3spikeyballsnumbered2

Zebrałem kilka myśli na temat tego jak tworzyć modele, żeby dobrze się wydrukowały na dzisiejszych drukarkach klasy RepRap. Te wytyczne mogą być szczególnie przydatne początkującym drukarzom, a także osobom, które nie mają doświadczenia z drukiem i przygotowują modele 3d do wydrukowania przez osoby trzecie.

Kiedy tworzymy obiekt 3d pod kątem druku efektem końcowym powinien być plik w formacie STL (stereolitography) spełniający takie założenia:

1) Model powinien być “watertight” czyli stanowić pojedynczą “skórę” czy też siatkę o zerowej grubości będącej powierzchnią naszego obiektu. Siatka składająca się z trójkątów powinna być ciągła, nie mieć dziur, ani zagięć.

2) Żadne powierzchnie nie powinny się przenikać. Powinno być jasne co jest wnętrzem, a co zewnętrzem obiektu.

Aby powyższe punkty zwizualizować:

(źródło: ponoko.com)

Wszystkie trzy modele z zewnątrz wygladają tak samo. Natomiast pierwszy się kompletnie nie nadaje do druku, ponieważ zrówno kula, jak i stożki są osobnymi obiektami, i wszystkie są otwarte (nie są “watertight”). Drugi pokazuje kulę i stożki jako osobne zamknięte “watertight” obiekty nakładające się na siebie. Taki zbiór obiektów być może się wydrukuje, ale software może potraktować cześć wspólną kuli i stożków np. jako zewnętrze i niczym go nie wypełnić, albo zrobić coś równie dziwnego. Zdecydowanie lepiej unikać takich sytuacji. Trzeci przykład pokazuje model, który dobrze spełnia warunki #1 i #2.

Te dwa warunki należy sprawdzić przed wydrukiem za pomocą przepuszczenia pliku STL przez tą usługę sieciową Netfabb. A jeśli modelujemy częściej, to warto ściągnąć sobie darmowy program Netfabb Studio Basic, który robi z grubsza to samo lokalnie u nas na komputerze. Ta usługa i program potrafią też do pewnego stopnia naprawić nie-do-końca-dobry model.

Kolejne cechy elementy dobrego modelu to:

3) Wielkość. Rozmiar wydruku jesli limitowany wielkością objętości roboczej. Zależy to oczywiście od wielkości drukarki. W stanie na dziś typowy RepRap ma pole robocze około 20x20x15cm (X,Y,Z), choć są też większe maszyny. Większe obiekty trzeba przeskalować, albo rozbić na części.

4) Jeśli wydruk ma mieć części ruchome (tryby, suwaki itp.) to należy je w miarę możliwości drukować jako osobne obiekty, tzn. nie w pozycjach docelowych, żeby się przypadkowo nie “skleiły”. Alternatywnie można je drukować na miejscu, ale należy dawać tolerancje/szczeliny zgodnie z punktem #12.

5) Nie szalejmy z ilością trójkątów/wielokątów w modelu. Plik STL nie powinien mieć więcej niż ~30MB. W stanie na dziś np. Slic3r potrafi się zawiesić przy większych plikach. Jeśli siatka modelu jest większa, to należy przeprowadzić operację decymacji (np. używając darmowego programu Blender) , która zmniejsza rozdzielczość obiektu i tym samym liczbę trójkątów. Nawet dla obiektów gabarytowo zbliżonych do wielkości drukarki w 30MB zmieści się wystarczająco dużo fasetek, żeby obiekt był optycznie gładki.

6) * Wydruk powinien mieć jakąś płaską podstawę o powierzchni przynajmniej jednego cm^2 dla małych obiektów i kilku cm^2 dla większych, która może przylegać do powierzchni stołu roboczego. Wydruk kuli czy sześcianu stojącego na krawędzi jest niemożliwy (bez podpórek). Należy obrócić model tak, żeby ta powierzchnia była w płaszczyźnie X-Y (Netfabb Studio Basic może to zrobić dla nas automatycznie). Dla małych powierzchni przylegania można je sztucznie powiększyć w modelu lub przy przerabianiu na g-cody komedną “brim” (a po wydruku odciąć nożem)

Drukarka nie potrafi drukować w powietrzu. Tzn. kolejna warstwa musi się opierać na poprzedniej. Oznacza to, że model nie powinien mieć:

7) * Zbyt mocno ujemnie nachylonych ścian (takich jak w literze V). 45 stopni jest zazwyczaj OK . 70 stopni (bardziej spłaszczone V) jest problematyczne, ale może się udać z widocznymi artefaktami. Większe kąty raczej się nie udają.

