultas, comprei o WANHAO Duplicator i3, um modelo que só apareceu no mercado russo.

Visão geral da impressora
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Um de muitos
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Chaveiros
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Chaveiros 2. Um exemplo de arranjo incorreto de uma peça em uma tabela
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Parte 2: Diversidade de espécies e maneiras de lidar com isso


1. Impressoras FDM / FFF - impressão em plástico, o que geralmente significa a frase impressora 3D. A tecnologia vem se enraizando há mais de um ano, cuja principal desvantagem, as “camadas” do modelo final, está desaparecendo gradualmente. Suas vantagens são a versatilidade relativa na aplicação e o baixo custo. A espessura mínima possível da camada de 100 mícrons permite que você faça bons detalhes, mas não será suficiente para o minecraft Warhammer 40K. A espessura máxima possível de 400 mícrons permite que você construa rapidamente peças maciças, no entanto, com essa impressão, o número de fendas que tendem a divergir sob carga aumenta, transformando o espaço em branco em outra participação.

Materiais- PLA biodegradável e plástico ABS caprichoso, mas popular, bem como qualquer outra liga dura que possa ser extrudada em temperaturas de até 260 graus, e é vendido na forma de lingüiça com uma seção transversal de 1,75 mm. O custo de um quilograma de bobina ABS em Moscou começa em 1600 rublos, o PLA custará 300 rublos a mais.

O alinhamentorepresenta modificações, de fato, de vários modelos - Prusa i3, Delta Rostock e Ultimaker. Sua principal diferença no sistema de posicionamento. Uma extrusora sobe na Prusa, uma mesa na Ultimaker e, na impressora Delta, a mesa é estacionária, o posicionamento é realizado devido aos movimentos do manipulador ao longo de três eixos verticais. Além disso, existem modelos comerciais como o UP Plus! 2, Wanhao Duplicator, Cube 3D, Ultimaker 2 e RepRap (ou seja, “faça você mesmo”) - como regra geral, algumas das peças são impressas na mesma impressora e, a partir dos desenhos, você pode criar um dispositivo idêntico comprando eletrônicos, unidades e metal elementos estruturais. O primeiro tipo se destaca por sua melhor montagem, de fato, tudo já está montado fora da caixa,assim como a maioria das impressoras está bloqueada para funcionar apenas com software nativo (existe uma opinião de que a maioria desses programas é um Cura simplificado com um tema de cores chato). O segundo funciona em software de código aberto, que vence com uma ampla variedade de configurações. E, é claro, o custo do RepRap é dramaticamente diferente das opções comerciais.

2. Impressoras SLA / DLP - são todos polímeros **imprimindo com base na estereolitografia, desenhando uma peça de um frasco com um fotopolímero líquido, que se forma em camadas por irradiação com um raio laser ou uma lâmpada ultravioleta. Um representante muito famoso dessa família é a Forma 1. Formalmente, a diferença entre a estereolitografia SLA (laser) e DLP (UV) está na velocidade de iluminação da camada - em favor do segundo tipo. A tecnologia permite que você faça detalhes a partir de 15 mícrons, ou seja, o olho humano não verá as camadas e o dedo não a sentirá (para comparação, uma figura de 3 cm de altura com uma camada de 100 mícrons consiste em ~ 300 camadas, enquanto essa espessura permite fatiar em ~ 1700 camadas). O material é certamente melhor usinado, pois o endurecimento final requer "secagem" na câmara ultravioleta. A peça final terá força inferior à do plástico ABS,no entanto, na minha opinião, detalhes fantásticos tornam possível encontrar a aplicação dessa tecnologia no campo da odontologia, joias e criação de modelos colecionáveis. O "aquário" laranja em torno da área de trabalho protege os olhos da radiação e a parte dos efeitos do ambiente externo. Existem modelos e desktops industriais (caros para nós, mas baratos para empresas), cuja principal desvantagem é o preço (de 300.000 rublos), o preço dos materiais e a quase total ausência do RepRap desenvolvido.mas baratos para empresas) modelos e desktops, cuja principal desvantagem é o preço (de 300.000 rublos), o preço dos materiais e a quase completa ausência do RepRap desenvolvido.mas baratos para empresas) modelos e desktops, cuja principal desvantagem é o preço (de 300.000 rublos), o preço dos materiais e a quase total ausência do RepRap desenvolvido.

3. Impressoras em pó - para crianças com uma carteira grande, um desejo de escultura e desprezo por suportes. No momento, esses projetos são predominantemente industriais, com um valor não inferior a seis zeros, e em tempo parcial são os únicos dispositivos Uber que podem imprimir em cores 3D em gesso.

