Практически с десяток лет назад 3D-принтеры представляли собой огромные, дорогостоящие устройства, разработанными для заводов и больших корпораций. Они были практически неизвестны общественности за пределами малых кругов профессионалов, которые строили и использовали их. Но во многом благодаря движению RepRap с открытым исходным кодом эти восхитительные устройства стали популярными и доступными для дизайнеров, инженеров, стартаперов, школьников и даже любопытных потребителей, которые пользуются ими абсолютно по-разному.
И если вы вдруг поймали себя на мыли о нужности такого приобретения, важно знать, как эти принтеры отличаются друг от друга, что позволит вам выбрать наиболее подходящую модель. Само собой, они бывают совершенно разные и могут быть оптимизированы для работы в зависимости от пользователя или типа печати. Именно поэтому перед тем, как совершить покупку, стоит учесть некоторые основные особенности и дать ответы на вопросы, перечисленные ниже.
Что вы хотите печатать?
Ещё один важный вопрос, который тесно связан с основным: Зачем вам трёхмерная печать? Вы хотите наладить печать фигурок, игрушек и прочего? Или может вы новатор, любящий демонстрировать новые вещи друзьям и знакомым? Может учитель со стремлением к установке 3D-принтер в классе или образовательном центре? Или рукодел, получающий удовольствие от экспериментов с новыми технологиями и проектами? А может дизайнер или архитектор, постоянно печатающий различные прототипы и модели деталей или продуктов? А вдруг вы художник, стремящийся к исследованиям творческого потенциала изготовления 3D-объектов? Ну или производитель, нуждающийся в печати изделий из пластика за короткие сроки?
Как видите, вопросов немало и ваш оптимальный вариант будет во многом зависеть от того, как вы собираетесь использовать 3D-принтер. Обычным пользователям и школьникам подойдёт модель, которая легка в настройке и управлении, не требующая серьёзного обслуживания и обладающая удовлетворительным качеством печати. Рукоделам и художникам наверняка пригодятся специальные функции, как, например, возможность печати многоцветных объектов или использование нитей разного диаметра или состава. Дизайнеры определённо захотят получить отличное качество печати. Производителям будет крайне удобно иметь большую область построения, производящую несколько объектов одновременно. Ну различным предприятиям, желающим наглядно показать особенности 3D-печати своим клиентам, понадобится внешне красивая, но не менее надежная модель.
Разобравшись с этим, вы как минимум определите для себя основные предпочтения, которые захотите от подыскиваемой модели. Тем не менее впереди ещё много аспектов, про которые тоже стоит помнить.
Размеры
Тут всё просто – вам нужно понять размеры объектов, которые вы планируете печатать на постоянной основе. Убедитесь, что область построения понравившегося вам 3D-принтера достаточно велика для того, чтобы соответствовать вашим нуждам. Область построения – это максимальное пространство, в котором может быть напечатан объект с использованием того или иного принтера принтера, соответствующая максимальным его размерам (в теории, так как она может быть несколько меньше, например, если сама печатная платформа окажется не идеально ровной).
В среднем область построения 3D-принтеров обычно составляет от 8 до 12 квадратных сантиметров, но она может варьироваться по краям, хотя некоторые из актуальных моделей бывают и квадратными. Главное помнить, что указанные размеры области построения не являются размерами самого принтера, так как последние, естественно, больше. Это также стоит учитывать, если вы ограничены в свободном для его установки пространстве.
Расходные материалы
Большинство бюджетных 3D-принтеров используют FFF технологию (Fused Filament Fabrication), в которой пластиковая нить, разматываясь с катушки, расплавляется и подаётся через экструдер на рабочую поверхность, а затем затвердевает, образуя очертания объекта. Самыми частыми типами филаментов на рынке (нитей пластика) являются АБС-пластик и полилактид (ПЛА). Само собой, у каждого из них немного разные свойства. Например, температура плавления первого куда выше, чем у второго, и он куда более гибкий, хотя и испускает в процессе печати пары, большинством пользователей считающиеся неприятными, и нуждается в платформе с подогревом. Напечатанные модели из полилактида внешне более приятны, но, как правило, и более хрупкие.
Другими материалами, используемыми в 3D-печати, являются не менее эффективные нити с наполнением из полистирола, дерева, бронзы и меди, фотополимеры, нейлон, PVA пластик и многое другое. У каждого из них разная температура плавления, что логично, оттого использование перечисленных нитей в работе может быть ограничено особенностями вашего принтера или устройствами со специальным ПО, позволяющим производить пользовательский контроль над температурой экструдера.
