Человеку XX века объёмная печать показалась бы научной фантастикой, сегодня же эта технология знакома большинству. 3D-принтеры активно трудятся на производстве, в строительстве, и у обычных пользователей встречаются всё чаще. Если сломалась пластмассовая деталь игрушки или прибора, её можно просто распечатать, а не бегать по магазинам. Давно хотели попробовать, но не знали, с чего начать? Подборка готовых решений на все случаи жизни — под катом.
Первое, с чем сталкивается будущий владелец 3D-принтера — кажущаяся сложность обращения с высокотехнологичным прибором. Но не так страшен чёрт: если не полениться внимательно прочитать инструкции, установить и настроить такой агрегат вовсе не сложно. Что касается креативной части процесса, то не понадобится даже умение рисовать: в интернете получится без труда скачать уйму готовых моделей. Останется только определиться с кругом задач, которые должен будет решить аппарат.
Содержание
Первый шаг
Самый доступный способ знакомства с технологией — это 3D-ручка. Макет в неё, конечно, загрузить не выйдет, зато можно разобраться в основах объёмной печати и побаловаться без лишних затрат. Или подарить гаджет ребёнку: возможность создавать (или модифицировать) собственные игрушки куда увлекательнее, чем гонять по экрану горсть пикселей. Весит устройство всего 62 грамма при размере 184x31x46 мм.
Технологически 3D-ручка схожа со всем известным клеевым пистолетом, разве что в качестве наполнителя используется специальная пластиковая нить вместо клейкого стержня. Продвинутые модели позволяют «заправить» ручку разными цветами и менять их прямо на лету. Расходный материал — ABS- или PLA-нити толщиной 1,75 мм.
В отличие от принтера, элементов управления у гаджета минимум, а индикатор температуры и скорости плавления вынесен прямо на корпус. Регулируется и скорость выхода пластика, значительно упрощая процесс ручной печати. Для повышения точности есть насадка толщиной 0,4 мм.
Просто добавь объёма
При первом рассмотрении 3D-принтер кажется чем-то вроде промышленного станка с множеством деталей. На деле же смонтировать такой агрегат не сложнее, чем системный блок. Geeetech 3D Printer I3 Pro W на базе популярнейшего проекта Prusa i3 отлично подойдёт для начинающих. Собрать его можно за пару вечеров, да и открытая система накаливания заметно упростит обслуживание.
Несмотря на принадлежность к бюджетному сегменту, аппарат может похвастаться приличной площадью печати — 20х20х18 см. Модель поддерживает широкий набор материалов для печати: как стандартные гибкие нити ABS/PLA, так и продвинутые нейлоновые или дерево-полимерные.
Саморегулирующаяся система управления с функцией автоматического выравнивания 3D Touch простит «начинающему» многие распространённые ошибки. В комплекте с принтером поставляется фирменное приложение EasyPrint 3D с набором готовых моделей и возможностью загрузки новых. Поддерживается и автономная печать с SD-карт.
План «Дельта»
В отличие от классических решений, построенных по принципу декартовой системы координат, печатающая система дельта-принтера смонтирована на специальных подвесах. Такая конструкция обладает компактными размерами и гораздо большей скоростью печати. При этом аппарат не только экономит время своему владельцу, но и выглядит футуристически. У FLSUN 3D Kossel Delta, несмотря на довольно скромные габариты, весьма неплохой рабочий объём: 180×315 мм в базовой версии.
От ошибок при печати принтер защищает автоматическая регулировка уровня направляющих. В зависимости от сложности модели, скорость печати (включая цветную) составляет от 20 до 150 мм/с при толщине слоя от 0,05 до 0,4 мм. Состояние печати дополнительно отображается на встроенном LCD-дисплее.
Фотопринтер без бумаги
Фотополимерные (SLA) принтеры предназначены для создания высокоточных моделей, в том числе тонкостенных и с большим количеством мелких деталей. В качестве расходного материала такие модели используют жидкие фотополимеры, отверждаемые при помощи лазера или УФ-лучей. Такой аппарат в большей степени подойдёт продвинутым пользователям с опытом 3D-печати.
