Хотя при 3D-печати получаются довольно детализированные модели, которые выглядят почти идентично изображению в CAD, точность размеров и допуски не являются абсолютно идентичными. Это называется усадкой, которая происходит при 3D-печати и которую вы, вероятно, даже не замечаете.

Я задумался о том, насколько велика усадка при 3D-печати - идеальный вопрос для тех, кто хочет создавать функциональные объекты, требующие жестких допусков, поэтому я решил выяснить это и поделиться с вами, ребята.

В этой статье мы расскажем о том, что такое усадка, насколько велика вероятность усадки ваших 3D-отпечатков, а также о некоторых хороших компенсаторах усадки, которые можно использовать.

Что такое усадка в 3D-печати?

Усадка в 3D-печати - это уменьшение размеров конечной модели из-за изменения температуры от расплавленного термопластика до охлажденных слоев экструдированного материала.

Во время печати экструдер расплавляет печатную нить для создания 3D-модели, и материал расширяется во время этого процесса. После того как слои начинают охлаждаться сразу после экструзии, это приводит к увеличению плотности материала, но уменьшению его размеров.

Большинство людей не понимают, что это происходит, пока не создадут модель, требующую большей точности размеров.

Усадка не является проблемой при печати эстетических моделей, таких как произведения искусства, вазы и игрушки. Когда мы начинаем переходить к объектам, имеющим жесткие допуски, таким как чехол для телефона или крепление, соединяющее объекты вместе, усадка становится проблемой, которую необходимо решать.

Это происходит практически в каждом процессе 3D-печати из-за перепадов температуры. Но скорость, с которой это происходит, зависит от нескольких факторов.

Этими факторами являются используемый материал, температура, технология печати и время отверждения отпечатков смолы.

Из всех этих факторов, возможно, самым важным фактором, влияющим на усадку, является используемый материал.

Тип используемого материала влияет на степень усадки модели.

Температура печати и скорость охлаждения также являются важными факторами. Усадка может произойти, если модель печатается при высокой температуре или охлаждается слишком быстро, что означает, что более высокотемпературные пластики более склонны к усадке.

Быстрое неравномерное охлаждение может даже привести к короблению, что может повредить модель или вообще испортить печать. Большинство из нас сталкивались с таким короблением, будь то сквозняк или просто очень холодная комната.

То, что помогло мне справиться с короблением, я недавно применил - это использование изоляционного коврика HAWKUNG Heated Bed Insulation Mat под моим Ender 3. Он не только помогает справиться с короблением, но и ускоряет время нагрева и поддерживает более постоянную температуру в кровати.

Наконец, тип используемой технологии печати также определяет степень усадки модели. Более дешевые технологии, такие как FDM, обычно не могут быть использованы для изготовления высококачественных деталей с жесткими допусками.

Технологии SLS и струйной обработки металла оправдывают свою высокую цену благодаря производству точных моделей.

К счастью, существует множество способов учета усадки, позволяющих нам производить точные по размерам детали без особых хлопот, хотя для этого необходимо знать правильные методы.

Насколько сильно усаживаются отпечатки ABS, PLA & PETG?

Как мы уже говорили, скорость усадки в значительной степени зависит от типа используемого материала. Она варьируется от материала к материалу. Давайте рассмотрим три наиболее широко используемых материала для 3D-печати и их устойчивость к усадке:

PLA

PLA - это органический, биоразлагаемый материал, который также используется в FDM-принтерах. Это один из самых популярных материалов, используемых в 3D-печати, поскольку он прост в печати и нетоксичен.

PLA страдает от незначительной усадки, показатели усадки составляют от 0,2% до 3%, поскольку это термопласт с более низкой температурой.

Для экструзии нитей PLA не требуется высокая температура, температура печати составляет около 190℃, что меньше, чем у ABS.

Усадку PLA также можно уменьшить, печатая в закрытой среде или просто увеличивая масштаб модели, чтобы компенсировать усадку.

Это работает, потому что уменьшает быстрые изменения температуры и снижает физическую нагрузку на модель.

Я думаю, что степень усадки зависит от марки и процесса производства, и даже от цвета самой нити. Некоторые люди обнаружили, что темные цвета имеют тенденцию к большей усадке, чем светлые.

ABS

ABS - это материал для печати на основе нефти, используемый в FDM-принтерах. Он широко применяется благодаря своей высокой прочности, термостойкости и универсальности. Его можно найти в любом материале - от чехлов для телефонов до лего.

ABS имеет очень высокую степень усадки, поэтому если вам нужна точная 3D-печать, я бы постарался избегать его использования. Я видел комментарии людей о том, что степень усадки составляет от 0,8% до 8%.