Филамент чаще всего поставляется в нескольких основных диаметрах: 1,65 мм, 1,75 мм и 3 мм. И большинство актуальных моделей принтеров зачастую работают именно с ними, а то и вовсе с самыми тонкими из них. Они поставляется в катушках, каждая обычно по 0,75-1 кг. Даже учитывая то, что многие 3D-принтеры принимают любые доступные катушки, продвинутые модели некоторых компаний используют исключительно картриджи или собственные варианты, защищённые патентом. Важно убедиться в соответствии нити подходящему для вашего принтера диаметру и что сама катушка подходящих размеров. В большинстве случаев вы можете приобрести или даже напечатать держатель для катушки самостоятельно, чтобы он соответствовал их различным размерам.
Стереолитографические принтеры хороши в печати высококачественных моделей и прототипов готовых наработок из жидкой фотополимерной смолы, продающейся в бутылках. Она отвердевает за счёт облучения ультрафиолетовым лазером. Ранее цветовая палитра доступных цветов смолы была довольно ограничена: в основном прозрачная, белая, серая, черная или золотая. Сегодня же вы сможете найти и более «экзотические» цвета вроде зелёного, синего и оранжевого. Работа с жидкой смолой и изопропиловым спиртом, используемым в процессе обработки напечатанных деталей, может создать беспорядок.
Разрешение печати
3D-принтер выплавляет последовательные тонкие слои пластика в соответствии с параметрами, предварительно прописанными в файле для определённого объекта. Для 3D-печати разрешение равно высоте слоя, иными словами – это минимальная толщина одного слоя, с которой может работать принтер. Оно измеряется в микронах, как известно 1 микрон равен 0,001 мм, и тут уже чем меньше число, тем выше разрешение. Это достигается тем, что количество слоёв, которое требуется для печати, напрямую зависит от толщины слоя (меньше слой — больше их количество), да и детали, соответственно, получаются куда более гладкими и выразительными. И, конечно же, в обратную сторону всё работает с точностью до наоборот. Чем толще слой, тем грубее печать, зато сам процесс много времени не занимает, что может оказаться полезно в определённых ситуациях.
Почти все продаваемые сегодня 3D-принтеры могут печатать с разрешением 200 микрон, что должно обеспечивать довольно хорошие результаты, или лучше, а многие из них могут печатать даже при 100 микрон, что обеспечивает ещё более качественные результаты с хорошей детализацией. Само собой, рынке есть и куда более интересные модели, способные печатать с разрешением до 20 микрон. Однако для этого вам может потребоваться выйти за пределы предустановленных разрешений и углубиться в пользовательские настройки, позволив разрешению составлять менее 100 микрон.
Логично, что цена за более высокое разрешение может быть эквивалентна моделям премиум класса, что в некоторой степени можно посчитать недостатком. Равно как и то, что время печати при высоком разрешении значительно увеличивается. Уменьшение разрешения сократит его примерно вдвое, чем требуется для того или иного объекта. Но для профессионалов, которым требуется высокое качество печатаемых объектов, дополнительное время оказывается оправданным. Сфера потребительской 3D-печати для обычных пользователей и рукоделов всё ещё в зародыше. Тем не менее технологии развивается достаточно быстрыми темпами, что делает эти продукты всё более и более доступными. И многим уже давно интересно, какие инновации принесёт с собой следующий год.
Цвета
Есть также и 3D-принтеры с более чем одним экструдером и они предоставляют возможность печатать объекты в нескольких цветах. Большая их часть представляют собой принтеры с двумя экструдерами, причем на каждый подаются нити разных цветов. Единственная загвоздка здесь состоит в том, что они способны печатать лишь многоцветные объекты из определённых файлов, предназначенных для многоцветной печати, где для каждого цвета отдельный файл, чтобы объекты разных цветов подходили друг другу, как (трехмерный) пазл.
Рабочая платформа
Важность рабочей платформы принтера (поверхности, на которой происходит процесс печати), может оказаться не совсем очевидной для новичков в сфере 3D-печати, однако на деле она скорее всего окажется крайне важным параметром. Качественная платформа позволяет объекту прилипать к ней в процессе печати, но также должна и позволять легко удалить его по окончанию процесса. Самой распространенной среди них является платформа с подогревом и стеклянной поверхностью, заклеенная синим малярным скотчем. Объекты хорошо к нему прилипают, и легко удаляются в последствии. Наличие платформы с подогревом позволит избежать закручивания нижних углов печатаемых объектов на верх, что является распространённой проблемой, особенно при работе с ABS-пластиком.
