Трёхмерная печать

Продолжаю тему хобби.

С принтером от Prusa возникли у меня определённые проблемы. 

Короче, как только деньги на карточку вернулись, было принято стратегическое решение не связываться больше с чехословацкими предателями дала рабочего класса и заказать вместо этого принтер у китайских товарищей из Bambu Lab. Вчера привезли.

Но я, собственно, не об этом, а вообще о вопросах трёхмерной печати, дабы полученное героическими поисками в интернете сакральное знание не пропало втуне. Может, кому пригодится. Итак…

Прежде всего, если не вдаваться в разного рода экзотику вроде производства жилых домов, ракетных двигателей и продуктов питания для космонавтов на орбите, существуют две принципиально различные технологии трёхмерной печати:

1. Из жидкой смолы, которая застывает слоями.
2. Из твёрдого филамента, который плавят и выдавливают из сопла.

Рассмотрим скачала первую из них. Идея заключается в том, что некоторые смолы твердеют под воздействие ультрафиолета. И печать происходит следующим образом:

1. В специальную банку наливают смолу.
2. В смолу опускают пластинку-основание, почти до самого дна.
3. Снизу, желаемую область облучают ультрафиолетом, или с помощью лазера (но это только в дорогих профессиональных установках), или с помощью LCD-панели.
4. Облучённый слой затвердевает.
5. Пластинка поднимается чуть выше.
6. Переходим к пункту 3.
7. И так, пока не напечатается весь объект.

Преимущества этого метода следующие:

• Слои печати могут быть намного тоньше, чем при печати из филамента, что, как легко догадаться, сильно повышает качество.
• При той же толщине слоя печать идёт гораздо быстрее.

Но есть и недостатки:

• Полученные изделия менее прочные, чем напечатанные альтернативным способом.
• Рабочий объём принтера обычно намного меньше.
• Нет возможности печатать разными цветами.

Кроме того, следует учитывать, что такие изделия требуют дополнительно послепечатной обработки. Их требуется:

1. Хорошенько отмыть от остатков жидкой смолы. На что уходит чёртова прорва изопропилового спирта.
2. Закрепить дополнительным облучением ультрафиолетом.

И то, и другое удобнее всего проделывать с помощью другой машины, которая идёт комплектом к принтеру (за дополнительные деньги). Впрочем, все оно работают по одному и тому же принципу, так что мойку-закреплялку можно купить и у другого производителя. Хотя смысла в этом, наверно, большого нет. Да, и не надо верить обещанной производителем скорости печати: все они приводят её для печати с толщиной слоя 0,1 мм. То есть если вы захотите получить реально высокое качество, времени на это уйдёт в несколько раз больше

Какой принтер я могу порекомендовать? Судя по описаниям и отзывам, самое лучшее, что можно приобрести за относительно разумные деньги, это Anycubic Photon Mono M7 Pro.

Ну и помоечное дополнение к ней, Anycubic Wash & Cure 3 Plus.

А сейчас о филаментовых или FDM (Fused Deposition Modeling) принтерах. Достоинства и недостатки которых понятны из предыдущей таблицы. Добавить тут следует лишь две вещи. Во-первых, филаменты бывают очень разные, включая и крайне прочные и твёрдые, как, например, поликарбонат с наполнителем, из углеволокна. Или, наоборот, упругие, как полиуретан. Во-вторых, большая часть из них весьма гигроскопична, некоторые могут отсыреть буквально за сутки. А печатать влажным филаментом нельзя, поскольку вода в нём при плавлении закипит и ничего хорошего из этого не получится. По каковой причине их приходится периодически сушить, а хранить герметично упакованными, для чего продаются специальные вакуумные пакеты.

Далее, как сушить? Можно просто в духовке, но в этом случае есть ненулевая вероятность их пережечь. Поэтому рекомендуется купить специальную сушилку для филаментов. Самая лучшая на текущий момент — это SUNLU FilaDryer S4, на четыре бобины сразу, который не только высушит, но и будет поддерживать сухость, включаясь, если надо автоматически. Так что его можно использовать и для постоянного хранения своих любимых филаментов, и даже не вынимать их из него, чтобы заправить в принтер.

Но если хочется что-нибудь подешевле, есть другая модель от той же фирмы, S2, попроще и только на одну бобину.

Перейдём, однако к собственно принтерам. Как уже было сказано в предыдущем посте, принтеров по относительно умеренной цене, но дающих при этом качество, близкое к профессиональному, на рынке сегодня два:

• Original Prusa MK4S.
• Bambu Lab X1-Carbon, но тут есть нюанс.

Нюанс заключается в том, что обе компании предлагают более дешёвые модели, однако, относиться к ним следует очень по-разному.

Prusa, если не учитывать mini и XL, выпускает, по сути, один и тот же принтер уже лет десять, понемногу улучшая его. Она даже продаёт для своих более старых моделей сравнительно недорогие апградовые наборы, позволяющие превратить старый принтер в новый. Какие-то из этих апгрейдов больше, какие-то меньше, так что несколько условно их можно поделить на поколения. И пока компания оттачивает очередное поколение, она продолжает продавать подешевле завершающую модель предыдущего поколения. Сегодня это — MK3S+. Имеет ли смысл покупать её? Мне кажется, нет. Она действительно ненамного хуже, но и ненамного дешевле. Кроме того, последнюю модель можно купить в виде ведра с гайками нескольких коробок с деталями, из которых её можно собрать самостоятельно — и обойдётся это в результате даже дешевле. Плюс, удовольствие от самого процесса сборки (как пишут, порядка восьми часов ударного труда).