4. A sinterização a laser é outra tecnologia cara, mas muito promissora, que permite fabricar produtos de metal. Em poucas palavras, algumas peças da Boeing já foram impressas usando essas impressoras, e também há pelo menos um caso em que a Colt 1911 foi impressa dessa maneira, que resistiu a mais de alguns milhares de disparos durante o teste e não desmoronou.

A primeira impressão do tri-print me lembrou do meu trabalho na empresa. Fiquei intrigado com o curso de CAD do instituto, que incluía o estudo das máquinas-ferramentas CNC; então, depois que deixei prematuramente de ser aluno, fui trabalhar como oficina para a produção de chapas e lá vi pela primeira vez a produção real e "conversei" com vários máquinas-ferramentas, algumas das quais automatizadas, enquanto outras eram controladas quase manualmente. Eu tive que trabalhar para Salvagnini - ele é um tipo de robô Bender, um pedaço de metal criado para dobrar metal. Um desenho bidimensional criado por uma equipe de tecnólogos entrou em produção na forma de um conjunto de comandos (como gcode), a máquina também permitiu usar o programa para alterar o grau de carga, ângulos permitidos, espessura da folha e foi equipado com inúmeros sensores,que em essência eram a proteção da máquina de um tolo, um tolo de um tolo e um engenheiro de um tolo, pois a manutenção periódica dela exigia as ações conjuntas de um operador e um engenheiro localizados na área de trabalho ou técnica. Alguns sensores foram acionados em curto-circuito para produzir peças que não foram projetadas pelos desenvolvedores nos mesmos volumes que não foram fornecidos; A situação é semelhante com as impressoras, com uma ressalva - a única proteção que ela fornece é a proteção contra superaquecimento. E, claro, ele não ocupa 2/3 do apartamento em volume, o que não pode deixar de se alegrar.Alguns sensores foram acionados em curto-circuito para produzir peças não destinadas pelos desenvolvedores nos mesmos volumes não fornecidos, por isso muitas vezes quebravam (a propósito, uma situação típica). A situação é semelhante com as impressoras, com uma ressalva - a única proteção que ela fornece é a proteção contra superaquecimento. E, claro, ele não ocupa 2/3 do apartamento em volume, o que não pode deixar de se alegrar.Alguns sensores foram acionados em curto-circuito para produzir peças que não foram projetadas pelos desenvolvedores nos mesmos volumes que não foram fornecidos; A situação é semelhante com as impressoras, com uma ressalva - a única proteção que ela fornece é a proteção contra superaquecimento. E, claro, ele não ocupa 2/3 do apartamento em volume, o que não pode deixar de se alegrar.

Várias conclusões importantes se seguem:

1. A impressora 3D não é uma máquina milagrosa que cria produtos acabados atualmente. Esta é uma máquina na qual você pode produzir peças de trabalho que requerem preparação e processamento completos. O principal indicador de qualidade de uma impressora 3D está nas mãos diretas de seu proprietário, ou, mais precisamente, o operador. É ele quem deve escolher o melhor software, carregar um modelo projetado com competência, configurar os parâmetros para a produção de cada peça específica, monitorar o impacto ambiental (diferenças de temperatura), observar e interromper a impressão a tempo, se algo der errado, processar adequadamente a superfície da mesa, Raspe suavemente a peça de trabalho e finalize-a com cuidado, imprima e pinte. A forma final da peça depende de tudo isso em 80%, independentemente do preço pelo qual a impressora foi comprada, de sua resolução, tecnologia e materiais utilizados.

2. Precisão e execução de instruções além da inventividade - não é necessário raspar a peça de trabalho da mesa com um formão e um martelo, se você usar uma solução ABS para adesão, quando puder derramar um pouco de acetona ao redor do substrato e removê-lo com uma espátula. Não há necessidade de raspar o suporte, quebrando a peça de trabalho, se o problema não estiver na “impressora estúpida”, mas nas configurações de indentação incorretas - você deve selecionar o parâmetro com mais precisão.

3. Aproveite as oportunidades para melhorar a pré-impressão fornecida pelos cortadores - o Cura permite simular todos os movimentos da extrusora, até cada camada. Dê um passeio nessa trajetória simulada - existem vazios ou movimentos ilógicos que podem levar ao casamento? Na prática, não é muito agradável quando, depois de uma hora de impressão, tudo termina com compensações ou camadas bloqueadas e, como regra, a maioria desses problemas pode ser rastreada mesmo antes do início da impressão.

