Příprava před 3D tiskem



Dobrý den, vítám vás u dalšího z článků malé továrny na velké věci. Dnes navážeme na předchozí článek nastavení kvality 3d tisku ve kterém jsme si představili všechny podstatné parametry, které při slicování ovlivňují nejen kvalitu tisku ale také jeho délku. Celý článek byl tak nějak obecný, protože jsme si představili i některé dostupné slicovací programy a na konkrétní hodnoty nezbyl prostor. Dnes to napravím.

Jen pro zopakování, zmínil jsem tyto vlastnosti:

  1. Výška (layer height)
  2. Tloušťka stěny (wall thickness)
  3. Množství plastu (flow scale)
  4. Teplota (printing temperature, build plate temperature)
  5. Rychlost (wall speed, infill speed)
  6. Výplň (infill)
  7. Chlazení (cooling fan)

Jako asi každý začínající i zkušený tiskař si vytvoříte takový „kalibrační rituál“ který já osobně provádím s každým novým materiálem, před každým větším tiskem ale také periodicky abych si ověřil správné nastavení tiskárny. Co takový rituál obsahuje? Je to několik základních modelů, které jsou k nalezení na webu thingiverse.com. Jako první tisknu jednoduchý čtverec, který má jen jednu vrstvu plastu ale je velký přes celou tiskovou podložku. Tím prověřuji správné nastavení vzdálenosti trysky od podložky v každém jejím rohu.

Každá tiskárna má v rozích tiskové podložky nastavovací prvky, nejčastěji šrouby se závitem, kterými se jemně nastavuje vzdálenost. U tohoto tisku není příliš podstatná teplota nebo rychlost tisku. Většinou volím průměrné hodnoty teploty, kterou vždy udává výrobce plastu a rychlost podle tiskárny 30-50mm/s. Jak jsem již řekl, u tohoto testu to není příliš důležité. Pouze si ověříme nastavení trysky vůči tiskové podložce.

Dalším testem je „temp tower“, tedy taková věžička, která má nastaveny různé teploty přibližně každých 10 až 15mm tisku. Začíná se nejvyšší teplotou a postupně se ochlazuje. Tento test nám přesně ukáže, která teplota plastu nejlépe svědčí a při které dochází k nejlepší extruzi.

Jak můžete na obrázcích vidět, každá věž má jednotlivé oddíly označeny reliéfním textem s aktuální teplotou. A nejde jen o označení teploty, je to také prvek, který svou kvalitou tisku odhaluje nedostatky. Samotná ABS věž a blok, ze kterých se skládá, vypadá dobře třeba od 250°C po 230°C ale právě drobný, reliéfní, text ukáže na tu nejlepší teplotu. Rychlost tisku volím spíše podprůměrnou, abych měl jistotu, že výsledek ovlivňuje jen teplota.

Poslední z mých kalibračních rituálních testů je kostička. Úplně jednoduchá krychle o rozměrech 20x20x20mm. Protože již znám optimální teplotu, ověřím si tímto testem nastavenou rychlost a taky „scaling“ tedy zvětšení nebo zmenšení výtisku oproti modelu v digitální podobě. Abych to trochu vysvětlil, náš slicovací program má informaci, že krychle má 20mm. Zapíše tedy do strojového kódu tiskárny (gcode) posun 20mm některým směrem. Tiskárna si tento řádek kódu přečte a musí si přepočítat, kolikrát musí otočit motorem osy, aby se tisková hlava posunula právě o těch 20mm. A aby to nebylo úplně jednoduché, u většiny tiskáren nejde o celé otáčky ale „mikrostepy“ krokových motorů, kterých může být až 200 na jednu otáčku motoru. Více o fungování krokových motorů najdete třeba v tomto článku na wikipedii. Pojďme se ale vrátit k naší krychli. Nastavím si nejobvyklejší rychlost 40mm/s, teplotu podle výsledku předchozího testu, a po cca 15-20 minutách mám hotovou kostičku v ruce. Nyní přichází na řadu další část testu, měření. Posuvným měřítkem, šuplerou chcete-li, si ověřím všechny rozměry, jestli jsou opravdu 20mm jako by měly být. Obvykle dostanu hodnotu něco mezi 19,93 až 20,05, se kterou se spokojím. V případě, že je některý z rozměrů mimo tuto moji toleranci, musím si kalibrovat mikrostepy ale o tom si řekneme v některém z dalších článků.

