Как выбрать диаметр сопла для 3д печати

Конечно, сопло меньшего диаметра производит более мелкие детали, но насколько сложно и хлопотно это может быть! Стоит ли использовать меньшие сопла на 3D принтере?

Рассказывает фанат 3д печати Jeremie Francois:

Я сменил  свой нагревательный наконечник после экспериментов с дешевой линией триммер нейлона, и случилось так, что у меня как раз было в наличии сопло диаметром 0,3 мм. Стоило ли все это более высокоточных деталей? Правда, можно получить более мелкие детали... но есть компромиссы.

Сопла меньшего размера: преимущества

На самом деле, меньшее сопло производит более мелкие детали. Хотя 0,4 мм сопло может достичь уровня тонкости менее 0,4 мм (поскольку головку можно по желанию частично заблокировать предыдущей нитью), 0,3 мм сопло позволяет достичь видимых улучшений.

Сова: 0,3 мм сопло, 0,08 мм высота слоя, низкая температура 205 °, и очень низкая скорость (40 мм / с). Время печати 30 мин, но шероховатости становятся видимыми, когда 0,5 мм сопло будет смазывать детали при масштабе 11x10x22 мм.

Nb: материал для печати "desert tan": не дешевый, но он довольно качественный и течет, как крем. Детали на горизонтальных плоскостях более тонкие, поскольку расплавленный пластик осаждается как блин вокруг отверстия сопла. Если диаметр меньше, углы получатся острее. 1 мм сопло даст закругленные углы независимо от того, насколько хорошо выставлен размер шага X /Y!

Одно из лучших свойств сопла меньшего размера – лучшее заполнение. «Полые тонкие стены» являются большой и общей досадой, они являются результатом проседания 3D объекта. Это неудобство можно сократить в значительной мере, потому что у вас есть возможность заполнить пластиком самые мелкие отверстия, при этом сопла большего размера в любом случае оставят по себе пустые щели. Это можно проиллюстрировать таким образом, например, вы хотите построить стены толщиной 70 см из кирпичей толщиной 30 см: либо между ними останется незаполненное место, или ваши внешние стены сместятся (что, как правило, хуже). Теперь более тонкие кирпичи дают больше комбинаций, чтобы уменьшить или выровнять пустое пространство. Это, в свою очередь, означает гораздо более прочные печатные модели! Как говорит Кевин, дополнительные детали и уверенность в результате – это именно то, что может помешать вам вернуться к большим соплам.

Примечание со стороны: мои бывшие сопла, как было указано, были 0,4 мм, но я измерил их, и оказалось, что их размер равен 0,5 мм, подобная разница, наверняка, больше допустимой. То, что я много прочищал сопла в течение года, скорей всего, привело к увеличению диаметра, особенно, когда я использовал для этого короткий кусок проволоки. Или, может быть, пыль от нити постепенно размывает отверстие.

Сопла 0,3 мм и слои толщиной 0,04 мм сравнимы с 0,4 мм соплом. Существует заметное улучшение на очень небольших изгибах, и вертикальных деталях, видимых на глаз. Вся лягушка, похоже, немного растеклась: посмотрите на недостатки ниже.

Стандартная головка шариковой ручки Bic выглядит довольно грубо в увеличенном виде.

Сопла меньшего размера: недостатки – медленная скорость

3D печать путем моделирования плавленных осаждений это уже медленный процесс. Но, если вы будете использовать маленькие сопла, на это уйдет целая вечность. На печать 22x12 мм совы (см. выше) у меня ушло пол часа, при этом я пытался достичь максимально высокого качества.

Горизонтальные плоскости заполняются очень медленно: при печати тонкостенной полой вазы это не станет большой проблемой, однако, когда слои необходимо сделать более плотными, например, верхушка и дно, или, если вы хотите, чтобы конструкция получилась прочной, тогда это займет намного больше времени. Точно также, если бы использовали тонкую шариковую ручку, чтобы зарисовать квадрат по контурам.