Sparkmaker SLA 3D — один из самых доступных принтеров в своём классе. Он предназначен для объёмной печати сравнительно небольших деталей габаритами до 98x55x125 мм. Скорость печати составляет от 5 до 15 секунд на слой, расходником служит 405-нм фоточувствительная смола. SLA-принтер нередко становится вторым в коллекции, дополняя классическое решение. Впрочем, лишнего места он не займёт: размеры аппарата всего 170×275 мм при весе 3,5 кг. В комплект входит фирменное программное обеспечение Spark Studio, ввод данных производится с SD-карты.
От простого к сложному
Рано или поздно наступит такой момент, когда захочется большего, и выбирать придётся из моделей посерьёзнее. Ripson А3 выполнен по кинематической схеме CoreXY: печатающая головка движется по осям X и Y, а платформа по оси Z. Устойчивая закрытая конструкция обеспечивает высокое качество печати.
Благодаря сложному устройству привода печатающей головки с большим количеством ремней повышается точность позиционирования. Печать происходит посредством ABS, PLA, SBS и других распространенных видов пластика-наполнителя. Чтение данных предусмотрено с SD-накопителя, статус печати и системные сообщения отображаются на LCD-дисплее в нижней части принтера.
Трудности выбора
Казалось бы, какие могут быть сложности при заказе онлайн? Выбор на внутреннем китайском рынке часто больше, а цены ниже, чем в магазинах, работающих на зарубежную аудиторию. Зашёл на Taobao, а то и вовсе на сайт производителя, нажал «купить» — и жди себе доставку. Но есть пара нюансов. Во-первых, в большинстве случаев понадобится знание китайского для связи с продавцом. Во-вторых, далеко не каждый поставщик возьмётся за доставку в Россию — а если и возьмётся, цена определённо перестанет быть привлекательной. И наконец, если придёт некачественный товар, доказать свою непричастность к поломке будет практически нереально.
Решить все эти проблемы поможет уже знакомый нам сервис YOYBUY. Достаточно выбрать понравившуюся модель и передать ссылку сотрудникам сервиса через официальный сайт, предварительно зарегистрировавшись. Останется лишь оплатить товар и дождаться его. Представители YOYBUY сами свяжутся с продавцом (что особенно важно, если вы не владеете китайским) и оформят заказ на свой склад с последующей отправкой по указанному адресу.
К другим преимуществам YOYBUY относятся удобный онлайн-калькулятор для расчёта стоимости покупки с доставкой, проверка товара перед отправкой, широкий выбор способов оплаты и возможность доставки российской логистической компанией «Карго». Кроме того, все впервые зарегистрированные пользователи сервиса получат бонусный купон на $10 на любые покупки через YOYBUY.
Ещё одна копия хабора
Первым делом рад поприветствовать уважаемое сообщество.
Собственно, данная статья попытка описать мой собственный старт в мир 3D печати.
Хочется непредвзято, объективно, описать впечатления и чаяния владельца собственного домашнего 3D принтера.
Рассказываю обо всем по порядку, под катом.
(bold) Часть 1. Начало. Или будни российского хоббийшика.
Как инженер, разрабатывающий собственные проекты, в «домашних» условиях, я всегда стараюсь найти технологии(услуги, возможности, как угодно) сделать что-то быстро по возможности, и «занедорого». Качество должно также соответствовать требованиям. Это логично, но как всегда трудно сочетаемо.
Любой проект в конечном итоге подходит к той стадии, когда для воплощения в жизнь требуются детали. Не важно, что это: детская игрушка, сувенир или прототип боевого экзоскелета. Любые детали из пластика, дерева или металла стоят денег — для стороннего производства. Или требуют материалов, инструмента, навыков работы с ними и, конечно, времени.
В итоге, либо проект — долгострой, который, возможно, никогда не будет закончен, либо требуются деньги, и в немалом количестве.
(italic)(Это банальные «азбучные» истины, но… Тут надо подчеркнуть, что есть умельцы делающие все сами, но не у каждого есть свой станочный парк, все необходимое оборудование, да еще и место где бы это все располагалось, обслуживалось и хранилось. У меня, например, есть весь классический ручной электроинструмент, пара хоббийных станков, но не более того. С этим «далеко, и тем более быстро не уплывешь». И зациклиться на одном проекте, любовно выпиливая напильником день за днем «кривульку» в течении несколько лет – не мое. Да и за это время образ проекта, деталей и требования изменятся 100500 раз.)