Я уверен, что это крайние случаи, и вы могли бы уменьшить это при правильной настройке, но это хороший пример, иллюстрирующий, насколько плохой может быть усадка.

Одним из основных способов уменьшения усадки является печать при правильной температуре нагретого слоя.

Использование правильно откалиброванного нагревательного слоя помогает обеспечить адгезию первого слоя, а также предотвратить слишком быстрое охлаждение нижнего слоя по сравнению с остальной частью отпечатка, чтобы избежать коробления.

Еще один совет по уменьшению усадки - печатать в закрытой камере. Это изолирует 3D-печать от внешних воздушных потоков, обеспечивая неравномерное охлаждение.

Закрытая камера поддерживает стабильную температуру, близкую к температуре пластика, до завершения печати, и все секции могут охлаждаться с одинаковой скоростью.

Отличный корпус, которым пользуются тысячи людей, - это огнеупорный и пылезащитный корпус Creality от Amazon. Он поддерживает постоянную температуру и очень прост в установке и обслуживании.

Кроме того, он обеспечивает большую безопасность при пожарах, снижает уровень шума и защищает от скопления пыли.

PETG

PETG - еще один широко используемый материал для 3D-печати благодаря своим феноменальным свойствам. Он сочетает в себе структурную прочность и жесткость ABS с легкостью печати и нетоксичностью PLA.

Это делает его пригодным для использования во многих областях, требующих высокой прочности и безопасности материала

У PETG самый низкий коэффициент усадки - 0,8%. 3D-модели из PETG относительно стабильны по размерам по сравнению с другими материалами, что делает их идеальными для создания функциональных отпечатков, которые должны соответствовать довольно строгим допускам.

Чтобы компенсировать или уменьшить усадку при печати на PETG, перед печатью модель можно увеличить в 0,8%.

Как получить правильную компенсацию усадки при 3D-печати

Как мы видели выше, усадку можно уменьшить несколькими способами. Но факт остается фактом: сколько бы ни было сделано, усадку невозможно устранить. Поэтому при подготовке модели к печати следует постараться учесть усадку.

Получение правильной компенсации усадки помогает учесть уменьшение размеров моделей. Некоторые программы для печати поставляются с предустановками, которые автоматически делают это за вас, но чаще всего это приходится делать вручную.

Расчет компенсации усадки, которую необходимо применить, зависит от трех вещей: используемого материала, температуры печати и геометрии модели.

Все эти факторы вместе взятые дадут представление о том, насколько ожидается усадка отпечатка и как это компенсировать.

Получение правильной усадки также может быть итерационным процессом, иначе называемым простым методом проб и ошибок. Скорость усадки может даже отличаться у разных марок одного и того же типа материала.

Поэтому отличным способом измерения и количественной оценки усадки является печать тестовой модели и измерение усадки. Полученные данные можно использовать для создания математически обоснованной компенсации усадки.

Отличным способом измерения усадки является использование этого объекта Shrinkage Calculation Object из Thingiverse. Один из пользователей описал его как "Один из лучших инструментов для общей калибровки". Многие другие пользователи выражают свою благодарность создателю этой модели CAD.

Действовать нужно следующим образом:

• Напечатайте тестовую деталь, используя выбранный вами материал и настройки слайсера, которые вы собираетесь использовать.
• Измерьте и внесите данные в электронную таблицу (моя находится по адресу //docs.google.com/spreadsheets/d/14Nqzy8B2T4-O4q95d4unt6nQt4gQbnZm_qMQ-7PzV_I/edit?usp=sharing).
• Обновление настроек слайсера

Вы хотите использовать этот лист Google и сделать новую копию, которую вы сможете редактировать самостоятельно из свежей. Вы найдете инструкции на странице Thingiverse для более подробной информации.

Если вы хотите получить действительно точную компенсацию, вы можете выполнить итерацию дважды, но производитель утверждает, что одной итерации было достаточно, чтобы получить допуск в 100 мм (0,01 мм) на детали диаметром 150 мм.

Один пользователь сказал, что он просто масштабирует свои модели до 101%, и это довольно хорошо работает для него. Это действительно простой способ взглянуть на вещи, но он может быть успешным для получения быстрых результатов.

Вы также можете использовать настройку под названием горизонтальное расширение, которая регулирует размер ваших 3D-отпечатков в измерении X/Y, чтобы компенсировать изменения в размере по мере охлаждения и сжатия модели.

Если вы создаете модели самостоятельно, вы можете настроить допуски на самой модели, и с большей практикой вы начнете угадывать правильные допуски для вашей конкретной конструкции.