Lautan 3D-tulostus – miksi ja milloin se kannattaa tehdä

3D-tulostus on yhtä paljon tiedettä kuin taidetta. Sen lisäksi, että 3D-tulostuksen ammattilaisen on leikiteltävä malleilla parhaimman näköisten tulosteiden tuottamiseksi, hänen on myös ymmärrettävä tekniikan hienouksia ratkaistakseen ongelmat, joita silloin tällöin väistämättä tulee vastaan.

Yksi pysyvimmistä ongelmista, joihin 3D-tulostuksen ammattilainen törmää, on vääntyminen tai käpristyminen. Onneksi 3D-tulostusyhteisö on keksinyt erilaisia keinoja tämän ongelman ratkaisemiseksi. Yksi näistä on tulostuksen rakentaminen lautalla. Jos tämä hämmentää sinua, niin lue eteenpäin, kun keskustelemme siitä, mikä lautta on, milloin lautan käyttäminen on tarkoituksenmukaista ja mitä seurauksia siitä seuraa.

Hieman taustaa vääntymisestä

Ymmärtääksemme, miksi lauttatulostuksesta on tullut yleinen käytäntö, meidän on ymmärrettävä mekanismi, joka johtaa tulosteen vääntymiseen tai käpristymiseen. Perusperiaate, joka tekee FDM-tulostuksen (Fused Deposition Modeling) mahdolliseksi, on kestomuovien kyky mukautua eri muotoihin, kun ne kuumennetaan sulamislämpötilaansa. Pöydän 3D-tulostimessa tämä lämmitysprosessi tapahtuu kuuman pään suuttimessa, minkä jälkeen sulanut filamentti asetetaan rakennusalustalle.

Heti kun filamentti poistuu suuttimesta, se alkaa jäähtyä. Jäähdytysprosessi jatkuu sen jälkeen, kun filamentti on asetettu rakentamisalustalle, mikä lopulta tekee lopullisesta tulosteesta kestävämmän. Ongelmana on, että jäähdytys etenee epätasaisesti: ulommat kerrokset, jotka ovat enemmän alttiina ilmakehälle, jäähtyvät nopeammin. Tällä on taipumus aiheuttaa jännityksen kertymistä rakentamisen ulkoreunoille. Jos buildissa on teräviä reunoja, nämä saavat yleensä suurimman osan lämpörasituksesta, mikä johtaa siihen, että nämä kulmat ”käpristyvät ylöspäin.”

Mikä on lautta ja mikä on sen tarkoitus?

Toimenpiteet, joilla pyritään välttämään vääntymistä, keskittyvät kahteen asiaan: epätasaisesta jäähdytyksestä johtuvan lämpörasituksen vähentämiseen tai ensimmäisen kerroksen ja build-alustan välisen tartunnan parantamiseen. Näiden tavoitteiden saavuttamiseen on luultavasti toistakymmentä tapaa, kuten kotelon rakentaminen jäähdytysprosessin hidastamiseksi tai liimojen käyttäminen tulostusalustalla.

Parven tulostaminen on ylivoimaisesti yksi helpoimmista keinoista välttää vääntymistä. Useimmissa viipalointiohjelmissa on valmiiksi ohjelmoitu toiminto, jolla lautan voi nopeasti lisätä olemassa olevaan 3D-malliin. Mutta mikä lautta tarkalleen ottaen on?

Lautta on vaakasuora filamenttiverkko, joka asetetaan suoraan rakennusalustalle. Tulosteesi asetetaan sitten tämän lautan päälle alustan pinnan sijasta. Koska lautalla on suurempi pinta-ala, se voi auttaa tulostetta pysymään kiinni rakennusalustassa. Koska tulosteen pohja on kosketuksissa toisen muovikerroksen kanssa, myös nopeasta jäähtymisestä johtuva supistuminen vähenee, mikä vähentää lämpörasitusta.

