Napredni postupci 3D ispisa

Ispis s više materijala i boja

Jedan predmet može se ispisati od više materijala ili u više boja na tri načina, a razlikuju se po tome gdje se materijali susreću. Najjednostavniji je izmjena filamenta u zadanom sloju. Printer na unaprijed određenoj visini stane, operater izvuče jedan filament i uloži drugi, ispis se nastavi. Time se dobiva vodoravno podijeljena boja: podnožje u jednoj, natpis u drugoj. Uređaj za to ne treba nikakvu dodatnu opremu, samo naredbu u G-kodu.

Drugi je način više ekstrudera. Printer ima dvije ili više grijaćih glava, pa unutar istoga sloja može mijenjati materijal koliko god puta treba. Time postaje moguć uzorak, natpis u ravnini gornje plohe i, što je u praksi važnije, kombinacija nosivog materijala s materijalom potpore. Cijena je složenija mehanika, zahtjevnija kalibracija i opasnost da neaktivna mlaznica kaplje po već ispisanoj plohi.

Treći je način jedna mlaznica s više ulaza, gdje poseban sklop bira koji filament ulazi u zajedničku glavu. Pri svakoj izmjeni u mlaznici ostaje prethodna boja, pa je potrebno pročišćavanje: printer istisne nekoliko kubičnih centimetara materijala na pomoćnu kulu ili u odvojeni spremnik dok boja ne postane čista. Na predmetu s mnogo izmjena materijal potrošen na pročišćavanje lako premaši materijal samog predmeta.

Posebno mjesto među dvomaterijalnim ispisima ima topiva potpora. Potpora se ispisuje materijalom koji se otapa u vodi ili u otapalu, pa se nakon ispisa predmet uroni i potpora nestane bez kliješta i noža. Time postaje ostvariv oblik koji se mehanički ne bi mogao osloboditi: unutarnji kanal, zatvorena šupljina s rebrima, sklop ispisan u komadu. Materijal je skup, upija vlagu i traži drugu temperaturu od nosivog materijala, pa se koristi ondje gdje se drugačije ne može.

Promjenjiva visina sloja

Visina sloja odlučuje istodobno o dvjema stvarima: o trajanju ispisa i o glatkoći kosih i zaobljenih ploha. Na uspravnoj stijenci visina sloja ne mijenja izgled gotovo ništa, a na blagom nagibu određuje širinu stepenice koja na plohi ostaje. Promjenjiva visina sloja iskorištava upravo tu razliku: slicer sam smanjuje visinu ondje gdje je ploha položena, a povećava je ondje gdje je stijenka uspravna.

Na modelu N-14 to se lako prikaže. Pri stalnoj visini od 0,20 mm predmet visok 18 mm ima 90 slojeva i ispisuje se približno 1 h 50 min. Ako se zaobljeni prijelaz pri vrhu ispisuje slojem od 0,12 mm, a ostatak slojem od 0,28 mm, ukupan broj slojeva pada, a površina prijelaza postaje glađa nego pri stalnoj visini. Dobitak nije besplatan: nagle promjene visine sloja vide se kao vodoravna traka, pa slicer promjenu ograničava na mali korak između susjednih slojeva.

Ispis vanjskim glatkim slojem

Uobičajen ispis gradi svaki sloj kao zatvorenu petlju: mlaznica obiđe obod, zatvori ga, digne se za visinu sloja i obiđe sljedeći. Na mjestu zatvaranja petlje ostaje sitan trag, a na svakom prijelazu u viši sloj ostaje šav. Kod ispisa jednim neprekinutim vanjskim slojem, poznatijeg pod nazivom vase mode, mlaznica se ne diže stepenasto nego se os Z podiže neprekidno dok mlaznica kruži. Nastaje jedna jedina zavojna linija od dna do vrha.

Posljedice su izravne. Predmet nema ispunu, nema gornje slojeve i ima stijenku debljine jedne istisnute linije, dakle približno 0,4 do 0,5 mm uz mlaznicu Ø 0,4 mm. Nema šava, površina je izrazito glatka, ispis je brz jer se u svakom sloju ispisuje samo jedna linija, a predmet ostaje vodonepropustan ako je istiskivanje ujednačeno. Ograničenje je jednako izravno: predmet mora biti jednostruko zatvoren u presjeku, bez rupa u stijenci, bez ravnog poklopca i bez rebara.

U praksi se tako ispisuju posude, sjenila, kućišta bez opterećenja, modeli za provjeru oblika i ispitni uzorci za kalibraciju protoka. Za nosivi dio, kakav je N-14, taj način nije primjenjiv jer nosač mora imati provrte i ravnu dosjednu plohu.