Nyní již opustíme kalibrační rituál a podíváme se na konkrétní parametry tisku. Abychom se měli o co opřít, budeme tisknout „3dbenchy“ lodičku, na které si vysvětlíme jednotlivé parametry.

3Dbenchy
zdroj: 3dbenchy.com

 

  1. Výška vrstvy (layer height)

Optimálním nastavením je hodnota mezi 25 až 75% průměru trysky. S tryskou o průměru 0,4mm se bavíme o výšce vrstvy mezi 0,1mm až 0,3mm. Naše benchy lodička je vysoká přesně 48mm tedy 160 nebo až 480 vrstev. Při průměrné rychlosti tisku 40mm/s to může být výtisk na 49 minut až 2,5 hodiny. S touto hodnotou je třeba balancovat, protože obvykle nechceme na každý výtisk čekat několik desítek hodin, ale zároveň nechceme mít jednotlivé vrstvy příliš viditelné. V tomto případě jsou tedy na pomyslných miskách vah kvalita povrchu a čas. Rozhodujícím faktorem pro mě bývá účel výtisku. Funkční díly tisknu rychleji, protože jejich povrch není tolik podstatný, zatímco ozdůbky a modely, které musí vypadat dobře, tisknu pomalu nehledě na čas.

 

  1. Tloušťka stěny (wall thickness)

Výstižným synonymem může být pevnost. Při rozhodování, jakou tloušťku stěny našemu modelu nadělíme, nás vůbec nic nelimituje. Minimální hodnota je vždy průměr trysky a maximum je velikost modelu. Slicovací program vždy model vyplňuje směrem dovnitř, takže i kdybych nastavil jakoukoliv hodnotu, velikost modelu se nijak nezmění. Maximálně bude naše benchy plná plastu a půjde ke dnu jako kámen. Co je pro mě rozhodující? Opět určení modelu. Nedávno jsem tiskl terapeutickou pomůcku ke cvičení, která musí vydržet váhu člověka při plném došlápnutí jednou nohou, tedy 90-110 pokud bude cvičit kus chlapa. Podložku si představte jako krabičku o rozměrech 90x90mm a výšce 30mm. Jakou tedy zvolit tloušťku stěny aby vydržela tohle zatížení? Testovat jsem začal na 3,2mm (nezapomeňte, že volíme násobky průměru trysky – 8×0,4) s tím, že budu postupně přídávat. Abych to zkrátil, výsledkem byly 4 perimetry, tedy box se sílou stěny pouhých 1,6mm zvládne došlápnutí člověka. Na naši benchy nikdo šlapat nebude, proto klidně zvolím 2 perimetry tedy 0,8mm.

 

  1. Množství plastu (flow scale)

Mnoho tiskařů toto nastavení podceňuje a nechává svým tiskům obvyklé nastavení 100%. To je ovšem chyba, která se může projevit právě až u funkčních výtisků. U zkušených tiskařů existují dva často zmiňované pojmy: over-extrusion a under-extrusion. Nejlépe vám to vysvětlí obrázek

under-extrusion
over-extrusion

Na obrázcích jsou samozřejmě extrémní hodnoty. Já při tisku na své tiskárně používám obvykle hodnoty +/-20%, jednoznačná hodnota ale neexistuje. Správnou hodnotu vám napoví poslední krok kalibračního rituálu, kde budete sledovat horní stranu krychle. Tam je velmi dobře viditelné správné nastavení.

 

  1. Teplota (printing temperature, build plate temperature)

Teplota tisku se nastavuje ve dvou krocích. Teplota trysky, která taví plast a teplota vyhřívané podložky na kterou se plast pokládá. Obě tyto hodnoty uvádí výrobce plastu na svých výrobcích. Ovšem jde jen o jakýsi rámec, ve kterém je doporučeno se držet. Optimální nastavení teploty trysky nám ukázal výsledek druhého testu kalibračního rituálu, temp tower. Teplotu vyhřívané podložky v začátcích tisku volíme tabulkově podle výrobce a později budeme vycházet ze zkušeností.

