Ви, мабуть, чули про 3D-друк. Передбачалося, що це буде нова «Промислова революція». Люди зможуть виготовити що завгодно в своїх будинках! Оновлення для вашого автомобіля може бути надруковано в лічені хвилини. Це ще не захопило світ, але я тут, щоб розповісти вам про все, що вам потрібно знати, щоб почати.
Цей підручник доступний для завантаження у форматі PDF. Завантажте керівництво Ultimate для початківців за 3D-друком прямо зараз. Не соромтеся копіювати і ділитися цим зі своїми друзями і сім'єю.
Перш ніж почати, давайте прояснимо одну річ. Це не буде підключи і грай! Жодна машина не має проблем або не потребує обслуговування чи роботи. Це не завжди найлегше хобі, але це дуже приємно. Якщо вам все ще цікаво, тоді читайте далі. Якщо ви хочете отримати всі переваги 3D-друку (без будь-якого клопоту), зверніть увагу на онлайн-сервіси друку 3D Hubs and Shapeways.
Що таке 3D-друк?
3D-друк є формою аддитивного виробництва. Об'єкти будуються невеликими шарами, що накладаються один на одного по одному. Це може бути досить повільний процес, але він має багато переваг. Для порівняння, виробничий процес віднімання починається з твердого блоку матеріалу і видаляє біти до тих пір, поки не буде отриманий кінцевий продукт. Деякі приклади цього - мармурова скульптура і фрезерування з ЧПУ (це комп'ютерне числове управління). 3D-принтери технічно відносяться до типу верстатів з ЧПУ, але їх рідко називають такими - це може призвести до плутанини!
3D-друк існує вже давно. Ще з 1980-х років дизайнери та інженери мали доступ до комерційних 3D-принтерів - вони часто коштують десятки тисяч доларів, а іноді вимагають дорогих контрактів на підтримку для поточного обслуговування. Нещодавній вибух «хобі» 3D-друку стався через закінчення терміну дії патенту. Технології 3D-друку будуть продовжувати рости, оскільки в найближчому майбутньому закінчиться термін дії нових патентів. Зараз ви можете купити 3D-принтер для свого будинку приблизно за 1000 доларів або менше.
Подивіться на цю модель Ейфелевої вежі. Зверніть увагу, як воно з'являється, коли ліжко опускається. Це досить показово, як виглядають моделі 3D-принтерів.
термінологія
Перед тим, як заглибитися в 3D-друк, ось кілька поширених жаргонів, з якими ви можете зіткнутися по дорозі.
Нитка - матеріал (часто пластик), виготовлений у вигляді довгої жили (наприклад, кабелю). Вони використовуються деякими типами 3D-принтерів для виробництва об'єктів.
Екструдер - частина машини, де матеріал розплавляється.
Сопло - невеликий отвір, з якого виштовхується розплавлена нитка.
Ліжко - поверхня, на якій створюється тривимірний друкарський об'єкт.
Підігрівається ліжко - друкарська поверхня, яка нагрівається для забезпечення кращої адгезії.
Кроковий двигун - точний і потужний двигун, який використовується для переміщення різних частин принтера.
G-код - інструкції для верстата, що описують кожен рух, необхідний для виготовлення деталі. Не відноситься до 3D-друку.
Slicer - частина програмного забезпечення, яка використовується для перетворення 3D-моделей на G-код.
Вісь - опорна лінія для руху. Триосний верстат може пересуватися по X (зліва направо), Y (спереду назад) і Z (вгору і вниз).
Каретка - рухома частина, на якій сидить екструдер.
Що можна зробити
Майже всі! Деталі, надруковані на 3D-принтері, незабаром не замінять традиційні технології виробництва для масового виробництва - жоден принтер не володіє достатньою швидкістю або здатністю виробляти необхідну якість Де 3D друк дійсно сяє на ринку прототипування і домашнього виробництва. Скажімо, циферблат на вашій пральній машині ламається, і виробник вказує ваші 30 доларів за крихітний шматочок пластику плюс доставка. Чому б не розробити власну заміну і почати роботу протягом дня, за невелику частину вартості?
