 |
Печать. Часть 1. Оптимальные режимы печати
|
|
|
|
Печать. Часть 1. Оптимальные режимы печати
Прошлые занятия были посвящены технической стороне FDM-печати. Сейчас начинается блок про качество изготавливаемых изделий. Пора узнать возможности принтера и начать печатать качественные предметы. Приступаем.
Слайсер Ultimaker Cura 3. 6
Интерфейс
Частично с интерфейсом вы познакомились в прошлой лекции. Остается не много:
Профили материалов.
Осваивая печать, я вам очень рекомендую прыгать по разным вариантам не сразу. Вы можете начать с любого удобного пластика, PLA, PETG, ABS, HIPS. Они все разные и клевые. И если, например, PLA вас устраивает по свойствам, научитесь получать на нем хорошее качество хотя бы на одном конкретном цвете. Иметь радугу в доступности - это приятно, но мешает эффективному устранению дефектов и наработке навыков. Разные цвета одного пластика могут сильно отличаться по свойствам. Кроме того, пластик разных производителей зачастую требует разных температур печати.
Профили настроек. Когда ваше основное использование FDM-печати определится, вы скорее всего начнете часто делать схожие по параметрам печати изделия, перемежаемые печатью всякого разного с хитрыми параметрами. Для быстрого возврата к настройкам своей основной деятельности удобно делать профиль настроек с узнаваемым названием. " Fine", " My Fine" и " My Fine#2" не информативны. Делайте " 0. 1 медленно на шестерни" или " 0. 3 коробочка по-быстрому".
Базовые параметры печати
Толщина слоя
Layer Height - толщина слоя - это требование к детализации модели. Толщину слоя можно выбирать в интервале 20-80% от диаметра сопла. чем тоньше слой - тем более гладкими будут стенки и более мелкие детали удастся воспроизвести. Но и время печати при этом увеличивается кратно. Чем толще слой - тем быстрее идет печать. Кроме внешнего вида, изделие из более толстых нитей выдерживает большие нагрузки. Но при этом, оптимальная межслойная прочность достигается на толщине слоя от 20 до 50% диаметра сопла.
|
|
|
Толщина стен
Wall thickness, Top/bottom layers — отвечают за количество линий стенок. Это требование к прочности. Часто бывает недостаточно 2 линий, чтобы получить достаточно прочны детали.
Заполнение
Infill - это тоже параметр для успешной печати горизонтальных поверхностеей. И от части влияет на прочность детали. Заполнение можно выключить вовсе, если требования к изделию того позволяют. Изделие в один Толстый слой в некоторых случаях уже обладает достаточной прочностью.
infill = 0 по возможности,
0- 20% - базовое значение заполнения для большинства задач,
20-40% - для изделий, подвергающихся значительным нагрузкам,
40-80% - для ОЧень прОЧных изделий,
80-100% - при необходимости.
Сводная таблица о зависимости прочности и заполнения я привел в своей памятке по свойствам пластиков
Для справки, тестовый кубик 2*2см из ABS (а так же из PETG, HIPS и PLA) с заполнением 20% выдерживает нагрузку более 1. 5 тонн. Выводы делайте сами.
Материал
Параметры печати обычно указаны на упаковке. При этом каждый датчик температуры врет по-своему. И системы обдува на китайских prusa-клонах оставляют желать лучшего. Вам придется подбирать параметры для конкретных филаментов на тестовых моделях. Эти свойства идут связкой: скорость печати — температура печати — обдув — ретракт.
Но сначала я попрошу вас вернуться на один шаг назад, и вспомнить печать игральной кости. С помощью штангенциркуля вам необходимо измерить отпечаток. Игральная кость должна быть чуть больше своих модельных размеров 20*20*20мм. Если размеры отличаются больше чем на 2%, значит принтер рассчитывает свои перемешения неправильно и вам необходимо внести соответствующие поправки.
|
|
|
Калибровка геометрии отпечатков
За правильную величину перемешений отвечают такие параметры как «количество шагов на мм). Если у вас прошивка Марлин, то эти параметры располагаются в меню Control — Motion — Steps/mm
Правильное количество шагов рассчитывается математической пропорцией:
текущее значение Xsteps/mm ширина грани «2» в реальности искомое значение Xsteps/mmширина грани «2» в слайсере
Например, если грань «2» получилась 21, 93мм шириной, а Xsteps/mm=330, то правильное значение Xsteps/mm = 330*20/21, 93 = 301 шаг/мм Аналогичный расчет необходимо провести для оси Y и экструдера.
Экструдер калибруется проще. Необходимо отмерить 10см и 11см филамента от входа в экструдер и сделать пометку фломастером. Затем прогрейте сопло и управляя с экрана принтера дайте команду двигать экструдер на 100мм. Принтер должен продавить через сопло ровно 100мм филамента. Если принтер давит иное количество, измерьте ошибку и рассчитайте правильное количество Esteps/mm пропорцией, как это делалось ранее для перемещений по осям.