Так вот: любой нестандартный проект требует экспериментальных деталей, тестовых запусков, отладки. Даже проектируя все в мощных 3D CAD системах типа SolidWorks, CATIA, Pro/E и т.п. часто нельзя обойтись без макета «вживую».
И к тому моменту, когда все детали и механизмы обретут свой окончательный вид каждая из них проходит несколько стадий в виде экспериментальных, тестовых, моделей.
А каждую необходимо изготовить – отлить, отфрезеровать, обточить и т.д.
Надо учитывать еще и тот факт, что сторонние изготовители, готовые сделать деталь на заказ крайне заинтересованы(опять азбучные истины) в максимальной прибыли.
Деталь, стоимость которой 100-200р. никто не будут делать в 1-м, 2-х экземплярах, т.к. на этом не заработаешь. Даже на сложную деталь ценой 2000-3000 р. в единственном экземпляре, для станка ЧПУ, бывает трудно найти исполнителя.
А если деталь видоизменяется не сильно, но все же, 5-10 раз в процессе работы над проектом? А если разнообразных деталей 20, 100 или 1000 штук?
К тому же, работая в 3D на каждую деталь для стороннего исполнителя я зачастую должен выпускать конструкторскую документацию, оформленную соответствующим образом. Ничего сложного, но — это время. Для громоздких и сложных деталей порой оформление КД занимает времени больше(«в разы»), чем проектирование самой детали.
И еще нюанс стороннего производства опять же — время.
Сделать заказ -> Обговорить все нюансы(пару раз подъехать лично на пр-ство) -> прождать месяц -> забрать заказ, за день-два убедиться в том, что нужно опять что-то менять -> и опять платить->ждать->забирать…
Когда деньги стали заканчиваться слишком быстро я открыл для себя 3D печать.
(bold) Часть 2. Трудности выбора. Мое расследование российского рынка 3D принтеров.
Конечно, я слышал об этом и раньше. Помнятся мне древние журналы в которых, как о полетах на Марс, говорилось, что «Амерькански вояки будут в будущем печатать запчасти для ремонта техники прямо на месте используя новую технологию — 3D печать».
Теперь возможность появилась и первые результаты работы с 3D прототипированием порадовали.
Поначалу я работал с компаниями: Хороший сервис, не требуется КД, скинул модель по почте, обговорил цвет и точность и через недельку забрал. И главное то: что в металлообработке стоит дорого и сложноповторимо в 3D печати абсолютно «по барабану». Любые хитрые вырезы, пазы, приливы, переходы и выступы печатаются «влегкую».
(Italic) (Тут конечно стоит добавить, что пластик с металлом не сравнится и по нагрузкам и по весу, но проверить собираемость и частичную работу все-таки проще и дешевле, чем металл и даже дерево)
Но со временем компании 3D сервисов стали «жиреть» и разрастаться.
Появились амбиции крупных производителей с большим оборотом средств и на малые заказы стали глядеть свысока.
«Хоббийная Жаба», хоть и слепа, но стала душить — цены за услуги выросли вместе с евро. Уже заказы менее 3000-4000 рублей не принимают, а платить за грамм напечатанного пластика столько же, сколько и за грамм фрезерованного металла решительно не хотелось. Заказы стали делать долго и вновь все вернулось «на круги своя».
Напечатав в сторонних компаниях пару десятков тестовых деталей и сложив затраты, я обнаружил, что в принципе, я потратил стоимость усредненного домашнего 3D принтера.
В пользу покупки домашнего принтера меня подталкивали несколько соображений:
1. Сразу решается вопрос о растрате лишнего времени. Никаких поездок, оплат, ожидания заказа и прочих проволочек.
2. Деньги уходят только на пластик(1 кг при надлежащем качестве это — очень много) и на ацетон(копейки). Электричества принтер потребляет меньше компьютера.
3. Свобода печатать что угодно(Ja! Ja! Geheim waffen!) и когда угодно.
4. Длительная независимость от сторонних фирм(расходники можно запасти заранее, на выставке или сразу подешевле взять много разного пластика оптом).
Так я решил, что стоит попробовать купить лично себе подобное устройство, и печатать детали самому.
Помимо цены, что естественно, главным оставалось обеспечить 3 пункта:
1. Точность воспроизводимой детали. Понятно, что домашний принтер не сможет соперничать с промышленным по качеству и точности, но у любой детали есть допуска по точности и если настольный принтер позволит соблюсти не идеальную, но достаточную точность, то этого будет достаточно.
