Drukowanie 3D Tratwy – Dlaczego i kiedy powinieneś to zrobić

Drukowanie 3D jest tak samo nauką jak i sztuką. Oprócz zabawy z modelami w celu uzyskania najlepiej wyglądających wydruków, profesjonalista druku 3D musi również zrozumieć subtelności technologii, aby rozwiązać problemy, które z pewnością pojawią się teraz i wtedy.

Jednym z najbardziej uporczywych problemów, z jakimi spotykają się profesjonaliści druku 3D jest wypaczanie lub zwijanie. Na szczęście, społeczność druku 3D wymyśliła różne sposoby, aby przeciwdziałać temu problemowi. Jednym z nich jest budowanie swojego wydruku za pomocą tratwy. Jeśli to Cię dezorientuje, czytaj dalej, gdyż omówimy czym jest tratwa, kiedy należy jej używać i jakie konsekwencje się z tym wiążą.

Trochę tła na temat wypaczania

Aby zrozumieć dlaczego drukowanie na tratwie stało się powszechną praktyką, musimy zrozumieć mechanizm, który powoduje wypaczanie lub zwijanie się wydruku. Podstawową zasadą, która umożliwia drukowanie w technologii FDM (Fused Deposition Modeling) jest zdolność termoplastów do dopasowywania się do różnych kształtów po podgrzaniu do temperatury topnienia. W biurkowej drukarce 3D, ten proces ogrzewania odbywa się w gorącej dyszy końcowej, po czym stopiony filament jest kładziony na platformie do budowania.

Jak tylko filament opuści dyszę, zaczyna stygnąć. Proces chłodzenia jest kontynuowany po umieszczeniu filamentu na platformie, co ostatecznie sprawia, że końcowy wydruk jest bardziej trwały. Problem polega na tym, że chłodzenie przebiega w sposób nierównomierny: warstwy zewnętrzne, bardziej wystawione na działanie atmosfery, stygną w szybszym tempie. Ma to tendencję do gromadzenia się naprężeń na zewnętrznych krawędziach konstrukcji. Jeśli konstrukcja ma ostre krawędzie, otrzymują one największe naprężenia termiczne, co powoduje „zwijanie się” tych narożników.”

Co to jest tratwa i jaki jest jej cel?

Środki zapobiegające wypaczaniu koncentrują się na dwóch rzeczach: zmniejszeniu naprężeń termicznych spowodowanych nierównomiernym chłodzeniem lub poprawieniu przyczepności pierwszej warstwy do platformy. Istnieje prawdopodobnie więcej niż tuzin sposobów na osiągnięcie tych celów, takich jak budowa obudowy spowalniającej proces chłodzenia lub użycie klejów na łożu drukującym.

Zdecydowanie, drukowanie tratwy jest jedną z najłatwiejszych metod uniknięcia wypaczenia. Większość programów do slicerów ma zaprogramowaną funkcję szybkiego dodawania tratwy do istniejącego modelu 3D. Ale czym właściwie jest tratwa?

Tratwa to pozioma siatka filamentu, która jest układana bezpośrednio na platformie. Twój wydruk jest następnie osadzany na szczycie tej tratwy, zamiast na powierzchni platformy. Posiadając większą powierzchnię, tratwa może pomóc w przyklejeniu się wydruku do platformy. Poprzez posiadanie dna wydruku w kontakcie z inną warstwą plastiku, skurcz spowodowany szybkim chłodzeniem jest również zmniejszony, zmniejszając w ten sposób naprężenia termiczne.

Pomimo tego, jak prosto wygląda tratwa, większość programów do slicerów pozwala na dokładne dostosowanie sposobu, w jaki tratwa zostanie zbudowana, aby zoptymalizować jej działanie. Można określić, jak daleko tratwa będzie wystawać z dna wydruku, jak grube będą warstwy tratwy i jak daleko pierwsza warstwa będzie oddzielona od tratwy. Odległość oddzielenia jest szczególnie trudna, ponieważ wymaga zachowania równowagi między utrzymaniem konstrukcji związanej z tratwą, a jednocześnie utrzymaniem jej na tyle daleko, że tratwę można łatwo usunąć po wydrukowaniu.

Jak tratwa różni się od obrzeża i spódnicy?

Jeśli przeczytałeś dyskusję o tratwach, to prawdopodobnie słyszałeś również o spódnicach i obrzeżach. Wszystkie te elementy są ze sobą ściśle powiązane, przy czym jeden z nich jest preferowany w zależności od zastosowania i konkretnego problemu, który próbujesz rozwiązać.

Spódnice są jednym z najprostszych sposobów na spowolnienie chłodzenia pierwszej warstwy. Zamiast całej warstwy, spódnica jest po prostu pojedynczą pętlą filamentu, która rozciąga się na obwodzie podstawy konstrukcji. Nie jest ona w kontakcie z samą konstrukcją, co eliminuje komplikacje związane z koniecznością jej późniejszego usunięcia. Podstawowym celem spódnicy jest zalewanie ekstrudera, dzięki czemu można ustanowić płynny przepływ filamentu do czasu, gdy ekstruder będzie drukować swoją konstrukcję. Możesz również zdecydować się na zbudowanie spódnicy z wielu warstw, która blokuje przepływ powietrza wokół wydruku, aby spowolnić chłodzenie dolnych warstw konstrukcji.

Obrzeże wygląda bardzo podobnie do tratwy. Różnica jest subtelna: podczas gdy tratwa jest całą warstwą, która znajduje się pod budową, rant jest warstwą, która tylko wystaje z krawędzi budowy. Jest to w zasadzie bardzo szeroka spódnica, która przytrzymuje krawędzie konstrukcji, pomagając w ten sposób w przyleganiu łóżka i zapobiegając wypaczaniu. Obrzeże jest często preferowane od tratwy, ponieważ drukuje szybciej, zużywa mniej filamentu i może być łatwiej usunięte z końcowej konstrukcji.

