3D-печать на службе моделизма

Поздравьте меня - приехал 3D-принтер Anycubic Photon S

Выращивает 3D-модели из УФ-отверждаемой смолы с точностью, даже близко недостижимой никакими классическими FDM-принтерами:



Приступил к освоению матчасти.

Вот минимальный "набор юного химика"
После выращивания из смолы модель не готова - ее нужно промыть и закрепить (cure) - чтобы не осталось непрореагировавшей смолы и материал полностью высох и набрал нужную жесткость:

Смола по консистенции - как растительное масло, и такая же маркая и липкая.
Поэтому все делаем в перчатках, в респираторе и в проветриваемом помещении.

Промывать рекомендуют чистым этиловым или изопропиловым спиртом.
Однако ацетон и 646й растворитель показали себя даже лучше - и поверхность твердеет быстрее, и купить их значительно проще, чем чистый спирт.

Если бы мы жили в Испании или Австралии, закреплять 3D-модели можно было бы просто за пару часов на ярком солнышке.
Но т.к. за окном полгода серая слякоть, приходится использовать искусственные источники ультрафиолета.
На рынке в большом ассортименте представлены сушилки "для ноготочков" на УФ-светодиодах.
Единственный их минус - работают максимум 1 минуту, после чего нужно включать повторно.
При том что модель нужно сушить минимум 5 минут:

Ну и первый результат - тестовый 3D-кубик высотой 70 мм.
Печатался 5 (пять) часов.

О самой технологии.
В отличии от привычной экструзионной FDM-печати, когда фигура формируется путем выдавливания из сопла принтера разогретого пластика, фотолитографическая 3D-печать устроена иначе.

Ее принцип - послойная засветка УФ-лампой УФ-чувствительной смолы.
В самом низу принтера - УФ-матрица высокого разрешения, по сути - экран от телефона с УФ-подсветкой вместо обычной.
Прямо не нее ставится массивная ванночка с дном из тефлоновой прозрачной пленки - через нее происходит засветка смолы.
В ванночку заливается смола, а сверху на направляющих ездит металлическая плита, которая прижимается к пленке и получает свою дозу ультрафиолета, формируя слой за слоем 3D-модель:


Заявленное разрешение (толщина слоя) данного принтера - 0,05 мм или 50 микрон!!
Что с одной стороны неимоверно круто для принтера за 400$ но имеет и оборотную сторону - время печати.
Т.к. каждый слой нужно засвечивать 8 секунд, плюс 4 секунды между слоями, время печати даже небольших моделей исчисляется ЧАСАМИ.
Не 1-2 часа, а 5-8!

Уменьшить его можно несколькими способами - начиная с уменьшения разрешения до 100 микрон, что автоматически уменьшает количество слоев, а значит и время печати вдвое ценой появления ступенек.
Или же вращением модели по оси Z - чем более горизонтально расположена модель, тем меньше слоев она потребует.

Занятный парадокс - при ровно том же обьеме время печати условного "огурца" может отличаться в 5 раз - если он лежит или если он стоит вертикально.
Потому что принтеру все равно, какую площадь ванны засвечивать - хоть 100%, хоть 1 пиксель.

Ну и на сладкое - даже прождав много часов вы далеко не гарантированно получаете готовую модель.
Она может оторваться от основания в первые 30-50 слоев и дальше принтер просто будет бессмысленно молотить платформой туда-сюда.

Ожидание и реальность:


Силуэт на дне ванночки - все что вышло из этой модели:

Т.к. модели с большой площадью основания с наскока взять не получилось, решил двигаться к цели более мелкими шагами.

Начал с моделей с малой площадью основания - на каковую роль отлично подошел Маркер (он же Обелиск) - ключевой артефакт из вселенной игр Dead Space.



Также большим плюсом является то, что его можно напечатать без поддержек - похожие на литники питатели, которые обеспечивают 100%-ное удержание всех частей модели во время печати.

