3D-принтер: что внутри?

Теперь заглянем внутрь корпуса 3Dпринтера. Что там?

В первую очередь — рабочая поверхность, так называемый стол. Она может быть с подогревом и без. Что даёт подогрев? Возможность печати пластиками, имеющими усадку (в первую очередь — ABS). Подогрев создаёт нужный температурный режим, снижающий влияние усадки материала на конечное изделие. На таком рабочем столе можно печатать любыми материалами, применяемыми на FDM-принтерах.

Столы без подогрева ограничены печатью в основном пластиком PLA и его производными. Сейчас часть новых принтеров на Западе выпускают только в таком варианте. Одна из причин — экологичность, но есть и более реальные плюсы такого решения. Во-первых, ниже энергопотребление. Во-вторых — выше безопасность и скорость печати (за счёт исключения времени на нагрев стола). Сам PLA-пластик по своим физико-техническим свойствам перекрывает возможности ABS примерно на 80%. Среди главных недостатков PLA — его низкая теплостойкость, около +50–60 оС. Но есть и преимущества. За счёт малой усадки, которой можно пренебречь, процент брака на порядок ниже, чем при печати ABS-пластиком. Выше и прочность изделий — за счёт лучшего спаивания слоев между собой.

Основной механизм печати — экструдер. Рассмотрим его конструкцию с точки зрения практического применения.

Экструдер — это устройство, в котором нить пластика нагревается до расплавленного состояния и дозированно подаётся в область печати. Сам экструдер позиционируется в нужной точке с помощью специальных приводов. От правильной работы экструдера и точности его позиционирования зависит качество печати. Принтеры выпускают с одним или несколькими (обычно двумя) экструдерами. Что даёт дополнительный? Кроме печати сразу двумя цветами пластика, это также возможность использовать растворяемые пластики для сложных моделей. При их изготовлении применяются так называемые «поддержки», впоследствии удаляемые с модели. При печати поддержек растворяемым пластиком их проще и быстрее удалять, повышается и качество готового изделия.

Диаметр сопла экструдера, через который выдавливается пластик, обычно лежит в пределах 0,3–0,4 мм. Есть решения с меньшим или большим диаметром, но это частные случаи для решения специфических задач.

Важные особенности конструкции — наличие информационного дисплея и возможность печати с SD-карты, что даёт возможность управления 3D-принтером без подключения к компьютеру. Это особенно полезно, когда 3D-принтер находится в отдельном помещении. Помимо этого печать напрямую с компьютера на 3D-принтер может являться дополнительным источником проблем. Дело в том, что процесс может длиться много часов, и любой сбой на компьютере способен привести к браку.

Следующий нюанс — расходные материалы. Существуют два популярных диаметра пластиковой нити, используемой для печати, — 1,75 и 2,85–3 мм. Для первого предлагается огромное количество различных вариантов материалов. И есть тенденция, когда новые виды материала изготавливают только в таком типоразмере.

Диаметр 2,85–3 мм теряет свою популярность, но под него изготавливаются принтеры, которые являются стандартом де-факто по качеству печати, — голландской фирмы Ultimaker. Пока она выпускает 3D-принтеры, такой пластик будет производиться.

Это те особенности, которые лежат на поверхности и на которые стоит обратить внимание при выборе 3D-принтера для решения ваших задач. Остальные нюансы, такие как плата управления, кинематика принтера и др., скрыты внутри. Обычно вы с ними будете иметь дело только при периодическом обслуживании (смазка, очистка от пыли).

Об авторе: Дмитрий Горьков (feedback@ 3d-print-nt.ru) — эксперт в области 3D-печати: автор нескольких книг и обучающих курсов, практик 3D-печати на заказ, консультант по применению и внедрению.