Kiedy powinieneś drukować na tratwie?

Pomimo licznych zalet używania tratwy, nie wszystkie sytuacje tego wymagają. W końcu nie chciałbyś niepotrzebnie zużywać swojego cennego filamentu drukując tratwę, gdy nie jest ona potrzebna. Istnieją szczególne scenariusze, gdzie raft może być useful.

Gdy przy użyciu materiałów podatnych na wypaczenia

Są po prostu pewne materiały filamentu, które są bardziej podatne na wypaczenia niż inne. Wygodna dychotomia, aby to pokazać, jest między PLA i ABS: podczas gdy drukowanie z tratwą jest rzadko wykonywane z PLA, jest to środek, który jest bardziej powszechny przy użyciu ABS. Nawet z innymi środkami zapobiegającymi wypaczaniu, takimi jak nakładanie kleju ABS na podgrzewane łoże, drukowanie z raftem jest nadal wysoce zalecane.

Gdy doświadczasz słabego przylegania łoża

Największą zaletą używania rafta jest duża powierzchnia, którą zapewnia on do przylegania budowanego obiektu do platformy. Dolne warstwy rafta są zazwyczaj drukowane grubo i wolno, co daje w rezultacie bardzo mocną siatkę. Jest to szczególnie przydatne, gdy twój projekt nie ma całkowicie płaskiej podstawy, co prowadzi nas do następnego punktu.

Gdy twój model ma słaby kontakt z platformą

Mimo że modele do druku FDM są zwykle celowo zorientowane tak, aby miały jak najszerszą podstawę, są sytuacje, gdy nie jest to możliwe. Jeśli masz projekt z wąskimi nogami, możesz łatwo wzmocnić te nogi za pomocą tratwy. Oprócz zwiększenia przyczepności łoża poprzez zwiększenie powierzchni styku pomiędzy wydrukiem a platformą, szersza podstawa pomaga również utrzymać ciężar reszty wydruku.

Jaka jest wada drukowania tratwy?

Drukowanie tratwy nie jest rodzajem rzeczy, którą chciałbyś robić z każdym swoim wydrukiem. Istnieje kilka powodów, dla których warto wstrzymać się z drukowaniem tratwy, gdy nie jest ona potrzebna.

Marnowanie filamentu

Mimo swojej użyteczności, tratwa nadal nie jest częścią twojej konstrukcji. Po usunięciu tratwy, jest to dość dużo złomu. Podczas wykonywania pojedynczego wydruku z raft nie brzmi jak taki duży problem, mnożąc to przez dziesiątki wydruków można zrobić z jednej szpuli będzie przekładać się na wiele zmarnowanego filamentu. Jest to po prostu niepraktyczne, aby używać tratwy, gdy nie jest to konieczne.

Złe wykończenie dolnej powierzchni

Jeśli używasz szklanego podgrzewanego łoża, prawdopodobnie doceniasz to, jak wydruki wychodzą z idealnie gładkimi powierzchniami dolnymi. Kiedy używasz tratwy, tracisz tę kluczową korzyść. Podobnie jak powierzchnia twojego wydruku, górna powierzchnia tratwy jest daleka od bycia idealnie płaską. Przekłada się to na odbitkę z relatywnie chropowatą powierzchnią spodnią. Jeśli post-process swoją pracę, aby uzyskać idealnie gładkie wykończenie, a następnie przy użyciu tratwy będzie po prostu więcej pracy dla Ciebie.

Trudno usunąć

Głównym powodem unikania tratwy, gdy nie są one niezbędne jest fakt, że mogą być bardzo trudne do usunięcia. Ponieważ raft będzie przyklejony do wydruku przy użyciu tego samego mechanizmu, który łączy warstwy wydruku razem, usunięcie go zazwyczaj nie jest tak proste jak „popping” go. Może być konieczne użycie szpatułki lub nawet noża X-Acto, a użycie tych narzędzi może spowodować uszkodzenie wydruku. Wydruki z cienkimi lub wąskimi podporami są na to szczególnie narażone.

Nasza rada jest taka, aby przed użyciem tratwy dokładnie ocenić, czy będzie ona potrzebna do Twojego wydruku. Projekt z dużą, płaską podstawą zazwyczaj nie będzie potrzebował tratwy. Możesz także uciec się do bardziej konserwatywnych metod, takich jak użycie jakiejś formy przylegania łoża lub dostosowanie temperatury podgrzewanego łoża.

Ostatnie przemyślenia

Używanie tratw w celu zwiększenia przylegania łoża i redukcji wypaczeń jest mocno zakorzenioną praktyką w dziedzinie druku 3D. Jest ona tak użyteczna, że programy do slicerów zazwyczaj posiadają opcje pozwalające na łatwe dodanie tratwy do istniejącego projektu. Jednakże, nie powinna być ona traktowana jako rozwiązanie „go-to”, jeśli chodzi o projekty lub materiały, które są podatne na wypaczenia.

Używanie tratwy wprowadza kolejny zestaw problemów, z którymi będziesz musiał się zmierzyć. Zrozumienie materiału i poznanie najlepszej kombinacji prędkości drukowania, temperatury drukowania, temperatury łoża i metod przylegania łoża, które zaowocują wysokiej jakości wydrukiem, jest nadal bardziej trwałym rozwiązaniem problemu wypaczania. Gdy wszystkie te wysiłki nadal zawodzą, wtedy śmiało drukuj tę tratwę.

Image from eyeknownuffin on Flickr.