3D tisk voru – proč a kdy byste to měli udělat

3D tisk je stejně tak věda jako umění. Kromě toho, že si profesionál v oblasti 3D tisku musí hrát s modely, aby vytvořil co nejhezčí výtisky, musí také rozumět jemnostem této technologie, aby vyřešil problémy, které se čas od času určitě objeví.

Jedním z nejtrvalejších problémů, se kterými se profesionál v oblasti 3D tisku setkává, je deformace nebo kroucení. Naštěstí komunita 3D tiskařů přišla s různými způsoby, jak tomuto problému čelit. Jedním z nich je stavba výtisku pomocí voru. Pokud vás to mate, čtěte dále, protože si povíme, co je to raft, kdy je vhodné raft použít a jaké důsledky s tím souvisejí.

Malé pozadí deformace

Abychom pochopili, proč se tisk na raftu stal běžnou praxí, musíme porozumět mechanismu, který vede k deformaci nebo kroucení tisku. Základním principem, který umožňuje tisk metodou FDM (Fused Deposition Modeling), je schopnost termoplastů přizpůsobit se různým tvarům po zahřátí na teplotu tání. Ve stolní 3D tiskárně probíhá tento proces zahřívání v trysce s horkým koncem, po kterém se roztavený filament položí na konstrukční platformu.

Jakmile filament opustí trysku, začne chladnout. Proces chlazení pokračuje i po položení filamentu na sestavovací platformu, čímž se konečný výtisk nakonec stane odolnějším. Problémem je, že chlazení probíhá nerovnoměrně: vnější vrstvy, které jsou více vystaveny atmosféře, chladnou rychleji. To vede k nárůstu napětí na vnějších okrajích sestavy. Pokud má sestava ostré hrany, bývají tyto hrany vystaveny hlavnímu tepelnému namáhání, což vede k tomu, že se tyto rohy „kroutí nahoru“.

Co je to raft a jaký je jeho smysl?

Opatření, která mají zabránit kroucení, se zaměřují na dvě věci: snížení tepelného namáhání v důsledku nerovnoměrného chlazení nebo zlepšení přilnavosti první vrstvy k sestavovací platformě. Existuje pravděpodobně více než tucet způsobů, jak těchto cílů dosáhnout, například sestavením krytu, který zpomalí proces chlazení, nebo použitím lepidel na tiskovém loži.

Tisk voru je zdaleka jednou z nejjednodušších metod, jak se vyhnout deformacím. Většina programů pro řezání má předprogramovanou funkci pro rychlé přidání voru do stávajícího 3D modelu. Ale co je to vlastně raft?

Rraft je vodorovná síť filamentu, která je položena přímo na konstrukční plošině. Váš výtisk se pak ukládá na tento raft namísto na povrch platformy. Díky větší ploše povrchu může raft pomoci tisku přilnout k sestavovací platformě. Tím, že je spodní část tisku v kontaktu s další vrstvou plastu, se také snižuje smršťování v důsledku rychlého ochlazení, čímž se snižuje tepelné namáhání.

Přestože raft vypadá jednoduše, většina programů pro slicer umožňuje provádět jemné úpravy způsobu sestavení raftu, aby se optimalizoval jeho výkon. Můžete určit, jak daleko bude raft sahat od spodní části tisku, jak silné budou vrstvy raftu a jak daleko bude první vrstva sestavy od raftu oddělena. Oddělovací vzdálenost je obzvláště složitá, protože zahrnuje rovnováhu mezi tím, aby vaše sestava zůstala spojena s raftem a zároveň byla dostatečně daleko, aby bylo možné raft po tisku snadno odstranit.

Jak se liší raft od okraje a sukně?

Pokud jste četli diskusi o raftech, pak jste pravděpodobně také slyšeli o sukních a okrajích. Všechny spolu úzce souvisejí, přičemž jeden z nich má přednost před ostatními v závislosti na použití a konkrétním problému, který se snažíte vyřešit.

Skyrty jsou jedním z nejjednodušších způsobů, jak zpomalit ochlazování první vrstvy. Namísto celé vrstvy je sukně pouze jedna smyčka vlákna, která se táhne po obvodu základny sestavy. Není v kontaktu se samotným buildem, čímž odpadá komplikace s jeho pozdějším odstraňováním. Primárním účelem lišty je připravit extrudér k tisku, abyste mohli vytvořit plynulý tok filamentu v době, kdy se extrudér dostane k tisku sestavy. Můžete se také rozhodnout postavit sukni z více vrstev, která blokuje proudění vzduchu kolem tisku, aby se zpomalilo chlazení spodních vrstev sestavy.

Sukně vypadá podobně jako vor. Rozdíl je nepatrný: zatímco raft je celá vrstva, která se nachází pod sestavou, lem je vrstva, která pouze vystupuje z okrajů sestavy. Je to v podstatě extra široká lišta, která přidržuje okraje sestavy, čímž pomáhá s přilnavostí lože a zabraňuje deformaci. Okraji se často dává přednost před raftem, protože tiskne rychleji, spotřebuje méně filamentu a lze jej snadněji odstranit z konečného sestavení.