Umetanje matica i ugradnja dijelova tijekom ispisa

Plastični navoj ispisan izravno u predmet podnosi malo zatezanja i brzo se izliže. Zato se u ispisane dijelove ugrađuju metalne matice. Postoje tri postupka. Matica se može utisnuti u pripremljeni provrt nakon ispisa, pri čemu se za toplinske umetke koristi zagrijani vrh lemila koji rastali okolnu plastiku. Matica se može uložiti u šesterokutni džep sa strane, pa se kasnije zatvori vijkom. I treće, matica se može ugraditi tijekom ispisa: printer se zaustavi na sloju na kojem je džep otvoren, operater uloži maticu, ispis se nastavi i sljedeći slojevi zatvore maticu u predmetu.

Treći postupak daje najčvršću vezu jer je matica sa svih strana obuhvaćena materijalom, ali traži pripremu. U G-kodu se na točno određenom sloju umeće naredba pauze. Većina slicera ima za to gotovu naredbu, a rezultat izgleda ovako:

;LAYER:42            ; sloj na visini Z = 8,60 mm
M83                  ; relativno istiskivanje
G1 E-2 F2400         ; kratko uvlačenje filamenta
M601                 ; pauza ispisa, glava odlazi u park
;  <-- operater ulaže maticu M4 u džep
G1 E2 F2400          ; vraćanje filamenta
;LAYER:43

Pri pripremi treba paziti na tri stvari. Džep mora biti nešto veći od matice, obično 0,1 do 0,2 mm po strani, jer se plastika pri hlađenju skuplja. Matica ne smije stršati iznad plohe sloja na kojem se ulaže, inače će je mlaznica zakačiti u sljedećem prolazu. I mlaznica se za vrijeme duže pauze mora spustiti na nižu temperaturu ili se filament uvući, jer materijal koji stoji u vrućoj mlaznici pougljeni i začepi je.

Ispis velikih predmeta u dijelovima

Radni prostor printera P-1 iznosi 250 × 210 × 210 mm. Predmet veći od toga ispisuje se u dijelovima koji se naknadno spajaju. Dijeljenje nije proizvoljno: ravnina reza bira se tako da presjek bude ravan i što manji, da spoj ne padne na mjesto najvećeg naprezanja i da svaki dio nakon dijeljenja bude lakši za ispis nego cjelina, po mogućnosti bez potpora.

Spoj se izvodi oblikom i vezivom. Oblikom se dijelovi međusobno pozicioniraju: parovi zatika i provrta, lastin rep, stepenasti preklop. Zatici se izrađuju s zračnošću od približno 0,2 mm na promjer, inače se dijelovi ne mogu sastaviti. Vezivom se spoj drži: cijanoakrilatno ljepilo za PLA i PETG, otapalo za ABS i ASA, dvokomponentno epoksidno ljepilo ondje gdje se traži čvrstoća i popunjavanje zazora. Kod ABS-a se spoj može i zavariti komadićem istog filamenta uz zagrijavanje.

Pri dijeljenju se pojavi i pitanje orijentacije. Isti predmet ispisan u dva dijela može biti čvršći od cjeline ako se svaki dio postavi tako da slojevi teku poprečno na smjer opterećenja. To je čest razlog da se predmet dijeli i onda kada bi stao u radni prostor.

Fleksibilni materijali

Termoplastični poliuretan i srodni fleksibilni filamenti ispisuju se na istom uređaju, ali se ponašaju posve drugačije. Filament je mekan, pa se pod pritiskom pogonskog kotačića savija umjesto da klizi naprijed. Posljedica je kašnjenje: mlaznica ne počne istiskivati odmah nakon naredbe i ne prestane odmah nakon nje.

Zato se pri ispisu fleksibilnih materijala mijenja nekoliko postavki. Brzina se smanjuje, tipično na 15 do 30 mm/s umjesto uobičajenih 60 mm/s. Uvlačenje filamenta smanjuje se ili posve isključuje jer bi mekani filament u cijevi zapeo. Put filamenta mora biti kratak i bez zazora, pa izravni pogon ekstrudera daje znatno bolje rezultate od bowden izvedbe. Hlađenje se smanjuje jer fleksibilni materijali slabije prianjaju sloj na sloj.

Dobiva se predmet koji se savija i vraća u oblik: brtva, podložak protiv vibracija, kotačić, štitnik kabela, zglob koji radi savijanjem materijala. Tvrdoća se bira prema namjeni i navodi se u Shoreovoj ljestvici; niži broj znači mekši materijal i zahtjevniji ispis.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.