А теперь вернемся к параметру Поток:
Flow - параметр, которому я до этого времени уделил незаслуженно мало внимания. Этот параметр является коэффициентом, корректирующим расчетное количество миллиметров подаваемого пластика и реальное количество (объем) наплавляемого пластика. Неправильно настроенный Flow загубит на корню все ваши попытки добиться чистых и гладких стенок изделий.
Поток - параметр расчетный. Это отношение расчетного объема пластика к реальному объему подаваемого пластика. То есть Flow = (π D^2)/(π d^2) = (D/ d)^2, где D — толщина филамента в слайсере, а d — реальная толщина филамента.
Flow = (толщина в слайсере / толщину реальную)2.
Если в слайсере толщина задана 1. 75мм, а реальная толщина 1. 68мм, то Flow = (1. 75/1. 68)2= 1, 08 — 108%
Если Толщина-в-слайсере=1. 75, в Толщина-реальная = 1. 8, то Flow= (1. 75/1. 8)2 = 94%
Правильно настроенный поток даст вам ровные заливки без следов размазывания филамента. Лучше всего видно некорректно заданный поток в режиме Top/bottom pattern - Concentric. Это очень красивый узор заливки поверхностей, я рекомендую вам его попробовать. При некорректном потоке, последние центральные линии будут здорово размазываться и выпирать или наоборот, перестанут друг с другом слипаться. Важно понимать, что с некорректной высотой сопла над столом (когда параметр initial layer height больше, чем реальная высота сопла над столом, заливка гарантировано будет размазываться и выпирать, создавая дефект «слоновья нога» - то есть излишне широкие первые слои отпечатка). Если такой дефект присутствует на ваших опечатках, первые слои нельзя использовать для визуальной корректировки потока.
|
|
|
Кроме параметра Flow в слайсере, аналогичный параметр можно задать с интерфейса управления принтера. Бывает, толщина филамента в процессе печати меняется. Особенно на больших изделиях. И заметив мазню или недоэкструзию, вы понимаете необходимость изменить значение Flow.
Измерьте филамент, который поступает в экструдер и скорректируйте Flow: Толщина-в-слайсере=1. 75, Flow-в-слайсере=97%. Это значит, печать рассчитывалась на толщину филамента 1. 8мм. Но теперь филамент стал 1. 75мм. Надо воспользоваться той же формулой: (расчетная делить на реальную) в квадрате: (1. 8/1. 75)^2 = 1. 06. В интерфейсе принтера необходимо задать Flow=106%
Вот как выглядят недоэкструзия и избыточная экструзия.
Для себя я выбрал использовать в слайсере диаметр филамента 1. 75м, величину Flow 100%. А правильную величину flow указывать через меню принт непосредственно по результатам замера филамента штангенциркулем.
Связка " скорость-температура-обдув-ретракт"
3D-печать - технология очень медленная, потому печать побыстрее и получше - это наша главная цель. Понимание, что " получше" важнее чем " побыстрее" приходит быстро, после нескольких часов ошкуривания изделия. А потому разъясняю по-очереди:
Скорость перемещений сопла - сколько позволяет рама без серьезных вибраций. Скорость печати - это то же самое, плюс стабильная работа экструдера в выбранном темпе. Вибрации обязательно проявят себя волнами на поверхности изделия после каждого изменения направления. Уменьшить вибрации можно - найти их источник или уменьшить инерцию от подвижной массы. Первое что надо проверить - натяжение ремней. Затем - люфты в подвижных частях. Если все в порядке - придется уменьшать инерцию - снижать скорости или уменьшать ускорения.
|
|
|
Если уж совсем быть занудой, то в 3D-принтерах применяется три величины для расчета перемещений: Speed, Acceleration & Jerk. Скорость, ускорение и рывок.
Скорость - это максимальная величина, до которой могут разогнаться стол и экструдер. Пределом данной величине служит максимальная скорость вращения шаговых двигателей. Достигнув своей предельной скорости, шаговики начнут пропускать шаги. Однако стоит отметить, что принтеры редко используют максимальные доступные скорости.
Ускорение - это интенсивность увеличения скорости и торможения. Этот параметр главным образом ограничивается инерцией подвижной массы и возможностями шаговых моторов. Опять же, увеличение этого параметра рано или поздно приведет к пропуску шагов мотора (как пробуксовка).
Рывок - это усилие на срыв с места. Приводит к разовому дерганью всей конструкции принтера и отдельно дерганью подвижной массы, которую требовалось дернуть с места. Это стол и/или экструдер.
Принтер выполняет поворот следующим образом: на максимальной скорости мчит к повороту, перед поворотом тормозит с интенсивностью ускорения до скорости рывка и опять же рывком меняет направление.
Когда рывок слишком большой, после поворота двигаемая масса и ее направляющая, а иногда и вся конструкция принтера будут некоторое время качаться и на стенках вы увидите затухающие волны (ringing или ghosting). Волны по оси Х и по оси Y будут разные (для дрыгостола, на Х влияет инерция стола, на Y - инерция экструдера).