4. Use modelos bons e adequados - não acredite no absurdo estúpido de que você pode imprimir absolutamente tudo, e tudo isso pode ser baixado da Internet. Em primeiro lugar, a maioria dos modelos nos catálogos são bugigangas sem sentido de designers que usaram drogas erradas . Em segundo lugar, considereo coeficiente de proporcionalidade é igual (para FDM / FFF) ao tamanho do menor elemento em largura dividido pelo diâmetro do bico. Sempre deve ser positivo. Para peças com uma proporção mais baixa, você precisará de uma impressora SLA / DLP.

5. Observe as precauções de segurança ao manusear produtos químicos, polímeros e superfícies quentes. Mantenha o local de trabalho limpo e pequenos pedaços de plástico não serão comidos com um prato de macarrão a 10 cm de distância da impressora e os pulmões não entrarão em contato com vapores de acetona ao processar produtos ABS a partir de vídeos do YouTube.

Parte 3: Prático


A semana de experimentos e domínio do equipamento chegou ao fim, a mesa está cheia de bugigangas, surgiram algumas ordens. Durante esse período, aprendi o que é adesão, lembrei-me de algumas palavras da física e da ciência dos materiais e havia ainda mais planos. Graças a todos os deuses, a impressora estava em boas condições em tudo e não precisou dançar com distorções e invenções adicionais - a mesa esquenta, a bobina gira, o Arduino subjacente à máquina funciona sem queixas. Uma lista adicional de problemas e suas soluções surgiu durante o processo normal de fabricação de peças, e é a norma com a qual devemos mais poder trabalhar do que lutar de alguma forma.

Então, as armadilhas em ordem de aparência:

1. Destacamento do substrato da mesa, flexão das camadas ou delaminação - no RuNet, são descritas pelo menos 10 maneiras de lidar com esse capricho (geralmente plástico ABS), que em essência é a física que você não pode enganar: mudanças de temperatura → camadas irregulares de camadas → aparência interna tensão → flexão. Resumidamente: a fita adesiva que acompanha o kit nem segurava o PLA da mesa, menos propenso a essas deformações, a fita dupla face perdeu suas propriedades quando a plataforma foi aquecida a 70 graus. E você precisa aquecê-lo para evitar o problema, descrito a seguir. A cerveja não ajudou, mas ajudou retalmente. A solução ABS ajudou - uma mistura de resíduos de plástico e acetona. É aplicado à mesa, endurece, e a primeira camada apresenta excelente adesão à mesa, devido à melhor ligação química do plástico quente com o plástico dissolvido em acetona.Após a impressão, a parte do substrato é removida da mesa com algumas gotas de acetona e uma espátula, como mencionado acima, a mesa é limpa e uma solução é aplicada para a próxima impressão.

2. Destacamento da borda dos suportes do substrato - causado pelas mesmas tensões internas, transformando uma fina camada entre o substrato e os suportes. O resultado - ou o suporte finalmente rompe com o tempo ou é deformado, como resultado da qual a parte em si é deformada. A solução é suportar a temperatura da tabela para plástico ABS 100-110 graus. Devido à temperatura mais alta, as tensões internas nas bordas diminuem.

3. Partes inferiores - as superfícies voltadas para baixo sofrem muito com a qualidade da impressão. Aumente a densidade dos suportes, tente imprimir a peça em partes e cole. A impressão monolítica e de alta qualidade de peças complexas no FDM / FFF é um mito ou o destino de modelos mais caros e, como regra, vale a pena procurar uma solução com base nesse fenômeno desagradável.

4. Mastigação nas camadas intermediárias - se as camadas forem aplicadas de maneira desigual, como resultado, uma ou mais camadas em uma linha não serão impressas e um furo será exibido. As razões - a taxa de alimentação do material é baixa em relação à velocidade de impressão, bem como as diferenças de temperatura de que tanto gostamos, que prejudicam o encolhimento das camadas. Existem várias soluções - erigir uma “parede” ao redor da peça, dentro da qual a temperatura cai (ouvi dizer que o Slie3r ainda tem essa função, em outros casos, isso deve ser feito em um editor 3D) e será muito fácil reduzir a velocidade de impressão. Em alguns casos, o design da impressora permite criar uma caixa protetora de acrílico ou acrílico ao redor da área de impressão, que a protege de rascunhos e melhora o encolhimento.