8 ) * Przewieszek. Czyli ścian o nachyleniu 90 stopni o podparciu w jednym miejscu (np. poprzeczki w literze E). Takie przewieszki nie drukują się dobrze na drukarkach typu RepRap, jeśli są większe niż 1-2mm. Często można to wyeliminować zmieniając orientację modelu, tak, by przewieszka przestała być przewieszką. Np. literę E można obrócić o 90 stopni.

9) Wyjątkiem od #8 są tzw. mosty czyli przewieszki podparte w 2 miejscach (poprzeczka w literze H). Jeśli taka pozioma powierzchnia jest podparta co 5cm * lub mniej, to powinna się dość dobrze wydrukować. Można się spodziewać co najwyżej lekkiego łuku. Przy większych odległościach łuk będzie coraz bardziej widoczny.

I zazwyczaj mniej istotne uwagi co do detali:

10) Grubość ścianki jest limitowana szerokością dyszy drukarki – zazwyczaj 0,4 lub 0,5 mm. Takie ścianki nie mają jednak za dużej wytrzymałości i warto żeby nie były wyższe niż kilka cm. Lepiej zrobić ściankę o grubości przynajmniej 1-2mm. Należy też pamiętać, że ścianki nie mogą mieć półtorej szerokości dyszy i dla dyszy 0,5 mm możemy mieć, albo szerokość 0,5mm albo 1mm. Ścianki o szerokości np. 1,3mm dadzą się wydrukować, ale będą się składały z dwóch ścianek 0,5mm rozdzielonych powietrzem, co fatalnie wpłynie na wytrzymałość mechaniczną.

11) Dobrym pomysłem jest nie robić wysokich, nie połączonych z boku kolumn o zbyt małym przekroju. Np. kolumna o średnicy 2mm i wysokości 3-4cm ma sporą szansę się złamać w czasie wydruku. Ale już kolumna o średnicy 1 cm może być praktycznie dowolnej wysokości.

12) Szczeliny/otwory o szerokości mniejszej niż 0,5mm mają szansę być niewidoczne na wydruku. 1mm jest raczej bezpieczny, ale jeśli ma to być otwór pionowy to istotne są wytyczne z kolejnego punktu.

13) W przypadku otworów o średnicy <20mm pionowych (prostopadłych do warstw) na wydruku drukarki mają tendencję do zaniżania rozmiaru otworu o około 1mm. Jest wiele powodów dla których tak się dzieje. Winny jest miedzy innymi skurcz materiału, sposób rysowania okręgów przez software czy wleczenie plastiku za głowicą. Jeśli coś ma dokładnie pasować (np. tłoki i cylindry w silniku) to warto przeskalować w górę wewnętrzną powierzchnię cylindra. W praktyce, jeśli chcemy dobrze spasować średnice, to warto nastawić się na kilka iteracji co do doboru tolerancji. Otwory poziome nie podlegają temu zjawisku, lub podlegają mu w znacznie mniejszym stopniu.

14) Szczegóły rzeźby. Najmniejsze szczegóły są znowu limitowane szerokością dyszy (0,5mm).
Ogólnie szczegóły wychodzą lepiej na powierzchniach pionowych niż poziomych tzn. detale rzeźby twarzy będą lepiej wyglądały, jeśli głowa będzie w pozycji naturalnej/pionowej niż w pozycji patrzącej w niebo.

Ograniczenia oznaczone gwiazdką * mogą być w dużym stopniu wyeliminowane, jeśli drukujemy z podpórkami (“supportem”). O zaletach i wadach drukowania z podpórkami napiszemy niebawem.

Jeśli z Waszej praktyki wynika, że są jeszcze jakieś wytyczne, co do modeli do druku, o których nie napisaliśmy, dajcie znać w komentarzach – dodamy je do listy.

Należy też podkreślić, że wiele z tych punktów, w szczególności tych opisanych parametrami liczbowymi, odnosi się do dzisiejszych ograniczeń software i hardware domowych drukarek pracujących w technologii FDM. Być może za kilka miesięcy czy rok nie będą one już aktualne. Również inne typy drukarek np. pracujące w technologii SLA czy też drukarki profesjonalne będą miały czéściowo inne wytyczne.

Przypomnę też przy okazji, że w niedawnych postach opisaliśmy pokrótce obsługę dwóch open source’owych programów do modelowania: Blender i SketchUp (do kompletu brakuje jeszcze OpenSCAD, o którym napiszemy w niedalekiej przyszłości).

  One Response to “Modelowanie pod kątem druku – co daje się wydrukować, a co nie”

  1. Ciężko się zgodzić z tym, że otwory w płaszczyźnie poziomej się nie zmniejszają/zwiększają, bo niestety dochodzą czynniki typu skurcz materiału i kilka innych.

 Leave a Reply

(required)

(required)

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

   
© 2011 Suffusion theme by Sayontan Sinha