Для экономии смолы, модель была сделана полой внутри и в основание добавлено отверстие для слива смолы.
(Если этого не сделать, то получится замкнутый объем с остатками жидкой смолы, которые никогда не высохнут, что не очень хорошо во всех смыслах)


Высохшая смола хорошо держит грунт и легко окрашивается:


Высота - 10 см, но в принципе принтер позволяет печатать за 1 раз объем высотой до 16.5 см:


Отверстие в основании:


Продолжаю освоение матчасти...

стоимость расходников и потребленное электричество можно узнать? не информацию из рекламных проспектов, а реальную, во сколько примерно обошелся этот 10-см обелиск?

Ну смотрите, слайсер показывает обьем смолы 18,6 мл и 7 часов печати на максимальном разрешении.
(на загрубленном, как печатал я - ровно в 2 раза быстрее при том же обьеме):


Смолу я покупал не в России, а вместе с принтером на Али - там она стоит 1000-1100 р за литровую банку, таким образом, 1 мл стоит 1 руб
19 мл - 19 руб.

Электричество.
Заявленная производителем мощность - 50 Вт, что похоже на правду.
Электричество расходуется только на УФ-подсветку да моторчик.
Ничего нагревательного, как в FDM-принтерах тут нет.

За 7 часов это получается 350 Вт*ч или 0,35 Квт*ч
По ~4 рубля за Квт*ч - еще рупь сорок на электричество для принтера.

Итого на круг прямые расходы за данную модель получаются 20,5 рублей.

НО!
Это, разумеется только прямые расходы.
Растворители, расходники, УФ-лампа, цена самого принтера - это все не входит.

А еще, например, почти все время печати работал комнатный вентилятор-нагреватель мощностью 1квт, что бы температура была выше 25 градусов и смола не отрывалась.
Само по себе это дает 5-7 Квт*ч за 20-30 руб, что превышает стоимость израсходованной смолы...

Но не факт, что нагрев обязателен, возможно мне удастся подобрать параметры нормальной печати при комнатной температуре.

не, понятно, что стоимость с учетом брака или экспериментов еще возрастет. да и отбить 400 баксов стоимости принтера непросто. но себестоимость небольшой модели вполне подъемна. это и хотел узнать. спасибо.

Следующий шаг - все еще небольшая по площади модель, но уже с поддержками.

Кандидат - демон Pinky из классического DOOM-а:



Детализация исходной модели хорошая:


Печатал "на скорости" (0,1 мм), ступеньки хоть и видны, но только на макро:


А вот поддержки, конечно, "дали прикурить"...
Выпиливать из них готовую модель - похлеще чем выковыривать мелкие детали из питателей раннего А-Модела...
Особенно геморройно получилось с поддержками в области между подбородком и прессом (с кубиками!))

В итоге вся спина демона была испещрена лунками, которые пришлось тщательно зачищать и шкурить.

Неокрашенный Пинки уже без поддержек:


Окрашенный:



В интерьере:


Главный вывод который я для себя сделал - от поддержек лучше избавляться любой ценой.
Делением модели на половинки/четвертинки, как угодно - но лучше без них.

Лучше склеить детали, чем бороться с "лесом" поддержек и результатом их удаления...

Для печати без поддержек есть второй подход - делить модель на части (2, 4 и более)
Желательно, чтобы эти части были округлые, в идеале - дольки шара.

Кто больше всего подходит на эту роль из вселенной Doom-а?

Конечно Cacodemon!


На Thingverse как раз нашлась отличная детализированная модель одноглазого монстра - с острыми рогами и проработанной поверхностью.

Она была вручную рассечена на две половинки и сделана пустотелой внутри - экономия смолы раза в 4 по сравнению с полным заполнением.

Только из печи, точнее из принтера:


Отделили, обмыли, закрепили, высушили:


Проводим дефектовку - на рогах и тонких "макаронинах" встречаются недоливы.
Файл модели проверял, это не баги 3D а скорее всего попали пузырьки в смоле в процессе печати.
Впрочем, все они элементарно шпаклюются даже жидкой шпаклевкой:


Вид изнутри - станки можно было сделать тоньше, но совсем до 1 мм доходить не стоит - мелкие детали станут хрупкими или вообще не пропечатаются корректно:


Смола спокойно шкурится, пилится и клеится на цианакрил - как обычная "модельная" смола.
Собран и первично загрунтован:


Пошел мешать красную и розовую краски...