Vaikka lautta näyttää yksinkertaiselta, useimmissa slicer-ohjelmissa voit tehdä hienosäätöjä siihen, miten lautta rakennetaan sen suorituskyvyn optimoimiseksi. Voit määrittää, kuinka pitkälle lautta ulottuu tulostuksen pohjasta, kuinka paksuja lauttakerrokset ovat ja kuinka kaukana rakennuksen ensimmäinen kerros erotetaan lauttasta. Erottamisetäisyys on erityisen hankala, sillä siinä on löydettävä tasapaino sen välillä, että rakennuksesi pysyy kiinni lautassa ja samalla riittävän kaukana, jotta lautta voidaan helposti irrottaa tulostuksen jälkeen.

Miten lautta eroaa reunasta ja helmasta?

Jos olet lukenut keskustelua lautoista, olet luultavasti kuullut myös hameista ja reunoista. Nämä kaikki liittyvät läheisesti toisiinsa, ja toinen niistä on suositeltavampi kuin toinen riippuen sovelluksesta ja tietystä ongelmasta, jota yrität ratkaista.

Hameet ovat yksi yksinkertaisimmista tavoista hidastaa ensimmäisen kerroksen jäähtymistä. Koko kerroksen sijasta hame on vain yksittäinen filamenttisilmukka, joka ulottuu rakentamisen pohjan kehälle. Se ei ole kosketuksissa itse rakenteen kanssa, joten sen poistaminen myöhemmin ei ole hankalaa. Skirtin ensisijainen tarkoitus on valmistella suulakepuristin, jotta voit saada aikaan tasaisen filamenttivirtauksen, kun suulakepuristin alkaa tulostaa rakennetta. Voit myös halutessasi rakentaa useista kerroksista koostuvan helman, joka estää ilmavirran tulostuksen ympärillä hidastaakseen rakennuksen alimpien kerrosten jäähtymistä.

Helma muistuttaa paljon lautaa. Ero on hienovarainen: kun lautta on kokonainen kerros, joka sijaitsee buildin alapuolella, reunus on kerros, joka vain ulottuu buildin reunoista. Se on pohjimmiltaan erikoisleveä hame, joka pitää rakennelman reunat alhaalla, mikä auttaa sängyn kiinnittymistä ja estää vääntymistä. Reunaa käytetään usein mieluummin kuin lauttaa, koska se tulostaa nopeammin, kuluttaa vähemmän filamenttia ja se voidaan helpommin irrottaa lopullisesta rakennelmasta.

Milloin kannattaa tulostaa lautta?

Lisälautan käytön lukuisista eduista huolimatta kaikki tilanteet eivät vaadi sitä. Loppujen lopuksi et haluaisi käyttää tarpeettomasti kallisarvoista filamenttiasi tulostamalla lautan, kun sitä ei tarvita. On tiettyjä tilanteita, joissa lautasta voi olla hyötyä.

Käytettäessä materiaaleja, jotka ovat alttiita vääntymiselle

On vain tiettyjä filamenttimateriaaleja, jotka ovat alttiimpia vääntymiselle kuin toiset. Kätevä kahtiajako tämän osoittamiseksi on PLA:n ja ABS:n välillä: vaikka PLA:n kanssa tulostetaan harvoin lautalla, ABS:ää käytettäessä tämä toimenpide on yleisempi. Vaikka käytettäisiin muita toimenpiteitä vääntymisen estämiseksi, kuten ABS-liiman levittämistä lämmitettyyn sänkyyn, tulostaminen lautalla on silti erittäin suositeltavaa.

Kun sängyn tarttuvuus on heikko

Lautan käytön suurin etu on suuri pinta-ala, jonka se tarjoaa rakennetta varten, jotta se pysyy kiinni rakennusalustassa. Lautan alimmat kerrokset tulostetaan yleisesti paksusti ja hitaasti, jolloin tuloksena on erittäin vahva kiinteä verkko. Tämä on erityisen hyödyllistä silloin, kun mallisi pohja ei ole täysin tasainen, mistä pääsemmekin seuraavaan kohtaan.

