Исследования влияния параметра отката филамента при печати 3Д принтера на качество получаемой модели

Анотация. В статье рассматривается оценка влияния параметра отката филамента на качество получаемой поверхности изделий при печати на 3Д принтере с технологией печати FDM.
Ключевые слова: 3Д принтер, филамент, откат, печать, аддитивные технологии.

Существует множество технологий 3Д печати основанных на последовательном нанесении слоев, используемых при прототипировании, в архитектуре, строительстве, промышленном дизайне, инженерной промышленности и медицине. Большое место в обычной жизни начинает занимать применение 3Д принтера дома, для создания вещей необходимых в быту и просто для развлечения. В этом исследовании мы рассмотрим, какое влияние на качество получаемой поверхности изделия, выполненного на 3Д принтере с технологией печати FDM, оказывает параметр отката филамента.

При печати моделей не всегда удается получить постоянное качество печати. Для оценки влияния входных параметров, которые задаются в программе для подготовки электронной модели для печати, были рассмотрены параметры, оказывающие наибольшее влияние на качество получаемой модели на FDM принтере. К ним относится широкий круг параметров, таких как: величина нагрева экструдера, скорость печати, толщина слоя, величина внутреннего заполнения модели и пр. Но подбором и изменением этих параметров не всегда удается достичь требуемого качества получаемых моделей. К недостаткам получаемых моделей можно отнести появление наплывов (облоя) и «нитей» материала на поверхности изделия [1, 2]. Примеры неудачной печати приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Пример неудачной печати на 3Д принтере (слева – появление нитей материала между элементами детали, справа – наплывы материала из-за переэкструзии)

Наиболее редкоупоминаемым параметром, по которому дается меньше всего рекомендаций, как со стороны производителей филамента и расходных материалов, так и со стороны производителей 3Д принтеров, является параметр отката филамента (retraction distance) при печати [3]. Откат филамента – это параметр влияющий на характер подачи материала в сопло экструдера при печати. Более конкретно – это параметр отвечающий за возврат пластика из сопла при его «холостом» перемещении между слоями и деталями при печати.

Параметр отката зависит от множества факторов, в том числе это физико-механические свойства пластика, температура экструдера, конструкция экструдера (длинна боудена и диаметр сопла), скорость печати и ряда других. Производители пластика дают конкретную цифру параметра отката, без учета конструкции принтера и режимов печати, поэтому зачастую приходится экспериментально подбирать параметр отката.

Я исследовал влияние параметра отката филамента при печати пластиком PLA 1,75 на принтере Zonestar с использованием программы для подготовки модели к печати Repetier Host. Была произведена печать ряда тестовых образцов с различными заданными параметрами расстояния отката (от 0 до 2.5 мм), скорости отката 25 мм/с и скорости печати (от 50 до 100 мм/с).

На рисунке 2 представлены тестовые модели, распечатанные на 3д принтере. Слева представлена модель с заданным параметром отката равным 0, на поверхности модели наблюдается появление «нитей» и наплывов между ее элементами. На рисунке справа представлена модель, напечатанная с заданными параметрами отката 1,4 мм и скоростью печати 80 мм/с. С данными заданными параметрами обеспечивается наивысшее качество печати с высокой производительностью печати. При увеличении параметра отката больше 1.4 мм наблюдалась недоэкструзия материала, что приводило к появлению незаполненных участков между слоями модели.

Рисунок 2 – Распечатанные тестовые модели (слева – с отключенным параметром отката, справа – с параметром отката 1.4)

Для принтера Zonestar были определены параметры, обеспечивающие высокую производительность печати и качество получаемой поверхности изделия. Параметр расстояния отката составил 1.4 мм, скорость печати 80 мм/с, скорость отката 25 мм/с.

Список литературы
1. Cura - исследую настройки ретракта (отката) экструдера. Загл. с экрана. [Электронный ресурс] URL: http://3dtoday.ru/blogs/akdzg/cura-examine-settings-retract-roll-back-of-the-extruder/ (Дата обращения: 12.04.2018)
2. ПРОБЛЕМЫ КАЧЕСТВА 3D-ПЕЧАТИ. Загл. с экрана. [Электронный ресурс] URL:https://3dpt.ru/page/faq (Дата обращения: 12.04.2018)
3. Еще раз про влияние отката при печати. Загл. с экрана. [Электронный ресурс] URL:http://3dtoday.ru/blogs/dima-pb/once-again-about-the-impact-of-the-rollback-when-printing/ (Дата обращения: 14.04.2018)

В. М. Береснев