Imprimare 3D – ghidul complet al incepatorului

Unul din hobby-urile de care m-am apucat in acest an este imprimatul 3D. Stiam cateva lucruri despre imprimante 3D si aveam o idee cam cum functioneaza dar nu ma asteptam sa descopar o lume cu totul noua. Este genul de hobby care pare banal la inceput dar pe masura ce il faci aflii tot felul de detalii. Mai jos va povestesc tot ce trebuie sa stiti despre hobby-ul asta inainte sa va apucati.

Ce pot face cu o imprimanta 3D?

Pai poti face un singur lucru si anume sa creezi obiecte fizice din plastic. Principiul de functionare are la baza o rola mare de plastic, numit filament, pe care imprimanta il topeste si il modeleaza in produsul finit. Ce e cu adevarat magic la procesul asta e ca practic iti permite sa downloadezi obiecte fizice. Vezi un model care iti place? In cateva ore e in mana ta. Gasesti o colectie impresionanta de chestii pe care le poti face pe Thingiverse care este un fel de mecca al 3D Printing-ului.

O alta chestie misto e ca iti poti face propriile obiecte special pe dimensiunile si formele de care ai nevoie prin modelare 3D. Stiu ca suna dificil dar nu mai e deloc asa, exista o sumedenie de tool-uri pe care chiar si un copil le-ar putea folosi si nu iti ia mai mult de cateva minute sa le inveti. Un exemplu foarte bun este Tinkercad care e complet web based si ofera si un tutorial in care te invata lucrurile de baza in cateva minute.

Suporturi de toate felurile

Din experienta mea am folosit cel mai mult imprimanta la printat diverse suporturi multe pentru lucruri pe care nu le-am gasit in comert. Astfel am printat suporturi  pentru telefon, tableta, kindle, Oculus Rift, hartie igienica, capsule dolce gusto, scobitori, controllerele de la xbox si cate si mai cate.

Modele, figurine, jucarii, brelocuri

O alta zona in care o sa gasesti foarte multe modele 3D este zona de figurine si jucarii. Cu putina rabdare si talent plasticul printat se poate picta cu vopsele acrilice si eroii prind viata. De asemenea poti printa piese inlocuitoare pentre lego, pe thingiverse gasesti cam orice chiar si din piesele speciale. Un alt lucru interesant e ca le poti personaliza cu mesaje proprii editand modelul inainte de printare.

Piese functionale

O misconceptie pe care o aveam si eu este ca poti printa doar lucruri statice dar nu e deloc asa. Gasesti o sumedenie de modele care sunt device-uri in toata regula. Unele sunt print in place altele necesita asamblare sau lipire dar rezultatul e fain.

Cum devine un fisier obiect real?

In general totul incepe de la un fisier cu extensia “STL” care contine modelul 3D. Fisierul asta fie il downloadezi de pe thingiverse (sau alt site cu modele 3D) fie il exporti din aplicatia de modelare 3D ( ex. tinkercad). Trebuie sa convertim apoi acest fisier intr-un format pe care imprimanta sa il inteleaga si anume gcode.

In general imprimanta are mai multe motorase care controleaza miscarea capului de printare (sus-jos, stanga-dreapta), patul de printare (inainte-inapoi) si materialul (extrudare material sau retractie). Pe langa asta imprimanta mai controleaza temperatura cu care topeste materialul si temperatura patului de printare. Toate instructiunile astea se regasesc practic in fisierul gcode care ii spune imprimantei cum sa controleze toate componentele.

Pentru a ajunge de la fisierul STL la cel GCODE este nevoie de un program numit slicer care ia modelul 3d si il traduce in instructiuni gcode pe care imprimanta le intelege. Eu folosesc Cura Slicer pentru asta, un soft gratuit, care practic taie in straturi modelul si ii spune imprimantei cum sa miste capul de printare pentru fiecare start. 

Exista o sumedenie de parametrii in slicer care vor determina cat de bine si cat de repede iese obiectul printat. Cu cat vrei mai mult detaliu cu atat o sa dureze mai mult. Pe langa viteza si aspect un alt lucru important este cat de dur este obiectul. Toate astea sunt controlate de programul de slicing.