Я использовал поддон, потому что хотел избежать каких-либо проблем с лапками лягушки: заполнять 0,04 мм слой с 0,3 мм соплом – это так медленно. Однако самый огромный недостаток заключается в том, что максимальная высота слоя также зависит от диаметра сопла. Запрашиваемая толщина вертикального слоя, которая составляет больше 80% диаметра сопла, является трудно достижимой, поскольку новый слой расславленного материала будет плохо склеиваться с предыдущим. Нужно, чтобы новый слой врезался в предыдущий, таким образом, ваше изделие не расслоится в конце.

При использовании 0.3 мм сопла достичь толщины слоя в  0.2 мм было все же довольно сложно, возникло немало проблем. Малейшие сдвиги привели к появлению отверстий, поэтому мне пришлось уменьшить толщину слоев до 0.18 мм, чтобы достичь желаемого качественного результата. Возникают проблемы с первым слоем, потому что он действительно должен вплотную прилегать к платформе (нагревающаяся платформа подойдет намного больше, даже для PLA).

Рассмотрим довольно маленький объект, высота которого 40 мм, где слой выложился полностью «всего» за 10 секунд (меньшие значения обычно не дали бы достаточно времени, чтобы остыть перед наложением следующего слоя). При толщине слоя в 0.15 мм мы получаем общее количество слоев  266, в то время как на объект с толщиной слоя 0,4 мм или 0,25 мм необходимо только 160 слоев. Таким образом, время печати занимает 44 минуты, вместо 27 минут. А если учитывать, что при печати с маленькими головками недостатки в печатных изделиях случаются чаще, то печать объекта займет значительно дольше, чем при более надежном диаметре сопла 0.4 мм+.

Сопла меньшего размера: недостатки – проблематично и ненадежно

Нельзя использовать приблизительные настройки! Мелкие частицы или грязь в материале для печати приводят к повреждениям. Те же проблемы возникают с материалом, у которого диаметр не постоянный (характерно для плохих нитей). Выставить нужную температуру довольно не просто, это зависит от многих факторов.

Помимо чистоты волокон (даже самые маленькие частицы грязи могут засорить сопло). Я думаю, что все сводится к меньшей пропускной способности пластика:

Чем меньше диаметр сопла, тем меньше пластика через него проходит

Необходимо установить более низкую плотность слоев, чтобы проходило меньше пластика

Разумеется, вам захочется получить максимально высокое качество результатов, при этом длительность процесса печати значительно возрастет

Выкладывание настолько маленького количества расплавленного пластика при низкой скорости также приводит к тому, что основное количество тепла переносится от сопла на слои, это, вероятно, повлияет на установленную температуру. В результате этого модель в целом выглядит «растекшейся».

Кроме того, если скорость потока слишком медленная, тепло может подниматься и достичь самого материала. Из-за этого плавится гораздо больше материала, что, в свою очередь, может привести засорению. Но, даже, если засорений не возникло (как у меня), на экструзию уйдет значительно больше энергии, а также весь приводный механизм должен быть очень мощным и надежным. Необходимая низкая скорость печати также приводит к тому, что у сопел появляется время подогреть предыдущие слои, что зачастую приводит к тому, что в результате изделие выглядит растекшимся.

Если установить более низкую температуру в надежде получить более качественные результаты, скорее всего, это приведет к тому, что даже небольшие частицы или грязь в волокне вызовут чрезмерную экструзию пластика на какое-то время. Если сопла не полностью чистые, то в результате могут образовываться большие и некрасивые пузыри в слоях, когда те застывают. Эти два недостатка проявляются сразу же и существенно влияют на качество окончательного результата.

Я попытался увеличить скорость печати, чтобы избежать подобных проблем с температурой. Однако, в данный момент все в значительной мере зависит от качества самого оборудования и надежности принтера в добавок к программным настройкам. А надежность, как известно, на данный момент не является отличительной чертой 3D принтеров! Более высокая скорость всегда приводит к повышению шума, за счет более высокой инерции и ослабленности ремней, например, в результате теряется вообще весь смысл использования сопел меньшего диаметра для достижения максимального качества!