Подивіться на ці способи використання 3D-принтера. вдома, щоб отримати більше натхнення.
Є причина, через яку Ford Motor Company надрукувала в 3D понад 500 000 прототипів автомобільних деталей, 500 000 прототипів автомобільних деталей. Можливість змінити компонент, а потім роздрукувати його ще раз - величезна економія часу - навіть якщо ця частина займає п'ять годин на обробку, це все ще дуже швидкий процес.
Також є кумедні речі, такі як ці шість ігор, які ви можете друкувати вдома.
Типи принтерів
Тепер, коли ви знаєте, що таке 3D-друк, давайте розглянемо різні типи машин. Існує два типи процесу друку: моделювання методом наплавки і стереолітографія. У них є свої сильні і слабкі сторони, так що ось основи.
Плавлене моделювання облоги
Моделювання розплавленого осадження, або FDM, є найпростішим і найпопулярнішим методом друку. Матеріал для друку проштовхується через гарячу трубку. Ця трубка штовхається навколо, щоб намалювати потрібну форму, точно так само, як накладення повідомлення на торт. Температури варіюються залежно від матеріалу, однак 200C/ 392F - це приблизно середнє значення для споживчих машин, що друкують з пластику.
Популярні моделі:
- RepRap Prusa I3
- Makerbot Replicator
- Ultimaker 3
Зараз це найпопулярніший процес друку. Ціни варіюються від 200 до декількох тисяч доларів. Існує безліч різних виробників і моделей машин FDM. Вони друкують пластик шарами, кожна будівля спирається на попередній нижній шар. Машини запускаються знизу і будуються вгору. Це може означати, що складні форми або об'єкти без пласкої осі, на яких починати, може бути важко зробити.
У моделей часто є «лінії», де кожен шар був побудований. Це може бути згладжено згодом при необхідності.
Приблизна вартість 1 кг/2,2 фунта матеріалу: 25 доларів США.
стереолітографії
Стереолітографія (SLA) дуже відрізняється від FDM. Це починається з контейнера зі спеціального рідкого пластику (відомого як фотополімерна смола). Ультрафіолетовий лазер прямує на верхню частину смоли, змушуючи її затвердівати (не всю ділянку, а тільки невеликий шар). Як і у випадку з FDM, кожен шар «промальовується» і відображає послідовно. Ці машини працюють зверху вниз, витягуючи об'єкт з рідини.
Моделі, створені з використанням SLA, надзвичайно плавні, з неймовірно високою роздільною здатністю. Вони швидше друкуються, ніж машини FDM, проте вони менш поширені, більш дороги і залежать від дорогої смоли.
Популярні моделі:
- Formlabs Form 2
- 3D системи ProJet 1200
- XYZ Printing Nobel 1.0
Приблизна вартість 1 кг/2,2 фунта матеріалу: 100 доларів США.
Ціни варіюються залежно від моделі, хоча в середньому це набагато вище, ніж у машин FDM, приблизно 1500 доларів.
Це керівництво буде сфокусовано на машинах FDM через їх відносну простоту використання і популярність.
Крім виробничого процесу, є ще одна важлива специфікація: система координат. Ось як кожен принтер переміщує гарячий кінець навколо ліжка. Дві основні варіації відомі як декартова і дельта. Існують й інші системи (наприклад, полярні), а також кілька унікальних конструкцій, хоча краще дотримуватися популярної системи. Використання системи координат, яку використовували кілька тисяч осіб, значно полегшує пошук можливих проблем.