Rezolutia este data de grosimea stratului de printare, cu cat grosimea este mai mica cu atat modelul o sa aiba mai multe detalii si o sa arate mai bine. Duritatea este data de cat de mult plastic folosesti cand “umplii” obiectul. Cel mai dur o sa fie cand e 100% plastic dar de cele mai multe ori nu ai nevoie de atat de mult, slicer-ul te lasa sa controlezi asta.

Vestea buna e ca toate slicerele vin cu profile prestabilite pentru imprimanta ta si in general nu ai nevoie sa stii toate astea la inceput. Pe masura ce o sa printezi mai mult o sa inveti treptat care sunt parametrii pe care trebuie sa ii cunosti.

 

Screenshot din cura slicer

Slicer-ul va genera fisierul gcode pe care apoi il incarci in imprimanta, de cele mai multe ori pe un card sd.

Cu ce imprimanta 3D ar trebui sa incep?

Exista o multime de imprimante 3D pe piata cu preturi care variaza foarte mult. Cele mai comune sunt Ender3 ( si versiunea pro), Anet A8, Prusa MK3S. E important de stiut care sunt criteriile care le diferentiaza:

  1. Dimensiunea de printare: In general cu cat obiectul pe care vrei sa il printezi e mai mare pretul imprimantei o sa creasca
  2. Materiale: Cu cat imprimanta suporta mai multe tipuri de materiale cu care sa printeze o sa coste mai mult pentru ca anumite materiale mai exotice necesita mecanisme mai complexe pentru manevrare sau temperaturi mai mari de topire. O sa descriu in detaliu mai jos principalele tipuri de materiale.
  3. Mentenanta si reglaje: Imprimantele ieftine se bazeaza ca tu o sa faci manual partea asta pe cand cele ieftine au sisteme care se ocupa de asta. Un exemplu foarte important este alinierea patului de printare, care e un proces foarte important si minutios care daca nu e facut corect nu se poate printa cu imprimanta.
  4. Suport multi material/multi-culoare: La imprimantele ieftine poti printa cu un singur material o data. Asta inseamna ca toate obiectele vor avea o singura culoare.
  5. Cutie sau Enclosure: Imprimantele ieftine nu au cutie asta inseamna ca nu pot printa anumite materiale care au nevoie de o temperatura mai mare a mediului ambient sau elimina vapori periculosi in timpul printarii.
  6. Suprafata de printare: Foarte importanta in usurinta de printare si mentenanta. De asemenea conteaza cat de usor este de desprins print-ul
  7. Zgomot
  8. Usurinta de asamblare: Majoritatea vin sub forma de kit asa ca asta e destul de important. O asamblare proasta va duce la rezultate slabe de printare.

 Materiale

Inainte sa discutam mai complex despre imprimante trebuie sa vorbim putin despre materialele de printare. Trasaturile dupa care le diferentiem sunt urmatoarele:

  1. Usurinta de printare: Anumite materiale sunt mai pretentioase decat altele si e mai dificil sa obtinem rezultate bune cu ele.
  2. Duritate/Rezistenta: Cat de greu este sa rupi materialul
  3. Temperatura de printare: Ce temperaturi trebuie sa suporte imprimanta sa poata 
  4. Temperatura de utilizare: Fiind vorba de plastic topit de la o anumita temperatura in sus se poate deforma din nou.
  5. Flexibilitate: Cat de flexibil e materialul

Mai jos o sa ne uitam la cateva din cele mai populare materiale in 3D printing

ABSPLAPETGTPU
Usurinta de printareDificilUsorUsorDificil
Duritate3/42/44/42/4
Temp. printare230-250180-220220-250210-230
Temp. utilizare1006090130
Flexibilitate1/42/42/44/4
Vapori periculosiDANUNUNU

ABS este primul material folosit in 3D printing si este ceva mai dificil de folosit pentru ca are tendinta sa se curbeze daca temperatura mediului nu este suficient de mare si elimina vapori. Din cauza asta doar imprimantele cu enclosure pot printa bine ABS. Poate fi folosit si in aplicatii unde sunt temperaturi mari si nu se deformeaza usor. (ex: piese automotive)

PLA este probabil cel mai popular material pentru ca este foarte usor de folosit si prezinta caracteristici suficiente pentru majoritatea utilizarilor. Ofera cele mai bune rezultate pentru modelele mici cu detalii. Principalul dezavantaj este ca nu rezista in temperaturi ridicate si comparativ cu alte materiale se rupe mai usor. Cam tot ce ati vazut in pozele de mai sus este facut cu PLA. 