Jerk, Acceleration и Speed меняются несколькими способами: через перепрошивку мат. платы, из интерфейса управления принтером и через g- code.
Для Prusa-подобных принтеров с direct-экструдером величина Jerk составляет 5-10 единиц. Для Ultimaker-подобных Jerk может быть больше. Подбирайте опытным путем.
Для принтеров с прошивкой Marlin зайдите в меню Control -> Motion -> и задайте значения X-Jerk и Y-Jerk. Затем в меню Control -> нажмите Store settings.
Аналогичные параметры можно задавать в слайсере Cura в блоке Speed, параметр Enable Jerk Control. Но правильнее поместить эти параметры сразу в прошивку принтера.
Ускорения обычно поднимают, пока шаговые моторы не начнут пропускать шаги. Однако правильнее остановиться раньше, пока не начнется резонанс на ремнях и направляющих. Этот громкий резонанс без видимых вибраций не позволит получить качественный отпечаток и потому не полезно ставить ускорения выше.
Ускорения можно подбирать начиная с величины 3000 для Х (bowden) и 3000 для Y (дрыгостол). Задайте Feedrate (так в Marlin называется параметр Скорость) осей X и Y в значения 100 и задайте желаемое значения для ускорений.
|
|
|
В прошивке Marlin все эти параметры находятся в меню Control-Motion Запустите на печать модель со 100% заполнением узором Grid. Например, модель тестового куба. Если пропуска шагов по осям не будет - поднимайте величины ускорения на 10-20%. Если будет - уменьшайте на 10% значение для той оси, где пропуски появились. Когда подберете максимальные значения без пропуска шагов по каждой из осей - отнимите дополнительные 20% процентов для безопасности и фиксируйте в память принтера.
Скорость во время печати редко поднимается до значений максимальной скорости принтера, и даже до величины 150. Но для чистоты эксперимента, можете растянуть модель тестового куба на всю ширину и длину стола, включить в слайсере Cura параметр Special modes-Surface mode-Surface и
задать feedrate 150 для осей Х и Y. Прокатило? Поднимайте значения на 20%! Начались пропуски - отнимайте 20% для безопасности и сохраняйте значение в память.
Все. Ваш принтер работает с максимальной доступной для него резвостью.
Теперь, когда вы нашли максимальную скорость своего принтера с приемлемыми вибрациями, переходим к следующему пункту.
Температура печати - любой пластик имеет некоторый интервал, в котором его свойства остаются стабильными, а работа экструдера не вызывает нареканий. Недостаток температуры приводит к плохой межслойной адгезии. Избыток температуры - к кривым углам, артефактам на поверхности, изменению геометрических размеров, и образованию волосков на изделии. Кривые углы лечатся охлаждением. Волоски - ретрактом. Высокая скорость требует усиления адгезии между слоями, а значит увеличения температуры.
В итоге мы приходим к поиску баланса между скоростью печати, приемлемой температурой для прочности изделия и достаточным охлаждением для качественной формы изделия. И опять, придется выбирать между скоростью и качеством. И слабым звеном чаще всего оказывается слабое охлаждение.
В подборе параметров температуры печати вам поможет тестовая модель температурной башни.
При печати этих тестов рекомендую включить в Cura особый режим печати поверхностей. В блоке параметров " Special Modes" включите параметр Surface mode в положение Surface. И получите печать только вертикальных стен толщиной в одну нить.
Если результат теста вас не удовлетворит - уменьшайте скорость и повторяйте.
Так выглядит изделие с адекватным и с неадекватным охлаждением:
Переохлажденная деталь оказывается очень хрупкой, с недостаточной межслойной адгезией и разваливается буквально в руках.
Подобрав температуру печати пластика на максимальной доступной
скорости, приступайте к подбору ретракта.
Для включения функции ретракт в слайсере Cura откройте блок параметров Material и найдите параметр Enable Retraction. Появятся уточняющие параметры из которых основные:
Retraction Distance - сколько миллиметров филамента необходимо
втягивать. Для директ-экструдеров этот параметр может быть 0. 5-3 мм, для боуденов больше.
Retraction Speed - скорость с которой экструдер осуществляет
втягивание. Медленный ретракт несовместим с высокой скоростью.
Retraction extra prime
amount - сколько дополнительно миллиметров добавить после ретракта - это компенсация сжатия филамента в трубке боудена и компенсация потери пластика на волоски при печати.
Каждый волосок - это недоэкструзия на последующем участке печати.
К сожалению, иногда
качественная печать начинает получаться на очень медленной скорости. И причина тому - просто ужасная система обдува сопла у многих дешевых принтеров. И ее придется модернизировать. Пользователи таких принтеров активно моделируют и делятся своими моделями тюнингованных воздуховодов для своих 3d-принтеров на сайте thingiverse. com
А теперь немного материала не про тесты:
|
|
|