картезіанський
Подібно до традиційного струменевого або лазерного принтера, декарти машини досить прості. Вони мають осі X, Y і Z, з одним або кількома кроковими двигунами для керування кожним. У них буде квадратне або прямокутне ліжко, і було б дуже зазвичай, щоб все ліжко рухалося по одній осі. Ось як виглядає декартовий принтер:
дельта
Дельта-принтери також використовують осі X, Y і Z, проте є одна важлива відмінність. Машини Delta підвішують екструдер на трьох плечах у формі трикутника. У них майже завжди буде кругле ліжко з принтом, яке не рухається. Ці машини були розроблені для швидкого друку деталей!
Вони ідеально підходять для високих, вузьких моделей. Вони тільки трохи дорожче і складніше, ніж традиційні декарти машини, тому вони являють собою відмінний альтернативний вибір.
Матеріали для друку
Так само, як існують сотні різних стилів, розмірів і цін на принтери, існують десятки друкованих матеріалів (розжарювання для машин FDM). Основними двома, на яких ви повинні зосередитися прямо зараз, є ABS і PLA. Є інші матеріали, що набирають популярність (нейлон для високої міцності і на основі дерева для різних текстур), однак вони не завжди прості у використанні.
Полимолочная кислота (PLA) представляет собой биоразлагаемый пластик, получаемый из возобновляемых ресурсов, таких как сахарный тростник или кукурузный крахмал. У результаті друк з ним виділяє напівсолодкий запах. Це один з найпростіших матеріалів для друку, що зберігає високу міцність. PLA може бути «в'язким», що робить його схильним до засмічення. Переконайтеся, що ви дотримуєтеся всіх рекомендацій виробника.
АБС, або акрилонітрил-бутадієн-стирол, - це матеріал, з якого зроблені цеглини Lego. Отриманий з викопного палива, він міцний і зносостійкий. Він не є біорозкладеним, і друк з його допомогою може видавати сильний запах «палаючого пластику». Хоча друкувати на ньому може бути непросто, він як і раніше залишається одним з найбільш популярних матеріалів. Нагріване ліжко часто потрібно, щоб запобігти деформації і поганій адгезії до ліжка. Деталі, надруковані за допомогою ABS, можна легко відшліфувати і згладити.
І PLA, і ABS можна придбати в самих різних кольорах. PLA може бути знайдений в частково напівпрозорих кольорах, якщо потрібно.
Машини FDM використовують пластик у формі нитки. Часто надається на котушках або котушках від 500 г (1,1 фунта) до 1 кг (2,2 фунта).
Вибір машини
Приймаючи рішення, важливо вибрати правильну машину для вас і ваших потреб. Ви купуєте найдешевшу модель на ринку? Ви купуєте найдорожчий? Яка підтримка клієнтів? Чи існує активна спільнота підтримки, користувачі якої, можливо, вирішили загальні проблеми?
Визначте найбільш важливі для вас функції. Надійність має бути досить високою у списку, як і якість. Є машини, які можуть друкувати дуже швидко, і інші, які можуть друкувати величезні об'єкти. Хоча не кожна машина може робити все дуже добре, деякі моделі можуть робити розумну роботу в багатьох відношеннях
Вибір принтера не повинен бути зроблений за примхою, або під впливом моменту. У мене було три 3D-принтери, і я дуже шкодую про те, що купив свій перший, з причин, викладених нижче.
Одним з важливих факторів для розгляду є технічне обслуговування. У більшості машин використовуються осі X і Y з ремінним приводом, а також з віссю Z з приводним гвинтом. Не всі машини працюють так, але це досить поширений вибір дизайну. Ремені необхідно відкалібрувати і затягнути, тому, якщо це неможливо, можливо, ця модель не найкращий вибір для вас.
Моя перша машина була розумною, проте з часом ремені ослабли, і знадобилося регулярне обслуговування і калібрування (як у випадку з усіма принтерами). Коли я пішов, щоб затягнути ремені, у мене не було ніякого способу зробити це, і виробники припинили торгувати. Більше того, оскільки навколо цієї машини не було спільноти, не було багато інформації про цей конкретний дизайн.