2. Сложность самостоятельной настройки, обслуживания и работы. Любой сложный станок нуждается в настройке. Главное, чтобы она была понятна, логична и не требовала спец.техники или каких-то сложных/долгих измерений и расчетов. Обслуживание не должно включать в себя полную сборку-разбоку устройства из-за каждого сбоя или неисправности. Простота работы понятие относительное, но все-таки это должен быть станок-автомат, делающий основной процесс самостоятельно, а не напильник с двухтомником инструкций.
3. Доступность и небольшая стоимость расходников и запчастей(в случае поломки).
Изучив рынок (осень-зима 2014г.) я пришел к следующим выводам:
1. В России, в Москве вполне можно купить принтер соответствующий моим требованиям по точности. И это не дорогущий промышленный 3D принтер.
2. Расходные материалы вполне доступны, их много(и становится все больше) и при моих планируемых объемах печати вообще на бюджет не влияют. Расходники из разных материалов имеют разные хар-ки, а средний принтер технологии FDM жрет их все(при должных настройках) и это многообразие(даже чисто гипотетическое) есть «гут».
3. Мне нужен рабочий инструмент. Но этот инструмент сложен, и может вполне быть некачественным в некоторых нюансах, в которых я не сразу разберусь, поэтому я не хочу покупать импортный принтер у перепродавцов(пусть даже 100500 раз официальных), т.к. неизвестно что будет в дальнейшем с поддержкой, ремонтом и т.д. Мне нужен станок – рабочая лошадка и я всегда должен иметь выход на производителя, хотя бы для дистанционной консультации и покупки(а вдруг?) запчастей.
4. Рынок хоббийных, доступных по цене, FDM станков 3D печати настолько молод, что формально все у всех одинаково(ну не считая самых первых чудо-принтеров на резьбовых шпильках). Почти. Дьявол кроется в мелочах, в них же кроется качество(=точность) и надежность элементов конструкции.
5. Исходя из п.3 и п.4. можно сказать, что рынок занят принтерами 2-х типов компаний: энтузиастов и барыг(чисто ИМХО). И мне надо искать отечественного рукастого энтузиаста.
Подробнее опишу последний пункт.
Барыга – перекупщик, спекулянт(см. словарь). Зачастую, продающий вещи по завышенной, не обоснованной цене.
Собственно этим все сказано.
Все баталии о марках принтеров, писанные в этих ваших интеренетах, что я успел прочитать до покупки принтера(да и сейчас) сводятся к банальной склоке рукастых гиков-энтузиастов(про энтузиастов ниже) и барыг, прикрывающихся красивыми вывесками.
Не продает принтеры сейчас только ленивый.
Я не буду спорить здесь о качестве импортных машин, скажу, только что, если что-то случится с этим чудом технической мысли (настройка, ремонт, замена и т.д.) спрос с продавца дело непростое.
А спрос с продавца, который торгует чужой техникой и не имеет к ней(кроме бумажки с печатью в рамочке) никакого отношения лично – трижды непростое.
Купили принтер, обнаружили поломку или плохое качество, а у компании его продавшей вдруг: налоговая, рост евро, закрытие фирмы, продажа бизнеса, жадность директора, тупо отсутствие тех.поддержки, да что угодно, и вот вы уже один на один с вашей бедой.
Идти в суд из-за игрушки – надо иметь много свободного времени и большое желание.
А даже если фирма останется: Вспоминайте, кто сталкивался, сколько может длиться официальная экспертиза на тему: был товар сломан пользователем, или это заводской брак? Месяц, два? А сколько длится замена частей в случае если действительно что-то случилось по вашей вине? Есть ли сервис у перепродавца, или он его(принтер) в Европы будет отсылать?
А принтер штука довольно сложная технически и, видя качество сборки некоторых европейских «фирм», я решительно отказался от импорта.
В конце концов начинка из Arduino, 4-х шаговиков и нагревательного стола с экстудером у всех китайская, ибо так дешевле всем, кто их делает. А тем, у кого принтер не из «китайского железа» еще хуже, т.к. просто купить на e-bay и поменять деталь уже не получится, а фирменная деталь в России может стоить половину цены принтера(барыги жеж, чо уж).