Kdy byste měli tisknout s raftem?

Přes četné výhody použití raftu to ne všechny situace vyžadují. Přece byste nechtěli zbytečně spotřebovávat drahocenné vlákno při tisku raftu, když to není potřeba. Existují konkrétní scénáře, kdy může být raft užitečný.

Při použití materiálů náchylných k deformacím

Jsou prostě určité materiály filamentů, které jsou náchylnější k deformacím než jiné. Vhodná dichotomie, která to ukazuje, je mezi PLA a ABS: zatímco u PLA se tisk s raftem provádí zřídka, u ABS je toto opatření běžnější. I při použití jiných opatření k zabránění deformacím, jako je nanášení lepidla ABS na vyhřívané lůžko, je tisk s raftem stále velmi doporučován.

Když se potýkáte se špatnou přilnavostí lůžka

Největší výhodou použití raftu je velká plocha, kterou poskytuje pro přilnutí sestavy k sestavovací platformě. Spodní vrstvy voru se běžně tisknou tlustě a pomalu, což vede k velmi pevnému pevnému pletivu. To je užitečné zejména tehdy, když vaše konstrukce nemá zcela rovnou základnu, což nás přivádí k dalšímu bodu.

Když má váš model špatný kontakt se stavěcí platformou

Ačkoli jsou modely pro tisk FDM obvykle záměrně orientovány tak, aby měly co nejširší základnu, jsou situace, kdy to prostě není možné. Pokud máte konstrukci s úzkými nohami, pak můžete tyto nohy snadno vyztužit raftem. Kromě toho, že se zvýší přilnavost lůžka zvětšením styčné plochy mezi výtiskem a konstrukční platformou, širší základna také pomůže udržet hmotnost zbytku výtisku.

Jaká je nevýhoda tisku voru?

Tisk voru není zrovna věc, kterou byste chtěli dělat u každého svého výtisku. Existuje několik dobrých důvodů, proč byste se měli zdržet tisku voru, když není potřeba.

Promarněný filament

Přes jeho užitečnost není vor stále součástí vaší sestavy. Jakmile raft odstraníte, je to v podstatě odpadový materiál. Zatímco provedení jednoho tisku s raftem nezní jako tak velký problém, vynásobíte-li to desítkami tisků, které můžete provést s jednou cívkou, promítne se to do velkého množství promrhaného filamentu. Je prostě nepraktické používat raft, když to není nutné.

Špatná povrchová úprava spodního povrchu

Pokud používáte skleněné vyhřívané lůžko, asi oceníte, že výtisky vycházejí s dokonale hladkým spodním povrchem. Když používáte raft, o tuto zásadní výhodu přicházíte. Stejně jako povrch vašeho výtisku, ani horní povrch raftu není zdaleka dokonale rovný. To se projeví na výtisku s poměrně drsným spodním povrchem. Pokud svou práci dodatečně zpracováváte, abyste dosáhli dokonale hladkého povrchu, pak vám použití raftu jen přidělá práci.

Těžko odstranitelný

Hlavním důvodem, proč se raftům vyhnout, pokud nejsou nutné, je skutečnost, že je lze velmi obtížně odstranit. Vzhledem k tomu, že raft bude k tisku přilepen stejným mechanismem, který spojuje vrstvy tisku, jeho odstranění obvykle není tak jednoduché jako jeho „odlepení“. Možná budete muset použít špachtli nebo dokonce nůž X-Acto a použití těchto nástrojů může vést k poškození tisku. Zvláště náchylné jsou výtisky s tenkými nebo úzkými podložkami.

Naší radou je pečlivě posoudit, zda bude pro váš výtisk potřeba raft, než se do jeho použití pustíte. Návrh s velkou plochou základnou obvykle raft nepotřebuje. Můžete se také uchýlit ke konzervativnějším metodám, například použít nějakou formu přilnavosti lůžka nebo upravit teplotu vyhřívaného lůžka.

Závěrečné myšlenky

Používání raftů pro zvýšení přilnavosti lůžka a snížení deformací je v oblasti 3D tisku pevně zavedenou praxí. Je natolik užitečná, že programy pro řezání obvykle obsahují možnosti snadného přidání raftů do stávajícího návrhu. Nemělo by se k němu však přistupovat jako k řešení „pro všechny“, pokud jde o návrhy nebo materiály, které jsou náchylné k deformacím.

Použití voru přináší další řadu problémů, se kterými se budete muset vypořádat. Porozumění materiálu a znalost nejlepší kombinace rychlosti tisku, teploty tisku, teploty lůžka a metod přilnavosti lůžka, které povedou k vysoce kvalitnímu tisku, je stále udržitelnějším řešením problému s deformacemi. Když všechny tyto snahy přesto selžou, pak se pusťte do tisku toho voru.

Obrázek od eyeknownuffin na Flickru.