Kun mallisi kosketuspinta rakennusalustaan on huono

Kun FDM-tulostuksessa käytettävät mallit suunnataan yleensä tarkoituksellisesti niin, että niiden pohja on mahdollisimman leveä, on tilanteita, joissa tämä ei vain ole mahdollista. Jos mallissa on kapeat jalat, voit helposti vahvistaa nämä jalat lautalla. Sen lisäksi, että leveämpi pohja parantaa sängyn tarttuvuutta lisäämällä tulosteen ja rakennusalustan välistä kosketuspintaa, se auttaa myös tukemaan muun tulosteen painoa.

Mitä haittapuolia lautan tulostamisessa on?

Lautan tulostaminen ei ole sellainen asia, jota haluaisit tehdä jokaisen tulosteesi kanssa. On useita hyviä syitä, miksi haluat pidättäytyä lautan tulostamisesta, kun sitä ei tarvita.

Hukkaan heitettyä filamenttia

Hyödyllisyydestään huolimatta lautta ei silti ole osa rakennustasi. Kun olet poistanut lautan, se on melko paljon romumateriaalia. Vaikka yhden tulosteen tekeminen lautalla ei kuulosta kovin suurelta asialta, kerrottuna kymmenillä tulosteilla, joita voit tehdä yhdellä kelalla, se tarkoittaa paljon hukkaan heitettyä filamenttia. On vain epäkäytännöllistä käyttää lautaa, kun se ei ole välttämätöntä.

Pohjapinnan huono viimeistely

Jos käytät lasista lämmitettyä sänkyä, arvostat luultavasti sitä, että tulosteet irtoavat täysin sileillä pohjapinnoilla. Kun käytät lautaa, menetät tämän ratkaisevan edun. Aivan kuten tulosteesi pinta, myös lautan yläpinta on kaukana täydellisen tasaisesta. Tämä johtaa tulosteeseen, jonka alapinta on suhteellisen karkea. Jos jälkikäsittelet työsi saadaksesi täydellisen sileän pinnan, lautan käyttäminen tuo sinulle vain lisää työtä.

vaikea poistaa

Tärkein syy lautojen välttämiseen silloin, kun ne eivät ole välttämättömiä, on se, että niitä voi olla hyvin vaikea poistaa. Koska lautta kiinnittyy tulosteeseen samalla mekanismilla, jolla tulosteen kerrokset kiinnittyvät toisiinsa, sen poistaminen ei yleensä ole niin yksinkertaista kuin sen ”irrottaminen”. Saatat joutua käyttämään lastaa tai jopa X-Acto-veitsiä, ja näiden työkalujen käyttö voi vahingoittaa tulostetta. Tulosteet, joissa on ohuet tai kapeat tuet, ovat erityisen alttiita tälle.

Neuvomme, että arvioi huolellisesti, tarvitsetko tulostettasi varten lauttaa, ennen kuin ryhdyt käyttämään sitä. Malli, jossa on suuri, tasainen pohja, ei yleensä tarvitse lautaa. Voit myös turvautua konservatiivisempiin menetelmiin, kuten käyttää jonkinlaista sängyn kiinnitystä tai säätää lämmitetyn sängyn lämpötilaa.

Loppuajatuksia

Lauttojen käyttö sängyn kiinnityksen parantamiseksi ja vääntymisen vähentämiseksi on ollut vakiintunut käytäntö 3D-tulostuksen alalla. Se on niin hyödyllistä, että viipalointiohjelmissa on tyypillisesti vaihtoehtoja, joilla lautta voidaan helposti lisätä olemassa olevaan malliin. Sitä ei kuitenkaan pitäisi käsitellä ”go-to” -ratkaisuna, kun on kyse malleista tai materiaaleista, jotka ovat alttiita vääntymiselle.

Lautan käyttäminen tuo mukanaan toisenlaisia ongelmia, joiden kanssa sinun on kamppailtava. Materiaalin ymmärtäminen ja paras tulostusnopeuden, tulostuslämpötilan, sängyn lämpötilan ja sängyn kiinnitysmenetelmien yhdistelmä, joka johtaa laadukkaaseen tulosteeseen, on edelleen kestävämpi ratkaisu vääntymisongelmaan. Kun kaikki nämä yritykset eivät edelleenkään onnistu, jatka sen lautan tulostamista.

Kuva eyeknownuffinilta Flickrissä.