Так стоит ли использовать сопла меньшего диаметра?

Сложно сказать, но я бы сказал: нет. Переход на сопла меньшего диаметра зачастую происходит, чтобы получить максимально высокое качество. Высокого качества можно достичь с большими соплами. На работу с соплами меньшего размера у вас уйдет много времени, а также вам необходимо досконально знать ваш принтер и свойства материала, который вы используете при печати. Ваш ведущий болт должен быть абсолютно надежным, диаметр волокна постоянным, материал и сопла должны быть полностью чистыми, Z ось действительно тугой и пр. На это уйдет много усилий.

Что касается меня, я перешел на новую версию: я не считал полученные результаты достаточно качественными до тех пор, пока не провел огромное количество времени в попытках исправить все недостатки. Я столкнулся со многими противоречивыми и сложными вопросами, которые просто нельзя было так легко решить. Мне постоянно было необходимо следить за принтером. Получить отличное качество поверхности практически по всему изделию, за исключением отдельных участков, означало для меня практически то, что изначальная цель была не достигнута. Я прежде всего нацелен на надежность, нежели на гонку за передовыми достижениями – если только кто-то не готов компенсировать мое потраченное время и огромное количество усилий.

Сопла диаметром 0.3 мм, толщина слоев 0.18 мм, волокна диаметром 3 мм (!)

Не так уж и плохо, но не идеально: подобный результат не стоит потраченного времени.

Теперь, как только я начну использовать другой материал для печати, мне снова придется изменить настройки, намного больше, чем при печати со «стандартным» соплом (>=0.4 мм). При печати из древесины, например, я столкнулся довольно с большим количеством проблем, большинство, скорее всего, из-за больших гранул древесины, грязи и текстуры волокна. В результате в соплах остается грязь, которую необходимо удалить.

Разумеется, если бы у меня было больше времени, я бы приложил больше усилий, потому как с каждым разом я получал все более качественные результаты. 0.3мм сопло не является редкостью, 0,2 мм также можно найти или даже сделать самому (хотя я не буду пытаться его сделать, меня полностью устраиваетя 0.3 мм сопло). Возможно, я попытаюсь позже перейти обратно на 0.4 сопло, которое обеспечивает отличный баланс качества и скорости печати.

Я определил список «плохих материалов», печатать с которыми ненадежно, теперь я также лучше изучил пределы оборудования. Я определенно рассмотрю вопрос об использовании 0,3 мм сопла (и может быть 0,2), когда мне это нужно, и когда я буду знать, что могу позволить принтеру работать самостоятельно. Как говорит Кевин, есть случаи, когда практические навыки в достижении необходимого уровня детализации просто незаменимы: речь идет не только о произведениях искусства, но также о некоторых высокоточных/сложных шестернях и шкивах. Но я не могу с уверенностью сказать, что я теперь всегда буду использовать подобные сопла, потому что процесс печати с их использованием очень медленный, также нельзя использовать некачественные материалы.

Интересно, но возникает еще один вопрос ... А что касательно очень больших сопел? Насколько быстрым и надежным будет процесс печати при использовании 1 мм сопла, например? Будет ли это под силу нагревателю? Это уже отдельная история!

Колесо Наутилус, уменьшенное на 55%, не очищенное

Сопла диаметром 0.3 мм позволяют достичь выдающихся результатов, следовательно, структура становится более прочной. Есть два прохода для внутренних створок, и (практически) никаких отверстий, подобного мне вряд ли удалось достичь с моим предыдущим соплом. Изделие выглядит немного растекшимся, поскольку я печатал при температуре 212°: все же стоило ее снизить.


Представляем Kayan: эксклюзивный 3D печатный абажур для Plumen

United Nude представляет коллекцию 3D печатной обуви от Захи Хадид и Бена ван Беркеля

Алексис Уолш представляет новую модную коллекцию LYSIS Collection, созданную с помощью 3D печати