Nastavení kvality 3D tisku

3Dbenchy

 

Vítám vás u dalšího článku z blogu malé továrny na velké věci. V minulém článku jak vytvořit vlastní model pro 3D tisk, jsme si popsali dostupné možnosti kde vzít 3D model k tisku. Ať už jste se rozhodli pro snadnou cestu stažení z webu, nebo jste si opatřili nějaký software po 3D modelování a nakreslili si model vlastní, výsledek by měl být stejný. Máte k dispozici model neboli soubor ve formátu *.stl.

Wikipedie nám o tom říká: Model ve formátu STL je nutné před samotným tiskem nařezat na jednotlivé tiskové vrstvy a spočítat pohyb tiskové hlavy včetně množství vytlačovaného plastu. Tomuto se říká slicování z anglického slice. Výpočet může trvat i několik hodin v závislosti na velikosti a složitosti modelu, výkonu procesoru počítače a konkrétní implementaci sliceru. Výsledkem je soubor ve formátu GCODE určený pro tisk na konkrétní 3D tiskárně.

Pojďme si ukázat v čem a jak slicovat. Existuje celá řada programů, které k tomuto účelu můžeme použít. Já se však zmíním jen o těch nejpovedenějších.

Slic3r. Tento projekt vznikl v roce 2011 jako součást neziskové komunity RepRap. Slic3r obsahuje vše potřebné nejen pro základní nastavení, ale umožní zkušenějšímu uživateli nastavit různé experimentální novinky. Hlavní okno tohoto programu je velice jednoduché a vše je přehledně odzáložkováno. Požadavky na hardware nejsou specifikovány a program běží na kterékoliv verzi Windows. Slic3r je tedy takový základní, odrazový můstek bez jakýchkoliv nástaveb a složitostí.

Slic3r

 

Ultimaker Cura. Společnost Ultimaker patří mezi významné výrobce3D tiskáren a tento software původně vznikl jako podpůrný produkt k jejich tiskárnám. Od počátku je Cura zdarma a funguje se všemi dostupnými tiskárnami, které vznikly a stále vznikají na základech RepRap. Cura je trochu náročnější na procesor počítače, ale na oplátku nabídne velmi příjemné uživatelské prostředí a snadné nastavení všech důležitých parametrů. Navíc je uživateli stále rozšiřována a tak se může pochlubit mnoha experimentálními nastaveními jako žehlení povrchu atd.

Cura 3

 

Simplify 3D. Velmi výkonný a také uživatelsky příjemný slicovací software. Bohužel jako jeden z mála není zadarmo a výrobce si jej cení na 149 dolarů. V tuto chvíli nějakých 3100kč a to myslím není málo. Za tu cenu dostanete plnohodnotný slicer. Bohužel neobsahuje nic, co by nezvládli dříve jmenovaní zástupci Slic3r a Cura.

 

Jako v minulém článku i tentokrát nechám rozhodnutí na vás a dále se budu bavit pouze obecně. Osobně používám všechny 3 programy podle toho, co zrovna potřebuji exportovat. Konkrétněji, Slic3r nejčastěji používám jako takový odrazový můstek. Když si nejsem jistý, proč se některý tisk nevydařil, co mohlo být příčinou selhání, použiju právě slicer v takovém „základním“ nastavení. Tím vyloučím chybu nastavení. Slic3r má navíc výbornou metodiku podpůrného materiálu, kdy výrazně šetří materiál. Simplify 3D používám pro tvarově složitější modely kvůli propracovanějšímu zobrazování jednotlivých vrstev. Každý tiskař si postupem času a zkušenostmi zvykne používat právě ten jeden software, který se mu dobře ovládá. Každopádně všechny vám umožní plnohodnotně nastavit základní parametry. A které to jsou?

Proces slicování je v podstatě rozřezání modelu na plátky, kde každému z nich nastavíme výšku, tloušťku stěny, množství vytlačeného plastu, teplotu, rychlost, výplň, chlazení a další. Pojďme se na ně podívat detailněji a popsat si, co která ovlivní.

Výška (layer height),

základní hodnotou je zhruba 75% průměru trysky. Pokud tiskneme standardní tryskou s průměrem 0,4mm měla by být optimální výška vrstvy 0,3mm. Tato výška je zároveň maximální. V případě kdybychom nastavili výšku 0,4, plast by se volně pokládal jeden na druhý a nedošlo by k optimálnímu spojení v jeden model. Výška vrstvy nejvíce ovlivňuje finální vzhled modelu, vyšší vrstvy vytvoří viditelnější vroubky na povrchu. Na druhou stranu bude celý tisk trvat kratší dobu, proto je třeba s touto hodnotou balancovat a mnohdy tuto hodnotu několikrát změníme, než najdeme optimální nastavení. Bude-li našim cílem maximální kvalita a velmi detailní výtisk, můžeme výšku vrstvy snížit až k 0,05mm. Takovou výšku použijeme při tisku drobných součástí, figurek akčních hrdinů atd.

