Як вибрати 3D принтер

Який 3D принтер вибрати для нового стартапу? Або інтелектуального і практичного хобі для будинку? А що він у принципі вміє? З його допомогою можна друкувати практично все що завгодно:

• колекційні фігурки;
• біжутерію;
• красиві стаканчики;
• інструменти, посуд із пластику;
• тривимірні копії різних частин тіла – навіть бюсти людей;
• харчову продукцію;
• елементи інтер’єрного декору;
• запчастини;
• чохли для смартфонів та інших гаджетів.

І цей перелік не є вичерпним – можливості сучасних 3D принтерів нескінченні, все зводиться тільки до уяви самої людини.

Наша стаття допоможе підібрати потрібну модель для невеликого ділового виробництва або захопливих експериментів у домашніх умовах. Розповідаємо, як вибрати 3Д принтер, які технології друку вони використовують і на що звертати увагу перед покупкою.

Починаємо з вибору технології друку, тому що це мало не головний критерій вибору, який безпосередньо впливає на кінцевий результат.

3D принтери FDM/FFF

Усі аматорські 3Д принтери друкують за технологією FDM (Fused Deposition Modeling), що перекладається як «моделювання методом наплавлення». Іноді її називають FFF або PJP. Якщо бачите такі позначення – знайте, це одна і та сама технологія, що передбачає накладення декількох шарів пластика один на одний, що в підсумку призводить до формування тієї фігури, яку ви спочатку «згодували» пристрою в якості керівництва.

3D-принтер Neor Professional

Друк у принтерах FDM відбувається наступним чином:

1. У спеціальну програму ви завантажуєте модель, яка відображається у віртуальній робочій камері.
2. Далі програма самостійно генерує елементи допоміжних інструкцій і розраховує кількість витратних матеріалів, які знадобляться для створення реального прототипу. На цьому ж етапі вам повідомляється, скільки часу піде на друк.
3. Перед друком ваш комп’ютер розділить модель на безліч горизонтальних шарів і побудує оптимальний маршрут для пересування головки 3D принтера.
4. Почнеться друк. Екструдер, що представляє собою нагрівальну голівку з фільєрами, плавить тонку пластикову нитку, яка зовні нагадує волосінь, і шарами акуратно вкладає її, крок за кроком формуючи тривимірну модель.

Після друку всі допоміжні інструкції видаляються – це робиться вручну або за допомогою спеціального розчину. Отриманий виріб зазвичай піддається постобробці – забарвлюється, полірується тощо.

Особливості FDM принтерів:

1. Готові деталі виходять одноколірними, міцними і пружними. Тут багато залежить від самої моделі, товщини шарів і типу використовуваної сировини. Чим якісніше сировина, тим краще результат.
2. ABS і ABSPlus пластик, які найчастіше використовують у якості сировини, можуть мати білий, чорний, червоний, оливковий, зелений, нектариновой або будь-який інший колір. Багатобарвні вироби створити не вийде – це дозволяють тільки дорогі професійні моделі з декількома екструдерами. Утім, пофарбувати готовий виріб можна під час постобробки.
3. Точність побудови тривимірних моделей на 3D принтері такого типу досить висока, тобто моделі відтворюються добре і мають практично ідеальну схожість з комп’ютерною моделлю. Для створення тривимірних моделей можна використовувати спеціалізований 3D-сканер – ці пристрої здатні відтворити комп’ютерну модель будь-якого прототипу. Можна також відразу підшукати 3D-принтери-сканери, які дозволяють не тільки друкувати, а й сканувати різні деталі, вироби на спеціальній платформі.
4. Готові об’єкти мають ребристу текстуру, що обумовлено формою розплавленої нитки. Відполірувати поверхню при необхідності можна під час постобробки – ця процедура не забирає багато часу.

Для фарбування готових виробів рекомендується використовувати автоемаль, оскільки вона стійка, але підійде і звичайна фарба.

3D-принтер Neor Junior

Для фарбування готових виробів обирати варто фарби без свинцю, в іншому випадку вони будуть токсичні й можуть нашкодити людині. Отруєння свинцем – небезпечна річ, особливо для дітей.

3D принтери SLA: особливості та переваги

SLA – технологія стереолітографії, заснована на пошаровому затвердінні рідкої сировини під впливом лазерного променя. Працює все так:

• сітчасту платформу поміщають у ємність з рідким фотополімером – на цій платформі й буде відбуватися процес створення моделі;
• вмикається лазер, який починає послідовно впливати на ділянки, які повинні затвердіти;
• коли нижній шар готовий, платформа опускається ще нижче, і лазер продовжує далі свою роботу, формуючи наступний шар;
• по закінченню процесу друку готовий об’єкт занурюють у спеціальний розчин, який видаляє з моделі все зайве.

Після цього виріб піддають впливу світла, що дозволяє йому остаточно ствердіти.

Принтери з технологією SLA дозволяють створювати моделі будь-якої складності, навіть тонкостінні детальки товщиною менше міліметра. Переваги цього методу друку:

• проста післяобробка;
• точність побудови моделей вище, ніж у 3D принтерів FDM;
• робочі камери зазвичай місткі, що дозволяє створювати деталі й сувеніри великих розмірів;
• менша витрата матеріалів на підтримку;
• працюють тихо.

3D-принтер Formlabs Form 2

Завдяки високій точності відтворення моделей ці 3Д принтери використовуються в наукових дослідженнях, медицині, мистецтві та литті по випалюваних моделях. Стереолітографія дозволяє відтворювати найдрібніші деталі з граничною точністю, чого неможливо домогтися з моделюванням методом наплавлення.

Які матеріали використовуються 3Д принтерами для друку

Пристрої з технологією моделювання методом наплавлення можуть використовувати найрізноманітніші типи пластику:

1. ABS – Акрилонітрилбутадієнстирол, його ще називають ударостійким пластиком. Найбільш популярна сировина, що використовується як у промисловості, так і в 3Д-друку. Міцність на вигин ABS становить 41 МПа, а температура розм’якшення досягає 100°C, що дозволяє спокійно залишати вироби на вікнах навіть у яскравий сонячний день. Якщо потрібно створювати моделі на тривалий термін експлуатації, ABS підходить ідеально – його можна використовувати навіть у технічних цілях. Наприклад, можна надрукувати молоток для забивання цвяхів. Вироби з акрилонітрилбутадієнстиролу добре піддаються постобробці, згладити поверхню можна навіть за допомогою простого ацетону. Мінуси – погано переносить ультрафіолет, матеріал жовтіє, але цей недолік легко компенсується фарбуванням.
2. PLA – полілактид, або біорозкладаний пластик, в основі якого молочна кислота. Створюється він із цукрової тростини або кукурудзи. Матеріал екологічно чистий, не виділяє токсичних речовин, приємно пахне. У процесі друку не відбувається усадка, за рахунок чого досягається більш висока точність відтворення моделей. Поліактид міцний, приємний на дотик, після утилізації швидко розкладається. Недолік – розм’якшується при температурі 50 °C, що може стати «приємною» несподіванкою у спекотний сонячний день. На сонці залишати вироби з полілактиду ні в якому разі не можна, вони повинні стояти у прохолодному місці.
3. Flex – поліуретан. Матеріал за властивостями нагадує гуму, підходить для друку виробів, які повинні бути гнучкими й еластичними. Наприклад, його використовують для виготовлення прокладок і ременів, підошви для взуття, гумок. Якщо плануєте створювати щось подібне, вибирати варто 3D принтер, який підходить для друку поліуретаном.
4. Co-PET – сополімер поліетилентерефталату, використовується для створення декоративних виробів. Готові моделі мають глянцеву текстуру і дуже міцні, оскільки між шарами вкрай висока адгезія, співмірна з адгезію литих виробів.
5. HIPS – високоміцний полістирол, за фізичними властивостями схожий на ABS, але менш схильний до усадки, завдяки чому його використовують для друку складних деталей, де потрібна точність з похибкою ±0,5%. Добре піддається обробці, має матову текстуру, але не переносить ультрафіолет.
6. Nylon – нейлон, дуже стійкий до стирання. Відмінний варіант для друку вузлів, які труться у механізмах. Нейлон міцний, пружний, добре ковзає, термостійкий і досить довговічний.
7. PC – полікарбонат, використовується в 3D принтерах для друку деталей, які будуть працювати при високих температурах. Матеріал розм’якшується при температурі 127°C, а плавиться при 300°C. При цьому полікарбонат дуже міцний – 89 Мпа на вигин.
8. PEEK – поліефірефіркетон, є напів кристалічним матеріалом, що володіє високою стійкістю до механічних, хімічних і теплових впливів. Для розм’якшення матеріалу буде потрібно перевищити граничну температуру в 152°C, а плавиться він при 343°C. Міцність на вигин мало не рекордна серед пластиків – 165 Мпа. Відмінний вибір для друку функціональних моделей, які будуть піддаватися високим навантаженням. Загалом, сфера застосування переважно промислова. Виготовлення труб, перехідників, гвинтів, шестерень, упорів і інших деталей. Нюанс в тому, що для друку з поліефірефіркетону потрібна наявність у принтері термокамери.
9. PET – поліетилентерефталат, новинка у світі тривимірного друку. Цей пластик має еталонні характеристики в плані міцності – 76,1 Мпа на вигин і 36,5 Мпа на розрив. Не має запаху, нетоксичний, не всідається, стійкий до ультрафіолетового випромінювання, підходить для використання в 3Д принтерах з відкритою камерою. Матеріал настільки міцний, що його можна використовувати навіть для друку втулок, шестерен та інших деталей для складних механізмів.
10. POM – поліацеталь, є інженерним пластиком, що використовується як дорожча і досконала альтернатива нейлону. Використовувати його в друку вкрай складно, але результат того вартий, адже POM практично не схильний до стирання, витримує високі температури і демонструє еталонну морозостійкість. Головні мінуси – висока усадка і низька адгезія до поверхні стільниці 3D-принтера, через що поліацеталь вимагає досвіду, знань і навичок.
11. PVA – полівініловий спирт є унікальним матеріалом для принтерів з подвійним екструдером. Абсолютно непридатний для створення довговічних виробів, оскільки розчиняється у воді, проте в якості опорного матеріалу він незамінний – допомагає друкувати моделі зі складними геометричними формами.
12. TPU – термопластичний поліуретан. Матеріал має еталонну міжшарову адгезію – зчеплення між шарами просто чудове. Вкрай висока міцність на розрив, хімічна стійкість середньо-висока, опір стирання практично еталонний. Недолік – матеріал хоч і складно порвати, але він легко гнеться, тож при створенні тонких деталей це потрібно враховувати.

