MODUL 1 · OSNOVE 3D ISPISA
Nastavna jedinica 1.9
Karakteristike 3D FDM printera
Tehnički list FDM printera kratak je, ali svaki podatak u njemu ograničava nešto konkretno: koliki predmet stane, koliko fino može biti ispisan, koliko brzo i kojim materijalima. Ova jedinica te podatke povezuje s odlukama koje se donose pri pripremi ispisa.
- očitati i protumačiti osnovne podatke iz tehničkog lista FDM printera
- objasniti odnos promjera mlaznice, širine linije i visine sloja
- razlikovati kartezijsku, CoreXY i delta izvedbu kinematike
- usporediti ekstruder s izravnim pogonom i bowden izvedbu
- procijeniti broj slojeva i trajanje ispisa iz visine predmeta
Radni prostor i građa uređaja
Radni prostor je kvadar unutar kojeg predmet mora stati. Kod printera P-1 iznosi 250 × 210 × 210 mm. Navedene mjere su teorijske: u stvarnosti se prvih nekoliko milimetara uz rub podloge teško koristi jer ondje prionjivost slabi, a kod pojedinih izvedbi nosač mlaznice zauzme dio prostora pri kraju hoda. Praktično se računa s nekoliko milimetara manje po svakoj osi.
Uređaj se sastoji od okvira, triju osi, ekstrudera s grijačem i mlaznicom, grijane podloge, elektronike s upravljačkim programom i napajanja. Okvir mora biti krut jer svako titranje pri promjeni smjera ostavlja tragove na plohama. Podloga je najčešće staklena ili čelična ploča s prevlakom, a grije se do 110 °C na printeru P-1, što je dovoljno za sve uobičajene materijale.
| Podatak | P-1 | Na što utječe |
|---|---|---|
| Radni prostor | 250 × 210 × 210 mm | najveći predmet i broj komada po podlozi |
| Promjer mlaznice | Ø 0,4 mm | širina linije, najtanja stijenka, protok |
| Promjer filamenta | 1,75 mm | izbor materijala i postavke ekstrudera |
| Najveća temperatura podloge | 110 °C | izbor materijala, prionjivost, savijanje rubova |
| Najveća brzina | 200 mm/s | vrijeme premještanja i trajanje ispisa |
| Visina sloja | 0,05 do 0,30 mm | finoća površine i broj slojeva |
Mlaznica i visina sloja
Promjer mlaznice određuje širinu nanesene linije, a time i najtanju stijenku koju je moguće ispisati. S mlaznicom od 0,4 mm linija je široka oko 0,45 mm i stijenka tanja od toga ne može nastati. Šira mlaznica daje veći protok i kraće vrijeme ispisa, ali grublji detalj; uža daje finiji detalj uz osjetno dulji ispis i veću osjetljivost na začepljenje.
Visina sloja bira se u odnosu na promjer mlaznice, uobičajeno između četvrtine i tri četvrtine tog promjera. Za mlaznicu od 0,4 mm to je raspon od oko 0,1 do 0,3 mm. Manja visina sloja daje glatkiju kosu plohu i vjerniji detalj, ali razmjerno produljuje ispis jer se broj slojeva povećava. Model N-14 visok 18 mm ispisuje se u 90 slojeva pri visini 0,20 mm, a u 180 slojeva pri 0,10 mm.
Zapamtite
Visina sloja ne utječe na vodoravnu točnost. Na nju utječu promjer mlaznice, protok i mehanika. Smanjivanjem visine sloja dobiva se glatkija kosa ploha, ali se promjer provrta ne mijenja.
Brzine i ubrzanja
Najveća brzina navedena u tehničkom listu odnosi se na premještanje bez istiskivanja. Brzina ispisa punih linija uvijek je manja i ograničena je protokom koji grijač može pokriti. Uz to, na kratkim potezima uređaj ne stigne doseći zadanu brzinu jer prevladava ubrzanje — veličina koja govori koliko brzo se brzina mijenja.
Zbog toga dvostruko povećanje zadane brzine rijetko prepolovi vrijeme ispisa. Kod predmeta s mnogo sitnih detalja vrijeme određuju ubrzanja i usporavanja, a ne najveća brzina. Previsoka ubrzanja pak izazivaju titranje okvira koje se na plohama vidi kao valovit uzorak iza svakog oštrog brida.