А термин барыга я применил сознательно – цены на низкокачественный европейский ширпотреб(из китайских запчастей) завышены многократно. Достаточно посмотреть цены «там», и сразу хоббийная игрушка для взрослых становится по деньгам чем-то вроде покупки домика в деревне «тут».
Энтузиасты своего дела – люди заинтересованные не столько в конечной прибыли, сколько в конечном результате. Внося(объединяя, изменяя) свои и чужие творческие находки, тратя свое время и деньги(часто очень неоправданно и помногу) они создают достойные вещи, зачастую, превосходящие во многом серийные поделки.
Ведь каждая система для них – детище, в котором они знают каждый винтик. И добившись одного результата, они стремятся его улучшить, доказать, что можно еще круче, быстрее, сильнее, выше.
Такие люди всегда двигали вперед науку и технический прогресс человечества.
Они отвечают за то, что сделали сами своими руками, готовы помочь понять, разобраться новичкам, готовы делиться своими знаниями с теми, кого увлекает их хобби.
(bold) Часть 3. Принтер 3D SUN. Описание. Выводы.
Изучив возможных продавцов я стал сравнивать цены, возможности, читать отзывы.
Крайне полезным в этом деле оказались форумы робототехники и другие со смежных с 3D печатью областей, в которые проникают современные технологии.
Там во мраке сотен постов скрываются самые интересные сведения, которые невозможно почерпнуть в официальных обзорах, «комментах» и PR-статьях.
Изрядно поплутав по Сети я вышел на Станислава и его молодую компанию 3DSUN. Собственно заинтересовало объявление о продаже принтера с подробно указанными характеристиками и крайне демократичной(а баксы с еврами уже росли) ценой. Конечно принтер был уже продан, но возможность создания подобного агрегата, да еще и с некоторыми измененными под мой заказ характеристиками подкупала.
Надо сказать, что мной сразу была обозначена планируемая область применения принтера и диапазон его возможностей. Нужна была «рабочая лошадка».
Главным условием была тестовая печать, которая покажет возможности будущей покупки. Точность тестового образца по нескольким измерениям – главный критерий.
(Italic) (Тут важное замечу: У меня по началу вызвало шок, то что некоторые компании и «дельцы», продающие свои(и чужие) принтеры демонстрируют клиентам при встрече разные УЖЕ(!) напечатанные «красивости», но при тестовой печати на глазах у клиента на НАСТРОЕНННОМ(!) их собственном принтере, в собственном офисе, не могут с первого раза напечатать ровный и четкий тестовый кубик! И это во время переговоров о покупке. О чем можно говорить с такими производителями?)
После месяца ожидания я стал обладателем принтера, построенного по технологии Rep-rap с размерами печати 190-190-240(высота). Сопло стоит 0.3 мм.
Точности и жесткости для моих проектов, а тем более для печати всякого с thingiverse.com вполне хватает. Тут стоит сказать, что продавцом были любезно сообщены необходимые программы, а также, как новичку, был устроен небольшой ликбез по их использованию и по настройкам принтера.
Конечно, через месяц его использования я уже стал разбираться гораздо лучше и понимать многие нюансы печати, но то, что я смог запустить качественную печать сразу после установки его на столе меня очень порадовало. И первая собственная результирующая печать была потрясающе завораживающе-медитативная и при этом был получен крайне точный результат(допуск +0,1мм при длине грани 20мм).
До PLA пластика руки пока не дошли, т.к. возможностей настройки у принтера настолько много, что сначала хочется освоить все возможные приемы с использованием ABS.
Опишу плюсы и минусы моего принтера. Опять же оговорюсь, что все это мои субъективные выводы. Возможно, я что-то пропускаю, что показалось мне неважным.
Минусы.
1. Калибровка стола относительно сопла. К сожалению, в среде бытовых 3D принтеров на данный момент не решаема почти никем. А те, кто утверждают, что у них есть автокалибровка, почему-то вживую отказываются продемонстрировать, или отговариваются, что вот именно на данном образце она не отстроена должным образом. Но этот минус легко нивелируется опытом. За месяц работы я уже настолько научился изредка подправлять «горизонт», что это уже не вызывает никаких затруднений и делается в течении секунд, причем даже в процессе старта печати(«на глазок»).
2. «Падение» головки с экструдером в конце печати. Связано с устройством двигателя на ремнях. Лечится добавлением в G-код отдельной строчки в конец файла. Скажем так не минус, а скорее особенность конструкции.
3. Периодическое выдавливание пластика в щель между хот-эндом и телом радиатора охлаждения. Связано, скорее всего с не очень качественным изготовлением самих деталей братьями китайцами. Температурное расширение разных материалов дает щель и по резьбе, по чуть-чуть, пластик образует наплыв. Только при длительной печати. Легко снимается. Лечится сменой головки, плотной затяжкой деталей. В общем, также может встретиться у любого принтера с подобной китайской «головой», независимо от фирмы.
4. Грамотная подборка настроек для каждой модели. Этот минус есть у каждого принтера. К сожалению, сама технология FDM имеет свои особенности и под каждую модель перед
Плюсы.
1. Демократичная цена. На момент покупки принтер стоил чуть дороже, чем предлагаемые другими фирмами конструкторы для самостоятельной сборки.
2. Жесткий фанерный каркас. Да, металлический был бы «понтовей», но свою функцию он выполняет, а переплачивать лишнее не вижу смысла.
3. Мощные шаговые моторы.
4. Стальные 8мм направляющие (по 2 шт. на ось).
5. Качественные стальные подшипники.
6. Встроенный отключаемый обдув для PLA.
7. Экран со слотом под SD. Автономность наше все!
8. И главное: ременная(не на шпильках!) передача от моторов, включая ременную передачу по Z. В отличии от систем, работающих на резьбовых шпильках данная особенность позволяет добиться крайней высокой точности, при этом, в отличии от физического износа шпильки(для которой только замена с полной разборкой агрегата), здесь, со временем, достаточно подтянуть ремень.
9. Человеческое отношение к покупателю, как очевидный плюс.
Маркетологи наперебой расписывают достоинства 3D-принтеров, работающих по FDM-технологии. Однако действительно ли счастливый покупатель становится обладателем «волшебной коробочки», способной воспроизвести любую пластиковую деталь, или это все-таки инструмент DIY, как гравер или прибор для выжигания, и будет полезен не всем?
FDM или Fused deposition modeling (а также FFF или Fused Filament Fabrication) — метод аддитивного «выращивания» объектов, на основе которого построены почти все современные «бытовые» 3D-принтеры. Методика подразумевает послойное «выращивание» объекта из расплавленного пластика, подающегося в виде прутка.
Идея изначально была запатентована, но срок действия патента истек и после этого на рынок хлынули недорогие 3D-принтеры самых разных производителей — от именитых американцев до безымянных китайцев — на любой вкус и кошелек. Кто-то выбирает по бренду — однако если у вас есть познания в электронике и желание решать возникающие проблемы самостоятельно (без технической поддержки производителя), можно сэкономить, приобретя кит-комплект или вообще собрав принтер с нуля по одной из сотен опубликованных моделей.
Бочка меда
Технология FDM действительно впечатляет. Сегодня речь идет уже не просто о средстве для быстрого прототипирования для дизайнеров и архитекторов. По сути, имея трехмерную модель объекта, мы можем воспроизвести его в домашних условиях, при необходимости изменив масштаб или немного доработав его в редакторе. К примеру, можно скачать модель крепления для телефона в автомобиль и масштабировать ее под собственное устройство. Или же с нуля нарисовать любую бытовую деталь — от абажура на лампу до дверной ручки, не говоря уже о всяких мелочах вроде самодельных креплений к GoPro, элементов детских конструкторов и т.п.
Конечно, 3D-печать не может заменить конвейер с массовым производством — скорость послойного формирования деталей из пластика невысока, поэтому один «типовой» принтер может обслужить в лучшем случае только запросы своего хозяина. Но задачи обскакать существующие технологии производства и не стоит. 3D-печать правит там, где нужна максимальная кастомизация и серийное изготовление было бы категорически нерентабельным. Поэтому она очень полюбилась поклонникам DIY в самых разных сферах и т.п. По-сути 3D-принтер — это и есть инструмент DIY.
