Маркетологи навперебій розписують переваги 3D-принтерів, що працюють по FDM-технології. Проте чи дійсно щасливий покупець стає власником «чарівної коробочки», здатної відтворити будь-яку пластикову деталь, або це все-таки інструмент DIY, як гравер або прилад для випалювання, і буде корисний не всім?
FDM або Fused deposition modeling (а також FFF або Fused Filament Fabrication) - метод адитивного «вирощування» об'єктів, на основі якого побудовані майже всі сучасні «побутові» 3D-принтери. Методика передбачає пошарове «вирощування» об'єкта з розплавленого пластику, що подається у вигляді прутка.
бочка меду
Побутова 3D-друк зараз відчуває вибухове зростання. Технологія FDM - досить проста, а співтовариство ентузіастів уже розробило кілька типових конструкцій подібних принтерів, що відрізняються методами подачі прутка і кінематикою. На базі цих типових конструкцій створюються як фірмові принтери, так і десятки, якщо не сотні саморобок, окремі деталі або навіть повні кит-комплекти до яких можна купити на Ebay або AliExpress.
Дьогтю ... теж бочка?
Як нам здається, поспішати не варто. Технологія FDM досить примхлива, і поки їй далеко до того, щоб стати таким собі «цифровим фотоапаратом» або «пральною машиною» в руках недосвідченого користувача. Майже на кожному розі тут доводиться застосовувати інженерну думку. Справедливості заради варто відзначити, що якщо з інженерної думкою у вас все в порядку, то можливості 3D-друку дійсно величезні. Але краще заздалегідь знати, на що ви «підписуєтеся».
Обробка столу і моделі
Пошарове нанесення чогось вимагає спеціальної підготовки моделей і поверхні, на якій здійснюється друк, плюс потрібна буде постобработка деталей.
Принтер поставляється зі склом або столиком з металу - не будь-який матеріал прилипне на них без додаткових хитрувань (і не будь-який потім отліпнет без порушення геометрії моделі). PLA-пластиком можна друкувати на столі без підігріву, використовуючи покриття з синього скотча - особливо міцного малярного скотча від 3M, який тепер заповзятливими користувачами був перекваліфікований в «скотч для 3D-друку». Переважній же більшості термопластиків потрібен як мінімум підігрів столу, а іноді і додаткові клейові покриття (лак, клей, пиво, сироп з ацетону і т.п. - протестованих користувачами варіантів існує маса). Пошук відповідного саме цього принтеру (і пластику) покриття - шлях експериментів і помилок. Доведеться зіпсувати не одну модель, перш ніж знайдеться той самий оптимальний варіант.
Але печаткою першого шару проблеми не обмежуються. Нитка з розплавленого пластику не може висіти в повітрі, відповідно, на сильно виступаючих частинах (наприклад, деталях зі зворотним ухилом) необхідні підтримки, які після закінчення друку потрібно зрізати, як-то обробляючи місце зрізу, щоб не було гострих країв. Треба відзначити, що і сама звичайна вертикальна стінка після 3D-принтера буде ідеально гладкою (будуть помітні як мінімум межі шарів, а може і інші дефекти). Так що постобработка потрібно майже всіх деталей, для яких важливі якості поверхні.
Не всі пластики добре піддаються постобробці. Тим, хто друкує багато і різними матеріалами, будинки доведеться завести цілий набір розчинників, ручний інструмент і т.п. (Як і тим, хто активно розважається DIY). До речі, при цьому частина пластиків ще й токсична при друку - так що потрібні закриті корпусу, витяжки тощо
особливості витратних матеріалів
Характеристики результату сильно залежать від витратних матеріалів
Проблеми з якістю можуть визначатися не тільки заводським шлюбом, а й цілком «штатними» особливостями використовуваного матеріалу: наприклад, деякі типи пластику гігроскопічна (вбирають воду з навколишнього середовища). Якщо не зберігати такий пластик в щільно закритих пакетах з силікагелем, пруток стає крихким, може ламатися при подачі, видавати при друку дивні звуки, погано лягати на модель і т.п.
В цілому навіть якщо якість матеріалу на висоті (немає очевидних проблем), для друку певним пластиком підходить не будь-модель. Одні матеріали крихкі і не дозволяють друкувати тонкі стінки, інші - навпаки, добре розшаровуються в обсязі.