Tloušťka stěny (wall thickness),

tento parametr nebude na výsledném modelu nijak viditelný, jde jen o to, jak silná bude stěna modelu. V základním nastavení je tato hodnota většinou 0,8mm a je tedy odvozena od průměru trysky, kterou jsme zadali při prvotním nastavení programu. Tloušťka stěny by měla být optimálně nastavena v násobcích průměru trysky. Pro modely které nejsou nějakým způsobem funkční, nechávám základní hodnotu 0,8mm. U modelů, které musí být pevné, nastavuji klidně více než 2mm a to už je velmi silná stěna plastu, která v podobě nějakého boxu vydrží váhu člověka při došlápnutí. Dejte si ale pozor při nastavení, například Cura se nastavuje metrickou soustavou v milimetrech, zatímco Slic3r používá počet perimetrů (celočíselné násobky průměru trysky).

Množství plastu (flow scale),

slouží k jemnému doladění. Při použití vyšší výšky vrstvy, nastavím také větší flow scale aby se vrstvy lépe spojily. Naopak když tisknu model s požadavkem na detail, snížím flow scale na cca 90% aby plast nikde nepřečníval a naopak ho bylo trochu méně. Rozehřátý plast má po průchodu tryskou tendenci trochu nabýt na objemu a právě nastavením flow scale můžeme vzhled modelu jemně doladit.

Teplota (printing temperature, build plate temperature),

každý výrobce tiskových strun uvádí na svých výrobcích doporučené rozmezí teplot. Pro ABS je to například 220°C až 240°C. PLA se pohybují v rozmezí 180°C až 220°C. Pro nalezení správné teploty pro ten či onen plast existuje spousta užitečných modelů, které jsou nastaveny tak, aby tiskli celou škálu teplot. Nejčastěji používám tuto temp tower kde si po dokončení můžu prohlédnout, při které teplotě vypadá plast nejlépe.

Rychlost (wall speed, infill speed),

rychlost tisku je klíčová vlastnost. Pokud se rozhodneme pro kvalitní a přesný model s ostrými rysy, bude rychlost co nejnižší. Naopak v časové tísni použijeme rychlost vyšší ale, budeme se muset spokojit s menší kvalitou. Při změnách směru ve velkých rychlostech dochází k vibracím a otřesům, které ovlivní vzhled modelu. Slicovací programy často nabízejí rozdílná nastavení pro části modelu, které jsou, nebo nejsou viditelné. Nastavím si obvykle rychlost tisku kolem 60mm/s pro celý model a vnější stěny snížím na 50%.

Výplň (infil),

vnitřní, neviditelná část modelu. Obvyklá hodnota bývá kolem 15-20%. Prázdné modely musí mít nastavenou nulu, plné modely 100%. Tvar výplně lze nastavit od jednoduchých línií, přes mřížky, honeycomb (tvar včelí plástve) až po různé 3d kreace. Nejvíce se při různých testech osvědčila právě honeycomb pro svou největší pevnost při relativně malé výplni.

Chlazení (cooling fan),

posledním důležitým nastavením je chlazení. Každá tiskárna má poblíž vyústění extruderu větrák, který vytlačený plast ihned ochlazuje o pár stupňů. Tuto možnost nejčastěji používáme u PLA plastu, který chladne pomaleji. Ze zkušeností chladím i plast ABS, u kterého se chlazení nedoporučuje, ale když se tiskne model o malé ploše, kdy se pokládá vrstva na vrstvu v krátkém čase, řekněme 5 až 10s, celý model nestačí chladnout a může se vlastní váhou deformovat. Ale pozor, pokud budeme chladit velkým množstvím vzduchu, plast zatuhne příliš a další vrstva se dostatečně nepřilepí a model ztratí pevnost. Proto chytré slicovací programy samy nastaví doporučenou sílu chlazení. Uživatel jen nastaví minimální a maximální hodnotu. Z mých zkušeností vychází minimální hodnota na 35%, kdy se větrák dokáže roztočit, po maximálních 80%, kdy je větrák ještě relativně tichý. Slicovací program si již sám nastaví optimální sílu chlazení pro určitou část modelu.

Nyní máme vše podstatné vysvětleno, abychom si v příštím článku mohli sami naslicovat vlastní vybraný model. Ukážeme si taky konkrétní hodnoty a velmi důležitou věc, umístění modelu na tiskové podložce.

3 thoughts on “Nastavení kvality 3D tisku

  1. Dobrý den. Mám takový menší problém – v 3D modelu mám vnější rozměr např. 5mm a na výtisku 5,3mm. Výše píšete že pomocí flow scale zlepšíte přesnost snížením na 90% (v “cuře” jsme našel pouze Flow- předpokládám že to je to samé) mohlo by to vyřešit můj problém?? Respektivě jaké další nastavení může zlepšit přesnost tisku – aby rozměry výtisku takřka odpovídaly 3D modelu. 3D tiskárna – Ultimaker S5.
    Děkuji za odpověd.
    S pozdravem Radek Štěpán.

    1. Dobrý den, snížení flow na 90% je pouze výsledek testu. Tomuto předchází odměření správného množství plastu na vstupu extruderu a poté regulace plastu na výstupu extruderu. Podrobnosti o tomto testu najdete ve článku o kalibraci extruderu. Ve vašem případě bych poté provedl i kalibraci kroků tiskárny. Ta vám pomůže zpřesnit tisk obecně ve všech rozměrech. Poslední takovou jemnou techniku popisuji v článku tolerance tisku kde byste i ty 3 desetiny dokázal odstranit. Nejprve si ale zkuste projít kalibrační kroky které jsem popsal výše.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *