Для радиолюбителей 3D печать интересна, прежде всего, возможностью изготовления пластиковых корпусов и корпусных деталей (ручек, кнопок, толкателей, кронштейнов) радиоэлектронных изделий. Такая печать позволяет намного улучшить внешний вид устройств.
Ведь каждый знает, что на изготовление хорошего корпуса зачастую тратится больше времени, чем на создание его “начинки”. Как правило, разработку нового устройства приходится начинать с поиска более-менее подходящего корпуса, а затем подгонять под него конструкцию. Использование 3D принтера позволяет ликвидировать эту проблему, о том где недорого купить принтеры печати пластиковых карт, читайте на сайте http://salepos.ru/
Устройство и работа 3D принтера
Для трёхмерной печати широкое распространение получила технология FDM (Fused Deposition Modeling) — послойное выращивание предмета из расплава пластика. Принцип прост — конструкционный материал (пластик) плавится в экструдере и в виде тонкой нити дозировано выдавливается из его сопла. Первый слой материала принтер наносит на поверхность своего рабочего стола, а каждый следующий — поверх предыдущего. Таким способом послойно создают предмет нужной формы. Чаще всего используют пластики ABS и PLA.
Чтобы изготовить объект методом 3D печати, необходимо, в первую очередь, иметь его трехмерную модель, созданную в одной из автоматизированных систем проектирования, например, AutoCAD или FreeCAD, Сегодня совсем необязательно такую модель создавать самому — для многих предметов готовые трёхмерные модели в виде файлов *stl можно найти в Интернете.
Файл с расширением stl необходимо обработать специальной программой слайсером (например, Slic3r). Слайсер, используя определённые алгоритмы, анализирует модель и разбивает её на слои нужной толщины. Это весьма ответственный процесс, от результатов которого в значительной мере зависит качество изготовления детали. Для нормальной работы слайсера необходимо правильно задать ряд параметров — толщину рабочего слоя, температуру экструдера и рабочего стола и др.
Работа с программой Slic3r
Всего этих параметров не один десяток. Некоторые оказывают серьезное влияние на качество работы. Более подробно о работе с программой Slic3r. назначение всех рабочих параметров и рекомендации по их правильной установке можно найти в [1]. В результате своей работы слайсер формирует файл управляющих команд на языке Gcode, который, собственно, и загружается в принтер. Так что 3D принтер — лишь исполнитель команд, сформированных программой-слайсером. Файл Gcode можно загрузить в память принтера, используя персональный порт USB компьютера, с помощью управляющей программы (например, Pronterface).
Можно также записать этот файл на SD-карту памяти и. вставив её в соответствующий слот принтера, запустить процесс печати. На мой взгляд, работа с SD-карты предпочтительней. Дело в том, что изготовление сложного объекта может занимать несколько часов и гораздо удобнее, когда принтер работает в автономном режиме без постоянной связи с компьютером.
Из всего разнообразия 3D принтеров, имеющихся в продаже, я выбрал Prusa i3 Steel (рис. 1).
Принтеры этого семейства хорошо зарекомендовали себя в работе, а выбранная модель выгодно отличается от предшествующих качеством изготовления Аппарат имеет простую конструкцию и хорошую ремонтопригодность, что также имеет большое значение при его эксплуатации.
Основа принтера — прочная стальная рама, на которой смонтированы механические узлы и электронные блоки.
Изготовители не пожалели металла — масса принтера в сборе 12 кг. поэтому конструкция получилась прочной и жесткой. Прочность имеет большое значение, от неё зависят стабильность калибровок принтера и устойчивость механизма к вибрации. Электронная часть принтера выполнена на микроконтроллерном модуле Arduino Mega 2560, широко применяемом в устройствах робототехники. Подробные технические характеристики, конструкцию и внешний вид узлов принтера можно найти, например, в [2].
И. конечно же, не последнюю роль в выборе модели принтера сыграла сравнительно доступная цена. В мае 2015 г. принтер обошёлся в 35 тыс. руб. — другие модели с аналогичными характеристиками стоят значительно дороже. Должен заметить, что из соображений сохранности и удобства пересылки по почте я приобрел не готовый принтер, а набор деталей для его самостоятельной сборки. Весь набор состоял из множества немаркированных деталей. Ситуация усугубилась тем, что изготовители почему-то не потрудились приложить к набору полноценную инструкцию по сборке и регулировке принтера, ограничившись ссылками на разрозненные ресурсы в Интернете.
Все это поначалу вызвало лёгкое замешательство, а процесс сборки напоминал решение увлекательной головоломки. Но хочу отметить, что все детали набора хорошего качества и изготовлены с высокой точностью. Поэтому серьёзных проблем при сборке механической части принтера не возникло. Узлы электронной части не защищены, к сожалению, от неправильного соединения, что грозит серьёзными поломками. Поэтому при монтаже нужно быть внимательным. Перед первым включением аппарата правильность монтажа нужно проверить ещё раз. Программирование микроконтроллера и калибровка принтера серьезных затруднений не вызвали.
Подытожив сказанное, хочу отметить, что самостоятельная сборка принтера возможна, однако работа эта весьма трудоёмкая, требует терпения, внимательности и определенных навыков. Начинающему радиолюбителю она вряд ли будет по силам. А теперь об эксплуатации принтера. В технологии 30печати, как и в любой другой, есть “узкие места”, создающие определённые сложности в работе. Связаны они в основном не с техническими возможностями принтера, а со свойствами пластика, применяемого для работы.
Например, пластики ABS и PLA имеют плохую адгезию к стеклу. Поэтому изготавливаемая деталь плохо держится на стеклянной поверхности рабочего стола. В процессе работы она может частично или полностью отклеиться от этой поверхности, и процесс изготовления закончится неудачей. Чтобы избежать этого, поверхность стола подвергают специальной обработке.
Для улучшения адгезии пластика поверхность стекла можно покрыть слоем аэрозольного лака для волос я использовал лак Nova сверхсильной фиксации. Вместо лака покрыть рабочую поверхность стола можно специальной термостойкой липкой лентой.
Покупая пластик, можно заодно приобрести и рулон такой ленты. По собственному опыту могу добавить, что неплохой заменой термостойкой может стать обыкновенная канцелярская липкая лента. Оклеивание ею поверхности стола даёт вполне удовлетворительный результат.
Пластик, выдавливаемый из сопла экструдера, имеет полужидкую консистенцию, которая сохраняется некоторое время после его нанесения на поверхность рабочего стола или изготавливаемую деталь.
Из-за этого он немного растекается по поверхности, поэтому фактические размеры изготавливаемой детали могут на несколько десятых долей миллиметра отличаться от размеров, указанных на чертеже. Например, фактический диаметр отверстия может быть меньше требуемого на 0.1…0.2 мм, а его стенки могут иметь неровности из-за наплывов пластика. Поэтому необходимо либо вносить соответствующие поправки в размеры на чертеже детали, либо выполнять чистовую обработку отверстия сверлом нужного диаметра.
Уменьшить растекание пластика можно, применив обдув изготавливаемой детали потоком воздуха от дополнительного вентилятора. Однако нужно заметить, что обдув резко увеличивает потери тепла рабочим столом принтера и его температура может упасть ниже допустимой.
Остывающий пластик подвержен температурным деформациям. Из-за них изготавливаемая деталь может коробиться и растрескиваться. Именно для уменьшения температурных деформаций изготавливаемого объекта применяют подогрев рабочего стола 3D принтера. Для пластика ABS поверхность стола должна иметь температуру около 100°С, для PLA — около 60 °С.
При температуре ниже требуемой коробление и растрескивание детали практически неизбежны. Хочу добавить, что деформации больше подвержены крупные, массивные детали с высоким коэффициентом заполнения внутреннего объема Поэтому, если от детали не требуется большая механическая прочность, коэффициент заполнения внутреннего обьема лучше выбирать небольшим (25… 30%). Помимо снижения расхода пластика, это позволяет уменьшить и деформацию детали.
Иногда большую деталь не стоит изготавливать целиком. Удобнее разделить ее на несколько частей, которые затем можно соединить между собой винтами или клеем. Например, корпус большого размера удобнее собрать из отдельных панелей. Подводя итог, хочу сказать, что изготовление предметов на 3D-принтере требует опыта и определённых навыков, а они приходят только со временем Большую помощь в освоении 3D печати могут оказать наработки и полезные советы других пользователей 3D принтеров, число которых непрерывно растет.
Например, немало полезной информации размещено на интернет-ресурсе (3). В целом, новая технология открывает широкие возможности для творчества. Для иллюстрации возможностей 3D печати на рис. 2 показаны настольные электронные часы, корпус которых изготовлен на 3D –принтере, описанном в статье.
Ознакомиться с каталогом готовых объемных букв можно по ссылке – http://ceha.com.ua. На сайте представлены буквы любого цвета, размера и шрифта, в дальнейшем их можно использовать для рекламных вывесок и много другого.