PETG este un material cu caracteristici aropiate de ABS dar cu caracteristicile de printare ale PLA-ului. Asta inseamna ca e usor de folosit si nu ai nevoie de enclosure pentru a-l printa. Mie mi-a fost mai greu totusi sa printez cu el decat cu PLA-ul dar nu am avut mari probleme. Utilizari: Suporti de gradina, orice e outdoor, viziere etc. 

TPU este un material foarte flexibil si deformabil. Puteti sa va imaginati ca este un plastic cauciucat. Din cauza flexibilitatii este dificil de printat cu el si doar anumite imprimante pot printa eficient cu el. Este bun pentru pneuri la rotile jucariilor, garnituri, bratari etc.

E important sa stiti ce nu veti putea printa cu imprimanta. Acum ca stim despre materiale hai sa comparam cele mai populare imprimante

Comparatie imprimante 3D

Ender 3Ender 3 ProPrusa MK3SAnet A8
MaterialePLA, PETGPLA, PETGPLA, PETG, TPUPLA, PETG
Bed levelingManualManualAutomatManual
Multi-materialNUNUNUNU
Suprafata printareFixa, aluminiuFlexibila, magneticaFlexibila, PEIFixa, aluminiu
EnclosureNUNUNUNU
ZgomotDeranjantDeranjantSilentiosDeranjant
Usurinta de asamblareUsorUsorUsorDificil
Pret199$209$911$185$
LinkLinkLinkLink

Calitatea de printare si viteza este asemanatoare intre aceste imprimante cu toate setarile facute corect si calibrate cum trebuie. La materiale Prusa are un avantaj pentru ca foloseste un sistem care ii permite sa printeze fara probleme TPU. 

La bed leveling Prusa are un mare avantaj prin faptul ca determina singura curbura suprafetei de printare si ajusteaza automat printul. Din experienta mea acest proces facut manual e foarte minutios si o cauza principala pentru print-uri esuate. In general ar trebui facut inainte de orice print dar e time consuming de facut manual.

Print cu un pat nealiniat corespunzator

Suprafata de printare de la Prusa e cea mai buna dar as zice comparabila cu cea de pe ender 3 pro si vor oferi atat adeziune buna cat si usurinta in scoaterea printurilor pentru ca sunt flexibile. Prusa are un avantaj totusi ca primul layer va iesi fin si nu cu asperitati ca pe ender. Pe ender 3 si anet veti intampina dificultati atat la adeziune cat si la scoatere printurilor, nu e imposibil doar ca e bataie de cap mai mare.

Niciuna nu are enclosure asa ca nu am trecut ABS la materiale desi se poate printa cu toate. Nu mi se pare safe sa printezi ABS fara enclosure. 

La zgomot singura pe care o poti folosi lejer cu tine in camera este Prusa, toate celalalte sunt destul de zgomotoase. Nu sunt mai zgomotoase ca o imprimanta obisnuita as zice dar pentru ca printurile dureaza mult zgomotul e deranjant.

Usurinta de asamblare este un factor mai ales la Anet care e dificil de asamblat si necesita cateva ore bune fata de celalalte care se asambleaza usor.

Concluzii: Daca vreti “the Apple experience” si bugetul nu este o problema alegeti Prusa, este cea mai usor de folosit out of the box si va scoate constant printuri de calitate excelenta. Daca vreti cea mai ieftina varianta si sunteti indemanatic puteti obtine rezultate foarte bune cu Anet A8 la un pret foarte bun.

Ce am ales eu

Eu am mers pe Ender 3 PRO si tot ce ati vazut in poze e printat cu aceasta imprimanta. Am ales asta pentru ca e prima imprimanta si nu am vrut sa ma usture buzunarul prea tare daca nu o folosesc. Ca materiale suportate este un compromis bun pentru mine, desi am reusit sa printez si TPU cu ea. Suprafata de printare cu care vine este foarte buna, mai buna decat una din sticla de exemplu. De-a lungul timpului i-am mai printat cateva upgrade-uri si i-am cumparat o suprafata de printare din PEI ca cea de la Prusa.

Per total sunt multumit de ea desi au fost cateva momente in care am pierdut ore intregi calibrand si recalibrand patul, strangand suruburi si la final tot un maldar de ate aveam. Raportat la pretul platit totusi momentele alea au fost rare.

Published by

Overdeath

A coder in the making

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.