Blog - ciekawostki

druk przestrzenny

Jak przygotować plik do druku przestrzennego?

Istnieje wiele sposobów tworzenia trójwymiarowych przedmiotów z wykorzystaniem tworzyw sztucznych. Przy produkcji wielkoseryjnej korzysta się najczęściej z wytłaczania w przypadku elementów o określonym profilu i większej długości albo wtryskiwania, gdy wytwarzany przedmiot ma mieć bardziej złożoną formę. Podobnie złożone efekty powstaną, gdy tworzywo będzie poddane obróbce skrawającej. Jednak wszystkie tego rodzaju sposoby nie nadają się do produkcji prototypów czy pojedynczych wyrobów, ze względu na koszt oprzyrządowania oraz czas jego przygotowania. Znacznie szybszą i wydajniejszą metodą jest w takich sytuacjach drukowanie przestrzenne. By jednak przygotowane przedmioty spełniały wszystkie wymagania, ich zapis cyfrowy musi być poprawnie przygotowany. Zobaczmy, jak powinny wyglądać pliki do drukowania 3D.

Co trzeba wiedzieć o drukowaniu przestrzennym?

Drukarki 3D odwzorowują przedmioty stworzone w jednym z programów do modelowania trójwymiarowego. Wykreowany przez projektanta model jest następnie przetwarzany na specjalny zestaw instrukcji, które sterują pracą maszyny drukującej. Na podstawie pobranych parametrów urządzenie pozycjonuje głowicę, a następnie zaczyna podawać tworzywo, które dzięki uplastycznieniu za sprawą podgrzania do odpowiedniej temperatury łączy się z kolejnymi warstwami, krok po kroku realizując wybrany wzór.

Model 3D stworzony w dowolnym programie, zanim zostanie przesłany do druku, musi zostać zapisany w postaci pliku STL. Podobnie jak przy tradycyjnym druku, gdzie każdy obraz składa się z poszczególnych punktów o bardzo małych rozmiarach, tak by tworzyć wrażenie płynnych krzywych, tak przy druku trójwymiarowym pojedyncze fragmenty płaszczyzny są reprezentowane przez trójkąty. Model z dowolnej aplikacji CAD powinien wiec być zamieniony na sieć trójkątów, z których będzie zbudowany wydruk. Ich wielkość i ilość zależy od tego, jak złożona forma ma być uzyskana. Im więcej powierzchni nieregularnych i zaokrąglonych tym ważniejsza ilość i wielkość trójkątów. Jest to szczególnie ważne, jeśli użytkownik liczy na bardzo dobry i naturalny efekt wydruku.

Sam zapis w postaci STL to jednak nie wszystko. Ponieważ drukarka 3D tworzy model z kolejnych warstw tworzywa umieszczanych jedna na drugiej, utworzony plik musi być „pocięty na plasterki”, które będą kolejno drukowane. Podział na warstwy musi uwzględniać wiele parametrów istotnych podczas druku, a także charakterystykę samego urządzenia. Dane zawierają więc informację o używanym tworzywie. Liczy się tu temperatura, do jakiej musi zostać ono podgrzane, a także grubość samej warstwy, co zależy również od możliwości technicznych drukarki.

W przypadku większych obiektów podczas operacji przygotowywania ostatecznej wersji cyfrowej istnieje też możliwość wprowadzenia pewnych modyfikacji, np. rezygnacji z całościowego wypełniania wnętrza brył. Zamiast tego mogą one być stworzone z odpowiedniej struktury przestrzennej przypominającej np. plaster miodu. W wielu przypadkach, choćby tam, gdzie nie jest potrzebna duża odporność na obciążenia mechaniczne, będzie to wystarczające, a jednocześnie przyspieszy proces drukowania, zmniejszy zużycie tworzywa i obniży ciężar obiektu.

Efekty ustawień oraz parametrów pracy drukarki przestrzennej są zachowywane w tzw. pliku G-Code.

Co jeszcze powinno znaleźć się w przygotowywanym pliku do wydruku 3D?

Przygotowanie modelu do wydruku 3D to jednak nie tylko wykonanie czynności niezbędnych do wygenerowania pliku STL czy G-Code. Model musi być również opracowany tak, by drukarka mogła go bez problemu przygotować. Jednym z ważniejszych elementów, który trzeba uwzględnić, jest więc geometria drukowanego przedmiotu i sposób pracy drukarki.

Ponieważ kolejne warstwy opierają się podczas druku na już istniejących, trzeba pamiętać o tym, by nie projektować elementów „zaczynających się w powietrzu”. Muszą one łączyć się z podstawą. Ponieważ niekiedy jest to niemożliwe, zwłaszcza wówczas gdy w grę wchodzą bardziej skomplikowane formy, konieczne jest rozmieszczenie specjalnych podpórek zwanych „suportami”.

Ponieważ większości użytkowników zależy na tym, by wydrukowany przedmiot miał spójną i jednolitą strukturę, przed ostatecznym przygotowaniem pliku koniecznie trzeba sprawdzić, czy w modelu, po podziale na poszczególne trójkąty w danej rozdzielczości, nie powstaną przerwy lub szczeliny. Ważne będzie również upewnienie się, że bryła nie uległa zniekształceniu.

Jakość tworzonego modelu będzie zawsze sumą doświadczenia osoby przygotowującej projekt i możliwości używanego oprogramowania. Wiele dostępnych rozwiązań, także niekomercyjnych ma bardzo rozbudowane możliwości edycyjne, a jednocześnie sporo opcji pozwalających na automatyczne sprawdzania projektu i eliminowanie najczęstszych wad, które mogą obniżyć jakość wydruku.

Osobom przygotowującym pliki do druku 3D często zdarza się, że zapominają o parametrach fizycznych modelu, zwłaszcza związanych z rozkładem masy. Warto pamiętać, że używane tworzywo ma określony ciężar, i nie wszystkie drukowane elementy da się np. po prostu ustawić tak, jak oczekiwałby tego projektant. Innym źródłem kłopotów może być pomijanie sztywności tworzywa. Choć zwykle nie ma przeszkód, by wykonać elementy cienkie i długie, to ich zachowanie po wydrukowaniu może odbiegać od wyobrażeń projektanta.

Jednym z najlepszych sposobów zagwarantowania sobie doskonałego jakościowo wydruku i odpowiednich parametrów samego przedmiotu, jest przeprowadzenie weryfikacji w studiu oferującym wydruk. Warto również pamiętać, że tworzone modele 3D mogą być wykonywane z różnych tworzyw, również z dodatkiem innych elementów, np. metalowych albo mineralnych. Gotowe wyroby mogą być poddane zabiegom podnoszącym ich walory estetyczne czy użytkowe. W ich ramach usuwane są zbędne już suporty, możliwe jest ponadto dodatkowe wygładzanie powierzchni czy nawet malowanie.