Какодемон просто прелесть, а размер какой?

А вон на фото с клеточками, одна клеточка = 1 см
5 см в диаметре.

а насколько жесткий/хрупкий пластик?
т.е. тонкие и длинные детали можно сделать?

Это не пластик, а смола.
Очень похожая на ту, из которой делают смоляные дополнения - двигатели, колеса и т.п.

У меня с принтером шло 3 банки смолы - стандартная Anycubic зеленая полупрозрачная, банка серой и банка черной.

Зеленая смола чуть эластичная, но плохо схватывается - все большие модели из нее у меня не получались, отрывались от плиты.

Серая гораздо лучше в плане схватывания, но после финальной обработки становится твердой и хрупкой. Острые края, например, легко скалываются.

А учитывая что тонкие длинные детали либо висят и не пропечатываются, либо требуют кучи поддержек, которые толще детали - нет, ПВД вырастить скорее всего не выйдет.

Замешал, окрасил и даже попытался оттонировать:








Модель в диаметре 5 см - такой плотный красный шарик с рогами и зубами.

Отлично подойдет в качестве елочной игрушки ))

Какодемон стал еще краше, как елочную игрушку не знаю (еще упадет - разобьется), а вот на системник очень даже подойдет,...

Он? Разобьется?

Это же шар из твердой смолы, со стенками почти в 1 см.
Он скорее паркет пробьет, чем разобьется.
Максимум - рога обломаются ))

Коллега, поздравляю с приобретением! И сразу вопрос - можно ли разместить заказ на изготовление?

Ну и наконец чуть ближе к авиации.

Попытки сразу с наскока печатать в 1/144 были не самыми успешными.
Тонкие детали стабилизаторов ракет без поддержек просто не пропечатывались или были сильно "подьедеными"

Поэтому решил "брать высоту" в два приема - начать с 1/72

Основа хорошего результата - качественная исходная 3D-модель.
Не "дрова" с Thingverse а настоящий исходник из CAD-программы:


На арене - управляемая бомба GBU-12 Paveway II в масштабе 1/72 (длина 48 мм) с поддержками.
(плюс винт для Fiat G.50 в 1/144 - чтобы 2 раза принтер не гонять)



Программа "слайсер" предлагает автоматическую установку поддержек, и я как наивный юноша сначала поверил.
Но по факту она лажает - ВСЕ острые висящие края должны получить по поддержке - а программа угадывает дай бог 1 из 4.
Поэтому очень тщательно осматриваем со всех сторон и ставим поддержки в ручном режиме.

Обратите внимание на самый низ бомбы - тут я не доглядел и когда поднимал ее на 40 градусов не заметил, что нижний стабилизатор "уперся в пол".
Программа, конечно, об этом не предупредила.

Результат:


Печатал уже в боевом качестве (0,05 мм) поэтому никаких видимых глазу ступенек уже нет.

Лопасти винта практически прозрачные - с одной стороны, это косяк 3D-модели винта (не сделан нормальный профиль), но с другой стороны обнадеживает - значит детали менее 1 мм вполне возможны.

А вот наконечник на бомбе наглядно показывает проблематику с тонкими деталями - без поддержек они тупо не пропечатываются.
А с поддержками - получаем деталь <1 мм окруженную толстыми "литниками" в 3 и более мм толщиной...
Прямо как то старое ЛНД...

Но по сравнению с первыми попытками - прогресс заметный.

Также на примеры бомбы можно оценить соотношение расхода смолы на результат и на мусор.
Для небольших деталей чуть ли не столько же смолы уходит на кучу поддержек и опорных пластин.
Если не больше.
"Выход годных" повышается только на относительно крупных моделях.
Вся мелочевка получается "золотая"...

Серег, а вот такие чудесные вещи в 144м на каком виде принтера делают - по твоему мнению?