Це призводить до ще одного важливого фактору: спільноті. З багатьма популярними моделями існують величезні онлайн-спільноти, часто з вирішеннями загальних проблем. Ця інформація має неоціненне значення для поліпшення якості ваших відбитків і обслуговування вашого принтера.
Останньою важливою особливістю, яку слід враховувати, є вартість бігу. Як показано вище, нитка напруження досить дешева. Безліч різних виробників виробляють цілий ряд матеріалів і кольорів практично для будь-якого використання і бюджету. Кілька обраних виробників намагалися представити патентовані «картриджі» для нитки напруження, які дозволяють вам купувати тільки нитки напруження у цієї компанії. Це добре для заробляння грошей для компанії, але жахлива угода для споживачів. Я рекомендую вам триматися подалі від будь-якої машини, яка змушує вас використовувати запатентовану конструкцію розжарювання.
Детальніше про це див. У нашому керівництві щодо кращих бюджетних 3D-принтерів
RepRap
Проект RepRap - це 3D-принтер з відкритим вихідним кодом. Багато машин використовують 3D-друкарські компоненти, а інші легко доступні (зазвичай у магазинах обладнання). Спільнота RepRap величезна, і багато проблем були вирішені завдяки цій спільноті.
RepRap - одна з найкращих машин, які ви можете придбати. Мало того, що є величезна спільнота підтримки, але є багато випробуваних і перевірених проектів. Машини можна купити у вигляді комплекту або в повністю зібраному вигляді. Сотні рітейлерів продають свій власний набір популярних комплектів, а запасні частини, а також оновлення можна дешево купити у Amazon або Ebay.
Багато комплектів продаються за дуже низькою ціною. Хоча деякі з них самі по собі не є поганими, погано зібрані компоненти або скорочення витрат у неправильних місцях (наприклад, у блоці харчування) можуть призвести до проблем. Пожежі на 3D-принтерах трапляються рідко, але вони трапляються, і, хоча будь-який 3D-принтер може стати причиною пожежі, цей ризик можна зменшити, купивши у шановного продавця і вибравши машину, у якої в цілому хороші відгуки.
Якщо ви збираєтеся придбати RepRap, я рекомендую Prusa I3 MK2 від Prusa Research. Існує величезна кількість користувачів, з сотнями доступних модифікацій і поліпшень. Цей конкретний принтер доступний в наборі або в готовому вигляді і має високе калібрування. Prusa Research розробила самі моделі Prusa, і хоча це не одна з найдешевших машин у світі, дизайн і конфігурація цієї машини дійсно позбавлять вас від багатьох проблем надалі.
Перший Друк
Тепер, коли ви вибрали пристрій, він доставлений і налаштований, настав час почати 3D друк! Боюся, купівля машини - це тільки початок процесу. Більшість машин працюють з SD-карти або вашого комп'ютера. Ви можете встановити Octopi, дистрибутив Raspberry Pi, написаний для 3D-друку, але на сьогодні це трохи просунуто. Спочатку вивчіть основи, а потім ви дізнаєтеся все, що потрібно для налаштування принтера, керованого через Інтернет.
Незалежно від того, як керується ваша машина, кожна машина отримує інструкції однаково. Це кілька етапів:
- Дизайн або отримати 3D модель.
- Перетворити 3D модель на формат STL.
- Використовуйте «слайсер», щоб перетворити модель STL на G-код.
- Надрукуйте модель, використовуючи G-код.
3D моделі
Перше, що вам потрібно, це модель для друку! Thingiverse - один з найпопулярніших сайтів для обміну моделями, більшість моделей вже доступні у вигляді файлів STL. Ви можете почати з тестового куба або калібрувальної моделі, щоб переконатися, що все налаштовано правильно. Якщо ви любите пригоди, ви можете створити свої власні моделі. Багато програм можуть зробити це. Google Sketchup - це популярний безкоштовний інструмент, який легко освоїти:
