У статті розглянуто призначення супорт-структур у 3D друку, коли необхідно їх використовувати і як супорти відбиваються на якості та ціні ваших виробів.
Оскільки під час 3D друку модель формується шар за шаром, необхідний попередній шар для формування нового. Залежно від складності 3D моделі та специфіки використовуваних технологій 3D друку, може виникнути необхідність використовувати спеціальні структури для підтримки - так звані супорт структури (англ. - support structures).
Важливо розуміти, що супорти впливають на якість кінцевих виробів. Насамперед це відбивається на фінішній обробці, оскільки вони вимагають пост обробки видалення, що призводить до нерівностей на поверхні надрукованої 3D моделі.
Нижче розглянуто супорт структури (підтримки), їх втілення у різних технологіях 3D друку та те, як вони впливають на процес розробки 3D моделі
FDM супорти
Моделювання методом пошарового наплавлення (англ. – Fused Deposition Modeling – FDM) полягає в тому, що розплавлений пластик подається через сопло екструдера, який рухається заданою траєкторією. У міру подачі матеріалу він охолоджується, формуючи застиглий шар, який буде основою наступного шару. Цей процес повторюється за шаром, поки модель не буде повністю надрукована.
Коли необхідні супорти під час друку FDM?
Під час друку FDM пластик лягає на нижній шар і навколо нього. Кожен шар формується на деякій відстані екструдера від попереднього. Завдяки цьому модель може формуватися із кутами до 45°. Але якщо кут нахилу більше 45 °, вам однозначно знадобляться підтримки.
натисніть для збільшення зображеня
Мости (bridges) та супорта
Щоправда, є й винятки. Матеріал може розтягуватись на невеликі відстані. Цей метод називається bridging (формування мосту). Мости дають можливість не використовувати супорти. Якщо міст довжиною понад 5 мм, можуть знову з'явитися проблеми і в такому разі потрібно використовувати супорти.
ABCs (або YHTs) приклади супортів
Давайте розглянемо літери Y, H, T і відповідні 3D моделі.
Верхня частина літери Y надрукується без проблем. Навіть незважаючи на те, що "руки" спрямовані вгору, їх кут менший за 45°, тому додаткові супорт структури не потрібні.
Літера H - складніший випадок, але якщо центральна перегородка менше 5 мм, можна спробувати надрукувати її без супортів. Якщо більше 5, додаткові супорти однозначно знадобляться.
При 3D друку літери T супорти необхідні.
На малюнку нижче наведені літери YHT із супортами, позначеними світло-сірими лініями.
натисніть для збільшення зображеня
Надруковані з супортами літери Y, H та T показані нижче.
На малюнку нижче показано результат 3D друку літери Т без супортів. На поверхні значні нерівності, внаслідок чого модель сформована некоректно.
Недоліки використання FDM супортів
Один з основних недоліків використання супортів – необхідність постобробки. В результаті поверхня, яка була в контакті з супортами, може бути пошкоджена. Якість цієї поверхні буде значно гіршою і вимагатиме додаткової обробки. Якщо частини моделі невеликого розміру, буде складно видалити супорти, не поламавши її.
Природно, підтримки вимагають використання додаткового матеріалу (філаменту), що виливається у велику ціну виготовлення виробу. Окремо варто врахувати час, який знадобиться для видалення супортів та постобробки виробу, оскільки це також гроші.
Скільки супортів необхідно для друку FDM?
У прикладі нижче необхідні супорти, розташовані у найвужчому, практично горизонтальному положенні арки.
На малюнку нижче показано "Сфера в кубі" - приклад, в якому потрібна велика кількість супорт-структур. У цьому випадку видаляти супорти буде складно. Для цього напевно знадобляться напилок. Варто бути обережним і постаратися не зачепити поверхню моделі поряд із супортом. Окрема проблема виникне при чистовій обробці деталі після видалення супорта.
Модель вище неможлива якісно реалізувати за допомогою FDM друку без супорта. У цьому випадку не варто звертати увагу на вартість та додатково витрачений час.
Два типи FDM супортів
FDM друк передбачає два типи супорт структур, які показані на малюнку нижче. Зліва приклад супорта типу "акордеон", праворуч - "дерево" (англ. - "accordion" та "tree" відповідно).
Перший варіант, що нагадує плоский акордеон, найпоширеніший і найкраще підходить для друку FMD 3D. Другий тип використовується не так часто, але у нього є перевага – контакт з поверхнею моделі менший, відповідно, готову модель буде простіше обробити.
На фото нижче показано надруковану 3D модель з віддаленими супортами типу "акордеон".
Розчинні супорти
На 3D принтерах з двома друкуючими головками можна використовувати спеціальний розчинний матеріал для підтримок. Після друку модель потрібно помістити у відповідний хімічний розчин, який розчиняє супорт, але не пошкоджує сам виріб. Поверхня моделі буде набагато якісніша, але при цьому виготовлення буде дорожча і займе більше часу. Подібні супорти можна надрукувати на 3D принтерах Ultimaker 3, використовуючи PVA матеріал для супортів.
SLA та DLP супорту
Стереолітографія (SLA) та цифрова обробка світлом (DLP) – процес формування 3D моделі з фотополімеру з використанням джерела світла для формування твердої моделі.
У яких випадках потрібні супорти під час SLA та DLP друку?
Для того, щоб модель добре зчепилася з основою під час SLA та DLP друку, підтримки необхідно використовувати практично завжди. Супорт-структури робляться якнайтонше, вони звужуються до моменту контакту з виробом, щоб зберегти матеріал і скоротити час друку. Кількість супорт-стійок, їх розташування та конфігурація розраховуються в софті та залежать від форми, орієнтації та ваги надрукованого виробу.
SLA та DLP – одні з найточніших технологій 3D друку, що дають можливість надрукувати найдрібніші вироби з високою точністю. При якісній постобробці деталі використання супортів не надто впливає на якість виготовленої 3D моделі.
Видаляємо супорт-структури після SLA та DLP друку
Спочатку для очищення використовується ізопропіловий спирт. Супорт можна просто відламати або відрізати щипцями. Після видалення супортів залишаються нерівності, що зачищаються.
Особливості розташування супортів при SLA та DLP 3D друку
Орієнтація деталі відіграє дуже важливу роль у розташуванні супорт-структур під час SLA та DPL друку. Лише змінивши орієнтацію виробу ви можете значно скоротити кількість підтримок і, відповідно, зменшити вартість друку. Орієнтація моделі також впливає на місця розташування підтримок. Якщо у вас виріб зі складною конфігурацією, з великою кількістю тонких або дрібних деталей, ви можете розділити модель на кілька частин і після друку з'єднати їх (придумати механізми для фіксації або використовувати клей).
На фото нижче показано надрукований виріб із залишками від супорт структур
Підтримки впливають на якість виготовленої деталі (крім випадків використання Polyjet технології). Після видалення супортів, потрібна додаткова пост обробка.
Чим більше підтримок ви додаєте, тим складніше конфігурація моделі. Кількість підтримок може бути оптимізовано (орієнтація деталі, необхідний рівень точності виробу) зменшення вартості і часу 3D друку.
Facebook
Google+
Pinterest
