Сюрпризы при 3d-печати

Оригинал статьи: https_habr.com/ru/company/materialise/blog/99314/

Блог компании Materialise

С помощью трехмерной печати можно воспроизвести практически любую трехмерную модель, которая помещается на платформу принтера с достаточным уровнем детализации.
Казалось бы, все просто – создал модель в 3D редакторе, передал на принтер и получил ее в объемном виде. Но на практике все выглядит немного сложнее. Далее мы более детально опишем сюрпризы, возникающие в процессе 3D печати, а так же то, как их можно избежать.

Детали могут распечататься сцепленными

При 3D печати желательно поместить как можно больше деталей на одну платформу принтера. Это нужно для того, чтобы за один цикл печати распечатать максимальное количество деталей.
Например, на вход принтеру может подаваться такая модель из множества автомобильных деталей:

Здесь нужно быть внимательным, поскольку есть вероятность получить вот такой сюрприз:

При желании распечатать два тора («бублика» в простонародье) следует учитывать, что их потом нужно будет рассоединить.
И еще один, уже менее очевидный, пример той же проблемы:

Хотя, если посмотреть с другой стороны, то появляется возможность напечатать цельную деталь из нескольких компонентов, например, цепь из тех же торов:

Деталь может «развалиться»

Один из видов печати происходит следующим образом: по поверхности специального жидкого материала проходит луч лазера, и материал в местах прохода лазера затвердевает. Сначала жидкости совсем немного, на один слой – и луч лазера фиксирует ее. Затем жидкость добавляется – снова проходит лазер, и так далее, слой за слоем. Казалось бы, никаких чудес.
Но если посмотреть внимательно, то не все так гладко. Поскольку печать начинается снизу вверх, некоторые куски модели будут попросту отваливаться. Посмотрим, что произойдет, если мы, к примеру, попробуем распечатать статую Давида:

Когда слой жидкости подойдет к рукам (выделены красным) и будет фиксироваться лазером, то затвердевшие кусочки будут попросту обваливаться и тонуть либо из-за отсутствия опоры, либо из-за того, что эта опора очень слабая.
Кто знает, возможно статуя Венеры – это результат первой, доселе неизвестной, технологии 3D-печати.

Чтобы мы не получали таких сюрпризов, перед печатью создаются так называемые «саппорты» – поддержки, которые после печати модели отламываются. Так может выглядять модель с саппортами:

На рисунке к серой модели автомобильной запчасти достроены саппорты.
А так может выглядеть результат печати другой модели:

После печати эти саппорты аккуратно отламываются:

Анимационные модели

Иногда возникает желание распечатать модель из своей любимой компьютерной игрушки. Например, если вы любите бороздить просторы на вертолете, наслаждаясь распростертыми внизу пейзажами и подмигивающими вам облаками, и у вас возникло желание, чтобы этот вертолет (в уменьшенном виде) стоял на вашем столе, то у вас есть возможность его распечатать.
И тут нас подстерегает еще один сюрприз. Как правило, такие модели состоят из достаточно высоко детализированных частей, которые могут быть очень хрупкими, и поэтому после печати есть риск, что они просто распадутся под силой собственного веса. Заметим, что саппорты здесь не помогут, поскольку будут отломлены сразу после печати.
Здесь придется немного укрепить модель: например, пропеллер и крепления шасси сделать более толстыми. На рисунке ниже вы можете увидеть вертолет с некоторыми элементами, которые подлежат укреплению:

Водонепроницаемость

Модели, которые поступают на печать, должны быть «водонепроницаемыми». Они состоят из треугольников, которые должны формировать замкнутый объем.
К примеру, пользователю необходимо распечатать корпус дрели:

Данная модель состоит из наружной и внутренней стенок, которые вместе должны образовывать объемное тело. Но на рисунке выше можно увидеть обведенные желтым цветом отверстия на внутренней стенке, которые нарушают объемность модели. Такая модель не годится к печати.
После обработки готовый к печати корпус будет выглядеть следующим образом:

Все отверстия залатаны, все внутренности скрыты.

Печать плоских объектов

В некоторых форматах данных наряду с объемными моделями используются и картинки. Например, мы можем заметить на изображении ниже, что независимо от того, где находится наблюдатель, силуэты двух мужчин не изменяются:


Таким моделям необходимо придать объем. Непосредственно перед печатью фрагмент подготовленной модели выглядит следующим образом:

И фото распечатанного домика:

Cкорость печати и экономия материала

Материал для 3d-печати довольно дорогой, и поэтому по возможности его пытаются сэкономить.
Один из способов – это печать только небольшого слоя поверхности. После печати в модели делают едва заметное отверстие и выливают или высыпают материал (в зависимости от того, является ли материал жидкостью или порошком). При этом стоимость модели может существенно снизиться.
Рассмотрим это на следующей модели, которую необходимо распечатать:

В разрезе она выглядит так:

Поверхность модели ограничивает печатающий объем. Этот объем можно существенно сократить, добавив внутренние стенки:

Как мы видим, недостаточно просто отправить на принтер желаемую модель. Обычно модель подлежит определенной обработке и доработке, не сразу очевидной. Одни доработки делают сотрудники компании с помощью разработанного нами программного обеспечения. Другие доработки происходят одним нажатием кнопки и практически не требуют вмешательства человека. Это стало возможным благодаря работе команд исследователей и разработчиков компании. Все это, а также многое другое доступно в нашем ПО для 3D печати.

Теги: 3d-печать, Materialise, инновации

Хабы: Блог компании Materialise

Ключевые слова: Хабр Хабрахабр Habr Habrahabr

Leave a Reply

Your email address will not be published.