Nízká teplota podložky způsobí rychlé chladnutí modelu a příliš vysoká teplota může deformovat model. Pro začátek doporučuji 60°C pro PLA a 95°C pro ABS.

 

  1. Rychlost (wall speed, infill speed)

O nastavení rychlosti tisku by se dal napsat samostatný článek. Rozmezí rychlostí je rozlišné podle tiskárny, na které budete tisknout. U domácích hobby zařízení se udává maximální rychlost 120mm/s. Ovšem to je rychlost, kterou tiskárna dokáže vyvinout při přemístění z místa na místo, když netiskne. Skutečná „použitelná“ hodnota tisku je mezi 30 až 70mm/s. Vyšší hodnota způsobuje vibrace, které jsou později viditelné na povrchu výtisku. Výsledkem nízké rychlosti bude vzhledově krásný model ale neúměrně dlouhý čas tisku. Slicovací program nám proto nabízí nastavit různé hodnoty pro různé části výtisku. Vnější, viditelné, stěny (outer walls) obvykle vypadají dobře při rychlosti 20-30mm/s a na vnitřních stěnách a výplni (inner walls, infill) doženeme ztracený čas nastavením klidně 60mm/s. V takovémto nastavení se bude naše benchy lodička tisknout přibližně jednu hodinu.

 

  1. Výplň (infill)

Vnitřní výplň modelu nastavujeme podle požadavku na pevnost a účel výtisku. Když tisknu pevné funkční modely, nastavím výplň na 100%. Výtisk tedy bude plný plastu. Naše benchy lodička by teoreticky nemusela mít výplň žádnou, avšak při pokládání vodorovných vrstev při uzavírání dutin (podpalubí) bychom neměli žádné podloží pro plast paluby. Proto nastavím výplň na 10%. Větší výplň by v tomto případě byla zbytečná a menší by nemusela být dostatečnou podporou. Rozdíl mezi 10% a 50% vám ukážu na obrázcích.

výplň 10%
výplň 50%
  1. Chlazení (cooling fan)

Posledním „základním“ parametrem je chlazení. Tedy, procentuální výkon větráku, který skrz nějaký nátrubek proudí vzduch přímo pod trysku a tím ochlazuje právě vytlačený plast. Cílem je urychlit chlazení výtisku modelů z plastů, které neodolávají vyšším teplotám. Tiskneme-li z plastu ABS, chlazení se doslova nedoporučuje. Tento materiál dobře odolává vysokým teplotám a při teplotě kolem 100°C až 150°C našemu výtisku nehrozí žádné zhroucení, naopak, zchladíme-li ABS příliš, dostaví se vnitřní pnutí. PLA plast takto odolný není, a proto se doporučuje jej ochlazovat ihned po nanesení. Slicovací programy si samy automaticky zvolí správný výkon větráku z našeho rozmezí, které nastavíme. Ze zkušeností vím, že hodnota menší než 30% není dostatečná pro samotné roztočení motoru větráku a hodnota převyšující 80% již příliš vzduchu nepřidá, zvýší se pouze hluk.

 

Teď již máme konkrétně nastaveny všechny důležité hodnoty a zbývá vyexportovat soubor příponou *.gcode která obsahuje všechny potřebné instrukce pro 3d tiskárnu. Naše benchy lodička bude z plastu ABS s tímto nastavením:

  • Výška vrstvy = 0,2mm
  • Tloušťka stěny = 0,8mm / dva perimetry (2x průměr trysky)
  • Množství plastu = 100%
  • Teplota = tryska-235°C, podložka 95°C
  • Rychlost = vnější stěny 30mm/s, vnitřní části 60mm/s
  • Výplň = 10%
  • Chlazení = 0

V příštím článku se podíváme, jaké jsou možnosti předání souboru tiskárně, a podíváme se jak samotný tisk probíhá, krok za krokem.

 

2 názory na “Příprava před 3D tiskem”

  1. Pingback: Ovládání 3D tiskárny

  2. Pingback: Pohodlné ovládání 3D tiskárny

Diskuze

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Přejít nahoru