К поверхности некоторых рабочих платформ также применяют клей-карандаш, само собой, для повышения адгезии. И это, в принципе, работает, особенно если объект можно легко удалить после печати. В некоторых случаях приходится окунать как платформу, так и напечатанный объект в теплую воду, чтобы разъединить их. Есть также и модели, которые используют перфорированные платформы с крошечными отверстиями, которые заполняются расплавленным пластиком во время печати. Проблема этого метода заключается в том, что, несмотря на надёжное соединение объекта, последний может быть нелегко после этого отсоединить. Использование шила для выталкивания заглушек из затвердевшего пластика сквозь отверстия для освобождения результата и/или очистки платформы – трудоёмкий и небезопасный процесс.
Если со временем рабочая платформа кренится, это может здорово затруднить печать, особенно при работе с крупными объектами. Большая часть 3D-принтеров предлагает мануалы по калибровке платформы или предоставляют специальную процедуру выравнивания, перемещая экструдер в разные точки по периметру платформы, чтобы определить, что все они находятся на одной высоте. Небольшое, но увеличивающееся количество 3D-принтеров предлагают автоматическое выравнивание рабочей платформы.
Установка экструдера на необходимом расстоянии от платформы непосредственно перед работой не менее важный момент для некоторых принтеров. Данная калибровка оси Z чаще всего производится вручную, опуская экструдер пока он не приблизится к рабочей платформе настолько, что будет немного мешать перемещаться листу обычной бумаги, размещенному между ними. Тут, опять же, есть несколько моделей, выполняющих эту калибровку автоматически.
Конструкция
Тут речь пойдёт о предпочитаемом типе конструкции 3D-принтера. Модели с закрытой конструкцией имеют, соответственно, закрытую структуру с дверью, стенками и крышей. Модели открытого типа обеспечивают легкую видимость выполняемых работ и быстрый доступ к области построения и экструдеру. При этом принтеры закрытого типа более безопасны, не позволяя детям или домашним любимцам (или взрослым) случайно прикасаться к горячему экструдеру. Это также предполагает и более тихую работу, уменьшая шум вентилятора и возможный запах, особенно при использовании АБС пластика, который может напоминать некоторым пользователям запах жжёного пластика. А он далеко не самый приятный.
Подключение
Большая часть 3D-принтеров запускает процесс печати при помощи компьютера по USB соединению. Есть также и модели наделённые собственной внутренней памятью, дающей им явное преимущество, позволяя сохранять в ней задание печати, продолжая её, даже в случае отсоединения USB-кабеля или отключении компьютера. Некоторые принтеры предлагают и беспроводную связь, либо по Wi-Fi, либо через пиринговую сеть. Недостатком при этом является то, что, файлы печати, могут иметь размер до 10 МБ, и для их передачи может потребоваться большое количество времени. Еще один способ подключения, который присутствует у некоторых моделей, – это Ethernet.
Многие принтеры имеют также и слоты для карт памяти формата SD, из которых вы можете загружать и печатать 3D-файлы с помощью элементов управления и дисплея принтера, а у других есть и порты для USB-накопителей. Преимущество непосредственной печати с носителя заключается в отсутствии необходимости наличия ПК. Как правило, в дополнение к стандартному соединению благодаря USB-кабелю модели предлагают, как минимум один из перечисленных вариантов подключения, если не несколько сразу.
Программное обеспечение
Современные 3D-принтеры поставляются с соответствующим ПО, распространяющимся на дисках или в виде цифровой загрузки. Они совместимы с ОС Windows и в большинстве случаев работают и с macOS или Linux. Ещё относительно недавно все эти программы для 3D-печати состояли из нескольких отдельных софтин, включая программу самой печати, контролирующую движения экструдера, «лечащее» ПО, позволяющее оптимизировать печатаемый файл, «резак», подготавливающий слои для печати с необходимым разрешением, и язык программирования Python. Все эти отдельные компоненты попали в широкий доступ благодаря открытому коду проекта RepRap, стимулировавшему разработку доступных 3D-принтеров, однако на сегодняшний день их производители объединили всё это в удобные пакеты. И всё же, по желанию некоторые модели дадут вам возможность пользоваться отдельными программными компонентами.
Заключение
Итак, вы ознакомились с основными особенностями 3D-принтеров, как и с тем, что нужно учитывать перед их покупкой и в работе непосредственно. На деле всё обстоит не сложно, главное выбрать подходящую модель. А уж теперь то это получится у вас куда проще и быстрее с учётом полученных знаний.