Отже, перш ніж вибрати якусь конкретну модель, обов’язково визначитеся для себе, з якими матеріалами хочете працювати, і вже потім вирішуйте, який 3D принтер краще купити – спирайтеся на те, які деталі плануєте друкувати і для чого. Питання складне і відповісти на нього швидко не вийде, доведеться трохи почитати і вивчити. Але якщо ви плануєте всерйоз зайнятися 3D-друком із пластику, вникнути все одно доведеться. Однозначно відповісти на питання, який пластик для 3D принтера краще, неможливо, адже кожен з них має свої особливості, переваги і недоліки. Ми лише спробували в загальних рисах розповісти про найбільш актуальні у 2021 році матеріали.

Перш ніж купити 3D принтер: з чим потрібно визначитися

Є 5 пунктів, з якими ви повинні визначитися:

1. Бюджет. Вартість сучасних принтерів для 3D-друку може варіюватися 100 до 15000 доларів. Природно, купувати дорогий промисловий девайс немає сенсу, якщо ви не плануєте це «монетизувати».
2. Галузь застосування. Якщо принтер купується для якого-небудь хобі, знову ж таки, немає сенсу витрачатися на модель з величезною камерою і декількома екструдерами, призначену для промислового друку. Вона себе не окупить, а ви все одно не будете використовувати потенціал такого пристрою на повну.
3. Матеріали та їхні властивості. Вивчіть список доступних матеріалів для друку, визначитеся, які вам підходять за ціною і властивостями, і тоді вже підбирайте відповідний 3Д принтер.
4. Багатобарвний тривимірний друк. Більшість моделей, як ми вже відзначали, здатні друкувати тільки в одному кольорі. Але є принтери для кольорового друку, такі коштують дорожче, але друкують швидше, оскільки мають кілька екструдерів, що працюють паралельно.
5. Цілі придбання. Якщо плануєте заробляти, роздруковуючи різні сувеніри, чохли, форми або деталі для механізмів, краще підбирати модель подорожче і якісніше – з нею і працювати буде приємніше, і окупить такий принтер себе швидше. Якщо ж девайс потрібен чисто «побалуватися», або якщо ви плануєте подарувати таку дорогу іграшку дитині, купувати моделі дорожче 400-500 доларів просто немає сенсу.

Професійний 3D-принтер CreatBot D600 Pro

Важливо розуміти, що 3D принтер – це інструмент, засіб. За його допомогою можна створювати практично все, що завгодно, навіть фігурки з металу, але, щоб він себе окупив, вибирати потрібно з розумом і чітким розумінням, що саме ви будете створювати, кому продавати і в яких кількостях.

На цьому все, дякуємо за увагу і до нових зустрічей!

Фото взяті з джерел: unsplash.com.