Бытовая 3D-печать сейчас испытывает взрывной рост. Технология FDM — довольно простая, а сообщество энтузиастов уже разработало несколько типовых конструкций подобных принтеров, отличающихся методами подачи прутка и кинематикой. На базе этих типовых конструкций создаются как фирменные принтеры, так и десятки, если не сотни самоделок, отдельные детали или даже полные кит-комплекты к которым можно купить на Ebay или AliExpress.
Дегтя… тоже бочка?
Казалось бы, технология обкатывается, дешевеет, при этом на нее уже существует нешуточный спрос. Не это ли залог скорого грандиозного успеха на массовом рынке (как это уже происходило с мобильными телефонами, цифровыми фотоаппаратами, а немногим ранее — и компьютерами)? Не пора ли покупать?
Как нам кажется, торопиться не стоит. Технология FDM довольно капризна, и пока ей далеко до того, чтобы стать эдаким «цифровым фотоаппаратом» или «стиральной машиной» в руках несведущего пользователя. Почти на каждом углу здесь приходится применять инженерную мысль. Справедливости ради стоит отметить, что если с инженерной мыслью у вас все в порядке, то возможности 3D-печати действительно огромны. Но лучше заранее знать, на что вы «подписываетесь».
Обработка стола и модели
Послойное нанесение чего-либо требует специальной подготовки моделей и поверхности, на которой осуществляется печать, плюс нужна будет постобработка деталей.
Принтер поставляется со стеклом или столиком из металла — не любой материал прилипнет на них без дополнительных ухищрений (и не любой потом отлипнет без нарушения геометрии модели). PLA-пластиком можно печатать на столе без подогрева, используя покрытие из синего скотча — особо прочного малярного скотча от 3M, который теперь предприимчивыми пользователями был переквалифицирован в «скотч для 3D-печати». Подавляющему же большинству термопластиков нужен как минимум подогрев стола, а иногда и дополнительные клеевые покрытия (лак, клей, пиво, сироп из ацетона и т.п. — протестированных пользователями вариантов существует масса). Поиск подходящего именно этому принтеру (и пластику) покрытия — путь экспериментов и ошибок. Придется испортить не одну модель, прежде чем найдется тот самый оптимальный вариант.
Но печатью первого слоя проблемы не ограничиваются. Нить из расплавленного пластика не может висеть в воздухе, соответственно, на сильно выступающих частях (например, деталях с обратным уклоном) необходимы поддержки, которые по окончании печати потребуется срезать, как-то обрабатывая место среза, чтобы не было острых краев. Надо отметить, что и самая обыкновенная вертикальная стенка после 3D-принтера не будет идеально гладкой (будут заметны как минимум границы слоев, а может и другие дефекты). Так что постобработка потребуется почти всем деталям, для которых важны качества поверхности.
Не все пластики хорошо поддаются постобработке. Тем, кто печатает много и разными материалами, дома придется завести целый набор растворителей, ручной инструмент и т.п. (как и тем, кто активно развлекается DIY). Кстати, при этом часть пластиков еще и токсична при печати — так что нужны закрытые корпуса, вытяжки и т.п.
Особенности расходников
Характеристики результата сильно зависят от расходных материалов
Проблемы с качеством могут определяться не только заводским браком, но и вполне «штатными» особенностями используемого материала: например, некоторые типы пластика гигроскопичны (впитывают воду из окружающей среды). Если не хранить такой пластик в плотно закрытых пакетах с силикагелем, пруток становится хрупким, может ломаться при подаче, издавать при печати странные звуки, плохо ложиться на модель и т.п.
В целом даже если качество материала на высоте (нет очевидных проблем), для печати определенным пластиком подходит не любая модель. Одни материалы хрупкие и не позволяют печатать тонкие стенки, другие — наоборот, хорошо расслаиваются в объеме.
Каждый пластик имеет свою оптимальную температуру печати. При ее превышении ухудшается детализация и появляются поверхностные дефекты. В обратной ситуации плохо спекаются слои. Точно так же существуют оптимальные толщина слоя, параметры ретракта (обратного движения нити) и прочие подобные параметры.
Многие огрехи печати можно «скомпенсировать», уменьшив скорость. Но правильно говорят, что главная проблема — не напечатать объект, а сделать это за разумное время. Поэтому для объектов больше спичечного коробка придется разбираться с оптимальными настройками для каждого пластика.
Сложностей добавляет то, что детальные настройки не подскажут «коллеги» на форуме — оптимальные параметры во многом определяются самим принтером: насколько хорошо у него откалиброван сенсор температуры; используется ли удаленная подача нити и т.п. Плюс конечные цифры могут отличаться у одного и того же пластика разных производителей, а также у катушек разных цветов от одного производителя.
«Фокусы» принтера
Капризничать умеет и сам принтер. У каждой из существующих на рынке конструкций есть свои недостатки. Где-то моторы, которые должны быть идеально синхронизированы, работают немного не так; где-то — колеблется стол во время печати на высокой скорости; где-то слишком большой вклад дает вес печатающей головки. Точно так же есть и «больные места», которые вылезут вне зависимости от того, самосборный ли это принтер, китовый или купленный в виде «черного ящика от производителя». В первых двух случаях вероятность получить глюки несколько выше, но и фирменное происхождение не избавляет устройства от «типовых» болезней.
В среднестатистическом 3D-принтере довольно много движущихся частей, а механика имеет свой ресурс работы. В одних устройствах снашиваются пластиковые шестерни, в других постепенно перекусывается фитингом тефлоновая трубка и т.п. Рано или поздно такие небольшие огрехи начинают сказываться на результате печати. Увы, но универсального FAQ, помогающего по итоговому результату выловить проблему, нет. Тут как в старых автомобилях — надо искать коллег по несчастью, штудировать форумы и надеяться, что с этой проблемой уже кто-то сталкивался. Или — как вариант — выяснить, какой из узлов виноват в проблеме, и полностью его перетрясти. Но это уже в большей степени напоминает постройку собственного принтера с нуля.
Программные ошибки
До того, как десятки метров прутка превратятся в жизнеспособный объект, модель должна пройти процедуру слайсинга — нарезки на слои с учетом технических характеристик принтера — размера сопла, толщины слоя и т.п. Слайсер может «наломать дров», если изначальная модель не замкнута (бывает так, что на простейшей модели получаются дыры — в самом прямом смысле). Для «лечения» моделей существуют онлайн сервисы и инструменты в специализированном ПО, но не всегда они справляются с поставленной задачей. При этом они и сами вполне могут «потерять» какие-то детали.
Откровенно говоря, слайсер может ошибиться, даже если модель совершенно нормальная, а виной тому — округление. Если шаг резьбы вала по какой-то оси не пропорционален толщине слоя, при слайсинге будет накапливаться погрешность округления, которая на модели проявляется в форме рифленой поверхности.
Если же говорить более глобально, основная проблема потребительской 3D-печати в существующем варианте — отсутствие обратной связи при выращивании модели: принтер просто не видит, что именно он печатает. Существуют датчики температуры, застревания нити и другие инструменты, но внешний вид модели не оценивается никак. Единственная обратная связь идет через пользователя, по-своему трактующего происходящее.
В итоге 3D-принтер сегодня — это не совсем бытовая техника. Его нельзя сравнить с обычным принтером и тем более какой-нибудь стиральной машиной. Представляете, если б для удачной стирки одежды вам необходимо было в ходе экспериментов подбирать частоту вращения барабана машины, меняя ее через прошивку? Да, для некоторых это действительно было интересно, но вряд ли для большинства.
3D-принтер ближе всего к электроинструменту. Это отличное средство создания объектов, но им надо уметь пользоваться. К сожалению, на данный момент эта мысль не совсем ясно читается в рекламе некоторых 3D-принтеров — в результате появляется вполне заметная доля разочаровавшихся покупателей, ожидавших чудес из научной фантастики, а получивших неиспользуемую подставку под барахло дома.
Будущее
На мой взгляд, в будущем у технологии 3D-печати все же есть шанс стать по-настоящему бытовой. Во-первых, FDM стремительно развивается: совершенствуются прошивки, добавляются новые датчики и т.п. Одновременно с этим в геометрической прогрессии растут объемы русскоязычной документации, вполне доступной для понимания неспециалистами.
Во-вторых, на потребительский рынок в прошлом-позапрошлом годах начали выходить принтеры, работающие по другой технологии — методу лазерного спекания (SLS), благо патентные ограничения на SLS закончились в 2014 году. Однако пока стоимость устройств превышает 5 тыс. долларов США. Так что пока, говоря о потребительской 3D-печати, мы все же подразумеваем FDM со всеми сопутствующими проблемами.