Iz visine predmeta i visine sloja dobiva se broj slojeva, a uz prosječno vrijeme po sloju i procjena trajanja ispisa. Zadane vrijednosti odgovaraju modelu N-14.
Izvedbe kinematike
Tri su izvedbe uobičajene. Kod kartezijske izvedbe svaka os ima svoj motor i svoje vodilice; najčešće se podloga giba po jednoj osi, a nosač mlaznice po preostale dvije. Izvedba je jednostavna i lako se održava, ali gibanje podloge s predmetom ograničava brzinu jer se ubrzava sve što je na njoj.
Kod CoreXY izvedbe dva motora zajednički pokreću mlaznicu u ravnini pomoću sustava remena, a podloga se spušta. Pokretne mase su male pa su brzine i ubrzanja veći. Kod delta izvedbe tri okomite vodilice nose ručice koje zajednički drže glavu; podloga miruje, ubrzanja su vrlo velika, ali je proračun položaja složeniji, a kalibracija osjetljivija.
| Izvedba | Što se giba | Prednost | Ograničenje |
|---|---|---|---|
| Kartezijska | podloga po jednoj osi, glava po dvije | jednostavnost i održavanje | pokretna masa podloge s predmetom |
| CoreXY | glava u ravnini, podloga se spušta | veće brzine i ubrzanja | zahtjevnije napinjanje remena |
| Delta | glava preko triju ručica, podloga miruje | vrlo velika ubrzanja | složenija kalibracija i proračun |
Izravni pogon i bowden
Ekstruder može biti postavljen neposredno iznad grijača ili odvojeno od njega. Kod izravnog pogona pogonski kotačić stoji na samoj glavi, pa je put od kotačića do mlaznice kratak. Uvlačenje i zaustavljanje protoka odvijaju se brzo i točno, što je nužno za savitljive materijale poput TPU. Cijena je veća pokretna masa glave, pa su ubrzanja manja.
Kod bowden izvedbe ekstruder stoji na okviru, a filament putuje kroz cjevčicu do glave. Glava je lakša, brzine veće, ali se u cjevčici javlja zračnost i elastičnost pa se protok teže zaustavlja i pokreće. Posljedica su nitice i sitne pogreške na početku i kraju linija, koje se ispravljaju većim iznosom uvlačenja.
Primjer
Isti model ispisan na uređaju s bowden izvedbom pokazuje tanke niti između odvojenih stupića. Povećanjem iznosa uvlačenja s 1 mm na 5 mm niti nestaju. Na uređaju s izravnim pogonom isti rezultat postiže se uvlačenjem od oko 1 mm, jer je put materijala mnogo kraći.
Ključni pojmovi
| Pojam | Značenje |
|---|---|
| Radni prostor | Kvadar unutar kojeg predmet mora stati; kod P-1 iznosi 250 × 210 × 210 mm. |
| Promjer mlaznice | Mjera izlaznog provrta; određuje širinu linije i najtanju stijenku. |
| Ubrzanje | Mjera koliko brzo uređaj mijenja brzinu; na kratkim potezima određuje trajanje. |
| CoreXY | Izvedba u kojoj dva motora zajednički pokreću glavu u ravnini preko remena. |
| Delta | Izvedba s trima okomitim vodilicama i ručicama koje zajednički nose glavu. |
| Izravni pogon | Ekstruder postavljen na samu glavu, neposredno iznad grijača. |
| Bowden | Izvedba u kojoj ekstruder stoji na okviru, a filament putuje kroz cjevčicu do glave. |
Provjeri se
Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.
Pitanje 1 od 3
Koliko slojeva ima predmet visok 18 mm pri visini sloja 0,20 mm?
Visina predmeta dijeli se visinom sloja: 18 mm podijeljeno s 0,20 mm daje 90 slojeva.
Pitanje 2 od 3
Zašto se najveća navedena brzina rijetko postiže pri ispisu?
Navedena brzina odnosi se na premještanje; pri ispisu granicu postavljaju protok grijača i ubrzanja na kratkim potezima.
Pitanje 3 od 3
Koja je glavna prednost ekstrudera s izravnim pogonom?
Kratak put od pogonskog kotačića do mlaznice omogućuje brzo i točno uvlačenje, što je nužno za materijale poput TPU.
Odgovoreno 0 od 3.