Кожен пластик має свою оптимальну температуру друку. При її перевищенні погіршується деталізація і з'являються поверхневі дефекти. У зворотній ситуації погано спікається шари. Точно так само існують оптимальні товщина шару, параметри ретракт (зворотного руху нитки) та інші подібні параметри.
Багато огріхи друку можна «компенсувати», зменшивши швидкість. Але правильно кажуть, що головна проблема - не надрукувати об'єкт, а зробити це за розумний час. Тому для об'єктів більше сірникової коробки доведеться розбиратися з оптимальними настройками для кожного пластика.
Складнощів додає те, що детальні настройки не підкажуть «колеги» на форумі - оптимальні параметри багато в чому визначаються самим принтером: наскільки добре у нього відкалібрований сенсор температури; використовується віддалена подача нитки і т.п. Плюс кінцеві цифри можуть відрізнятися у одного і того ж пластику різних виробників, а також у котушок різних кольорів від одного виробника.
«Фокуси» принтера
Вередувати вміє і сам принтер. У кожної з існуючих на ринку конструкцій є свої недоліки. Десь мотори, які повинні бути ідеально синхронізовані, працюють трохи не так; десь - коливається стіл під час друку на високій швидкості; десь занадто великий вклад дає вага голівки. Точно так же є і «хворі місця», які вилізуть незалежно від того, самозбірних це принтер, кутовий або куплений у вигляді «чорного ящика від виробника». У перших двох випадках ймовірність отримати глюки трохи вище, але і фірмове походження не позбавляє пристрою від «типових» хвороб.
У середньостатистичному 3D-принтері досить багато рухомих частин, а механіка має свій ресурс роботи. В одних пристроях зношуються пластикові шестерні, в інших поступово перекушується фитингом тефлоновая трубка і т.п. Рано чи пізно такі невеликі огріхи починають позначатися на результаті друку. На жаль, але універсального FAQ, допомагає по підсумкового результату виловити проблему, немає. Тут як в старих автомобілях - треба шукати колег по нещастю, вивчати форуми і сподіватися, що з цією проблемою вже хтось стикався. Або - як варіант - з'ясувати, який з вузлів винен в проблемі, і повністю його перетрусити. Але це вже більшою мірою нагадує споруду власного принтера з нуля.
програмні помилки
До того, як десятки метрів дроту перетворяться в життєздатний об'єкт, модель повинна пройти процедуру слайсинга - нарізки на шари з урахуванням технічних характеристик принтера - розміру сопла, товщини шару і т.п. Слайсер може «наламати дров», якщо початкова модель не замкнута (буває так, що на найпростішої моделі виходять дірки - в самому прямому сенсі). Для «лікування» моделей існують онлайн сервіси та інструменти в спеціалізованому ПО, але не завжди вони справляються з поставленим завданням. При цьому вони і самі цілком можуть «втратити» якісь деталі.
Відверто кажучи, слайсер може помилитися, навіть якщо модель абсолютно нормальна, а виною тому - округлення. Якщо крок різьби вала з якоїсь вісі на пропорційний товщині шару, при слайсинга буде накопичуватися похибка округлення, яка на моделі проявляється у формі рифленої поверхні.
Якщо ж говорити більш глобально, основна проблема споживчої 3D-друку в існуючому варіанті - відсутність зворотного зв'язку при вирощуванні моделі: принтер просто не бачить, що саме він друкує. Існують датчики температури, застрявання нитки та інші інструменти, але зовнішній вигляд моделі не оцінюється ніяк. Єдина зворотний зв'язок йде через користувача, по-своєму трактує події.
В результаті 3D-принтер сьогодні - це не зовсім побутова техніка. Його не можна порівняти зі звичайним принтером і тим більше який-небудь пральною машиною. Уявляєте, якщо б для вдалої прання одягу вам необхідно було в ході експериментів підбирати частоту обертання барабана машини, змінюючи її через прошивку? Так, для деяких це дійсно було цікаво, але навряд чи для більшості.
На мій погляд, в майбутньому у технології 3D-друку все ж є шанс стати по-справжньому побутової. По-перше, FDM стрімко розвивається: вдосконалюються прошивки, додаються нові датчики і т.п. Одночасно з цим в геометричній прогресії зростають обсяги російськомовної документації, цілком доступною для розуміння неспеціалістами.