И совершенно другая ситуация с Bambu Lab, предлагающей гораздо более дешёвые P1P и P1S (последняя даже более новая, чем X1-Carbon), которые действительно заслуживают внимания. Собственно, я пишу в первую очередь об X1-Carbon, а не о них, поскольку эта модель стоит примерно как MK4S в полной комплектации (или даже чуть дешевле, но тут смотря как и что считать) — так почему бы и не взглянуть на неё, если есть моральная готовность рассмотреть Prusa? Что мы сейчас и сделаем в деталях, сравнивая по ходу дела с моделями он Bambu Lab.

Как уже, наверно, стало понятно, Prusa MK4S — это что-то вроде конструктора, и самую базовую комплектацию можно улучшать, и улучшать, и улучшать, как с помощью официальных фирменных, так и самодельных добавок. Благо, многие из них можно на нём же самом и напечатать. И вот в этой самой базовой комплектации он больше всего походит на Bambu Lan P1P, хотя стоит заметно дороже (особенно, если покупать в уже собранном виде).

Основное отличие этих принтеров в том, что у MK4S головка движется по осям X (влево-вправо) и Z (вверх-вниз), а по оси Y движется вся платформа с печатаемым объектом. Тогда как у P1P головка движется по осям X и Y, оставаясь всегда на одной высоте, а платформа постепенно опускается вниз, после печати каждого слоя. Именно поэтому и скорость, и ускорение головки относительно платформы у MK4S ниже, так что результирующая средняя скорость печати вполне может оказаться даже ниже. И это при том, что и сами филаменты могут очень сильно ограничивать скорость выдавливания.

Как видим, эти два принтера вполне сопоставимы, хотя MK4S и несколько лучше. оправдывает ли эта разница более высокую цену, каждому судить самостоятельно.

Идём дальше. В описанном виде оба принтера хороши лишь для печати низкотемпературными филаментами. Например, отпечатать что-либо из пластмассы, из которой делают LEGO, вряд ли получится. Для этого нужно изолировать его окружающей среды для поддержания стабильного температурного режима. В принципе, как утверждают, для этого достаточно даже просто нарыть его картонной коробкой. Но это вряд ли хорошее решение, разве что вы печатаете что-то крупносерийное, для чего все многочисленные параметры уже отлажены, так что экспериментировать и следить за процессом не требуется. Можно, конечно делать это с помощью камеры, поставив под коробку ещё и лампу, но всё равно, наверно, это не слишком удобно. Гораздо лучше поставить принтер в шкафчик со стеклянной дверкой.

И вот тут опять начинаются различия. Для P1P шкафчик собирается на его собственном шасси, просто приделываются стенки, крышка, дверки. Точнее даже, P1S — это в точности то же самое, что P1P, но уже со шкафчиком и в комплекте с ещё некоторыми дополнительными компонентами, которые для P1P опциональны. Причём разница в цене между P1P и P1S не столь велика. Если есть планы использовать высокотемпературный филаменты, имеет смысл покупать сразу последнюю модель. (Хотя если часть деталей напечатать самому, а от некоторых опций отказаться, P1P может оказаться чуть дешевле.)

У Prusa же шкафчик — это именно шкафчик, совершенно отдельная вещь, куда принтер просто ставится. И он весьма дорогой — но зато действительно очень хороший. Места он занимает гораздо больше, чем P1S, как из-за того, что у MK4S движется платформа, так и потому, что он просто просторнее. Что, с одной стороны, хорошо: можно сделать (купить или напечатать самому) много дополнений к принтеру. Например, там достаточно места чтобы подвесить сразу несколько килограммовых бобин с филаментом. Но с другой стороны, больший объём воздуха греть и у кото-то может просто не быть достаточно места.

И вот в этой комплектации MK4S (если собирать самому) становится примерно равен по цене X1-Carbon. Который, на самом деле, очень похож на P1S, как внешне (только корпус алюминиевый вместо пластмассового и пульт управления больше и удобнее), так и по основным механическим параметрам.

При этом высокоуглеродистое сопло можно довольно недорого прикупить и для P1P/P1S. Как и для MK4S, где в комплекте идёт высокоскоростное бронзовое сопло. Основные же отличия — в наличии лидара для более точной калибровки расстояния от головки до платформы и гораздо лучшей камеры, которая используется, в том числе, и для выявления дефектов печати, чтобы автоматически остановить процесс сразу, а не когда будет израсходована впустую масса филамента (некоторые виды которого достаточно дорогие). Опять же, стоят ли эти возможности повышения цены вдвое, решать каждому самому.

На этом, пожалуй, всё. В следующем посте я разберу вопрос цветной трёхмерной печати, что, по понятным причинам, доступно только для филаментовых принтеров.