2016.03.11, Автор: Дмитрий Горьков844 прочтений

Границы возможного

Теги: 3D-печать Publish Следующее измерение печати Эксклюзив

 

Сегодня мы рассмотрим возможности настольных 3D-принтеров, в которых используется технология FDM (FFF). Такие аппараты позволяют делать многое, но надо понимать их ограничения и не ждать чего-то сверхъестественного. Каковы же границы возможного?

Начнем с минимальных размеров печати. Линейная точность принтеров может достигать 10–15 мкм. Но на самом деле это — не решающий фактор. Горизонтальные размеры отдельных деталей модели у нас ограничены диаметром сопла принтера. Обычно он составляет 0,3–0,4 мм. Существуют варианты с меньшим диаметром сопла, но распространения они не получили по нескольким причинам.

Одна — очень большое время печати. Вторая — очень жёсткие требования к качеству пластика, так как любые отклонения ведут к засору сопла. Это так и осталось экзотикой.

Нишу высококачественных небольших моделей ювелирной точности заняли принтеры на базе других технологий, например, SLA. Поэтому, если вы занимаетесь ювелирным делом, вам надо присмотреться к другим принтерам.

Второе ограничение «снизу» — это разрешение по вертикали. На что влияет этот параметр? Деталь у нас печатается послойно. И чем меньше толщина слоя, тем более ровной получается боковая поверхность детали.

 

Для большинство принтеров минимальная толщина слоя — 0,1 мм. Наиболее совершенные осилят слой 0,05 мм и даже меньше. Но по факту, как и с разрешением по горизонтали, 0,05 мм — это предел, ниже которого переходить смысла нет. Время печати растёт, а прирост качества почти незаметен. К слову, 0,05 мм — это меньше диаметра человеческого волоса, который в среднем составляет 0,08 мм.

Большинство моделей печатают с разрешением 0,1–0,2 мм — более чем достаточно для решения основной массы задач. При таких параметрах соблюдается баланс между временем печати и качеством поверхности.

А что ограничивает нас «сверху»? Каковы максимальные линейные размеры распечатываемых деталей?

У большинства принтеров эти пределы лежат в 200×200×200 мм или чуть меньше. Сейчас это — оптимальный вариант, позволяющий решить большинство задач. Намечается тенденция к появлению принтеров с линейными размерами печати как у листа бумаги А4 — 200×300 мм. При незначительном увеличении размеров самого принтера, их возможности существенно расширяются.

Существует множество моделей с меньшей областью печати. Но, работая на них, можно очень быстро упереться в ограничения размеров. Рассматривать их стоит только в том случае, если только вы точно знаете, что собираетесь печатать только небольшие детали в штучных экземплярах. Если же вы рассматриваете даже мелкосерийное производство небольших деталей, то большая площадь рабочей поверхности предпочтительней — за один цикл печати можно распечатать больше деталей, разместив их в большом количестве на рабочем столе.

Если же у вас стоят задачи по изготовлению больших изделий, то решение тоже уже есть. Серийно выпускаются модели с размерами рабочей области 300×300×400 мм и более.

Следующий важный показатель — скорость печати. Измеряется он в миллиметрах в секунду. Пределы большинства моделей — 80–100 мм/с. Но есть и «спринтеры», выдающие — 200 мм/с и более.

Тут важно понимать, что данная скорость достигается при печати простых прямоугольных моделей. При сложных формах скорость автоматически снижается — удлиняется траектория движения экструдера. Вторая причина — при печати сложных моделей, если мы хотим получить качественное изделие, приходится снижать скорость до 30–40 мм/с — на больших скоростях увеличивается вероятность брака.

Третья причина — разные расходные материалы (т. н. филамент), имеют свои скоростные пределы, выше которых переходить не стоит. Если превысить скоростной режим, то мы опять получаем повышенный брак печати.

Прочностные пределы | Обычно, прочности напечатанных деталей более чем достаточно для выполнения возложенных на них функций. Но тут нас ждёт ещё одно ограничение. Прочность напечатанных изделий «на разрыв» ниже, чем полученных технологией литья под давлением. А по такой технологии изготавливается большинство пластиковых деталей, которые мы видим вокруг нас. И поэтому, если речь идёт об изделиях, подверженным большим нагрузкам на разрыв, применять там напечатанные детали не стоит. Это в первую очередь детали, связанные с гидравликой — какие-либо штуцеры и т. п.

Во всех остальных случаях прочности более чем достаточно. Различные шестерни, детали механизмов работают отлично. Это небольшой ушат холодной воды на мечты об универсальном инструменте, который может всё. Волшебной таблетки «от всего» не существует. Но технология 3D-печати в силу своей универсальности сильно расширяет пределы возможного. Надо лишь трезво осознавать её возможности и ограничения.

Об авторе: Дмитрий Горьков (feedback@3d-print-nt.ru) — эксперт в области 3D-печати: автор нескольких книг и обучающих курсов, практик 3D-печати на заказ, консультант по применению и внедрению.

 

Архив журналов в свободном доступе.

Купить номер с этой статьей в pdf

comments powered by Disqus