5. Pouco detalhamento das camadas com uma área pequena - a camada não tem tempo para esfriar → baixa contração. Recomenda-se que você especifique o tempo mínimo de impressão para a camada (a Cura tem uma marca de seleção) ou ergue um pequeno cilindro ao lado da peça para que a extrusora saia por um tempo, permitindo que a camada esfrie.

6. Software de modelagem aberto e conveniente - você encontrará esse problema quando / se quiser desenvolver modelos sozinho. Como de costume, esses programas são divididos em sistemas CAD para programas de desenho e visualização para modelagem mais abstrata e interativa. Devo dizer que, há muito tempo, havia uma opinião de que apenas modelos de estado sólido podem ser impressos em uma impressora tripla, mas fiquei agradavelmente surpreso que a modelagem de superfície não tenha sido deixada de lado, o que significa que você pode usar qualquer software de thrash. Uso versões de alunos do Autodesk 3ds Max e Autodesk Inventor e domino suavemente o FreeCAD e o Blender de código aberto. Também posso recomendar o Zmodeller e o SketchUP relativamente simples de aprender e testados pelo tempo.

7. Processamento de plástico - agora você está pronto para fazer não apenas espaços em branco, mas obras de arte, o que significa que você não se importa com quantos ranhos de um homem de plástico impresso. Existem dois métodos de processamento - mecânico e químico. Você definitivamente precisará de uma lixa, uma lima e uma pinça; em alguns casos, você pode usar uma lâmina ou uma espátula (sim, é bastante afiada). Tratamento químico - tomar banho de acetona ou vapor de acetona - é uma coisa muito delicada. Na primeira modalidade, via de regra, peças pequenas perdem sua forma e você pode estragar toda a peça expondo-a em solução. Bem, no segundo, que é essencialmente fervendo acetona em um frasco de três litros, e a parte está suspensa no interior, você não deve fazer isso em casa e deve proteger as vias aéreas com pelo menos um respirador banal. Mas o resultado, dizem eles, vale a pena.

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O trabalho mais interessante e produtivo com viagens domésticas pode ser feito por trideshers que ganharam uma mão no desenvolvimento de modelos e desenhos, porque eles podem incorporar suas idéias e não usar uma variedade de modelos prontos. Mesmo sem criar seu próprio modelo, você pode convertê-lo de qualquer lugar e de qualquer formato, e não apenas percorrer os escassos diretórios stl, mas, como regra, ele não é acessível para pessoas comuns, sem mencionar o fato de que a preparação do modelo no editor 3D é frequentemente necessária. Passará um pouco mais de tempo quando surgir a questão dos direitos autorais ao usar modelos baixados na Internet. Portanto, se você estiver pensando em comprar uma impressora tripla, primeiro entenda que este não é um produto de consumo, como um tablet, mas um prodígio infantil fetiche e obscuro, com o qual você precisa trabalhar,e comece a aprender a trabalhar melhor com ela antes que ela apareça. A introdução mais simples ao mundo dos gráficos 3D, o conhecimento modesto de geometria descritiva, termodinâmica e as leis de Newton o ajudarão nisso. Mas isso não faz sentido, comparado ao pensamento que envia ao mundo da ficção científica - o desenvolvimento da impressão tridimensional hoje em dia, todos esses plásticos e sua aplicação é o primeiro passo para a impressão tridimensional como uma tecnologia do futuro, assim como o comodoro PET, Apple 1, 2 e Os PCs da IBM, precedidos por calculadoras industriais, tornaram-se o início, apenas 40 a 45 anos atrás, de toda a variedade de dispositivos de computação pessoal que estavam na ordem usual.comparado ao pensamento que envia ao mundo da ficção científica - o desenvolvimento da impressão tridimensional hoje em dia, todos esses plásticos e sua aplicação são o primeiro passo para a impressão tridimensional como uma tecnologia do futuro, assim como o Commodore PET, Apple 1, 2 e IBM PC, que foram precedidos as calculadoras industriais tornaram-se o início, há apenas 40-45 anos, de toda a variedade de dispositivos de computação pessoal que estavam na ordem usual das coisas.Em comparação com o pensamento que envia ao mundo da ficção científica - o desenvolvimento da impressão tridimensional hoje, todos esses plásticos e sua aplicação são o primeiro passo para a impressão tridimensional como uma tecnologia do futuro, assim como o Commodore PET, Apple 1, 2 e IBM PC, que foram precedidos as calculadoras industriais tornaram-se o início, há apenas 40-45 anos, de toda a variedade de dispositivos de computação pessoal que estavam na ordem usual das coisas.

Source: https://habr.com/ru/post/pt381715/

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