Dodatne strukture pri 3D ispisivanju

Zašto uopće potpore

Potpora je pomoćna struktura koja se ispisuje samo zato da bi nešto drugo moglo ležati na njoj. Nije dio predmeta, ne ostaje na njemu i jedino joj je mjerilo uspjeha to koliko je lako otkinuti. Postoje dvije vrste: potpora prema podlozi, koja stoji na ploči i diže se do previsa, i potpora na predmetu, koja izrasta iz same plohe predmeta i tada neizbježno ostavlja trag.

Prvo pitanje pri svakom modelu nije kako postaviti potporu nego može li se bez nje. Okretanje modela, podjela na dva dijela, zamjena kružnog otvora kapljičastim ili dodavanje sitne kose plohe ispod previsa — svaki od tih zahvata uklanja potporu u cijelosti. Tek kad ništa od toga ne pomaže, potpora se uključuje, i to samo ondje gdje je nužna.

Cijena potpore nije mala. Na složenom predmetu potpora zna potrošiti više materijala nego sam predmet i produljiti ispis za polovicu. Uz to donja ploha nad potporom nikada nije jednako glatka kao ploha nad materijalom, pa se mjesta na koja potpora dolazi biraju tako da budu nevidljiva ili nevažna.

Vrste potpora

Obična potpora ispisuje se kao mreža okomitih stijenki pravilnog uzorka: cik-cak linije, rešetka ili koncentrični obod. Predvidljiva je, stabilna i dobro podupire velike plohe, ali troši mnogo materijala i teško se odvaja s uskih mjesta.

Organska ili stablasta potpora gradi se kao stablo: iz podloge raste deblo koje se pri vrhu grana i svaka grančica završava malom kapom točno ispod previsa. Troši osjetno manje materijala, zaobilazi predmet umjesto da prolazi kroz njega i lakše se skida. Zauzvrat je nestabilnija na visokim tankim predmetima i teže podupire velike ravne plohe, pa se na takvim mjestima grane znaju saviti.

Topiva potpora traži drugi ekstruder ili sustav s više ulaza. Materijal potpore otapa se u vodi ili otapalu, pa se predmet nakon ispisa jednostavno uroni. Prednost je da potpora može biti bilo gdje, i unutar zatvorenih šupljina, i da na predmetu ne ostaje trag. Nedostaci su cijena, osjetljivost na vlagu i dulje vrijeme ispisa zbog pročišćavanja pri svakoj izmjeni.

Gustoća, sučelje i kut praga

Tri postavke određuju hoće li potpora obaviti posao. Prva je gustoća. Ona govori koliko je materijala u tijelu potpore i kreće se tipično od 10 do 20 %. Rjeđa potpora troši manje i lakše se skida, ali se pod težinom previsa ugiba. Gušća potpora bolje drži, ali se teže odvaja i ostavlja jači trag.

Druga je sučelje potpore, tanak sloj gušće ispisanog materijala na samom vrhu potpore, neposredno ispod previsa. Sučelje je ono što daje glatku donju plohu. Bez njega prva linija previsa liježe na rijetku mrežu i ugiba se između njezinih linija. Uz sučelje se uvijek zadaje i razmak potpore od predmeta: po osi Z tipično jedna do dvije visine sloja, u ravnini XY oko 0,5 do 0,8 mm. Razmak je kompromis — manji daje bolju plohu i teže uklanjanje, veći obrnuto.

Treća je kut praga ili prag potpore. To je kut od okomice iznad kojega slicer smatra da je potrebna potpora. Uobičajena je vrijednost 45 do 55°. Snižavanjem praga potpora se pojavljuje na sve više mjesta, povišenjem nestaje s mjesta koja printer ionako svlada. Prag se namješta zajedno s hlađenjem i materijalom, jer upravo o njima ovisi koji je previs ispisiv.

Skirt, obrub i podloga

Tri se strukture bave prionjivošću prvog sloja i često se brkaju. Skirt je jedna ili nekoliko linija ispisanih oko predmeta, ali bez dodira s njim. Ne drži ništa; služi samo da se prije početka uspostavi ujednačen protok i da se vidi je li podloga poravnata. Troši zanemarivo malo materijala i uključuje se gotovo uvijek.

Obrub ili brim je vijenac linija koje se u prvom sloju priljube uz predmet i šire se prema van, tipično 3 do 8 mm. Povećava dodirnu površinu s podlogom i drži rubove da se ne podignu. Koristi se kod predmeta s malom dodirnom plohom, kod visokih i uskih oblika i kod materijala sklonih savijanju rubova, kao što je ABS. Nakon ispisa se odsijeca nožem, a na rubu prvog sloja ostaje trag koji se dovršava brusnim papirom.

Podloga ili raft je zasebna ploha od nekoliko slojeva ispisana ispod cijelog predmeta. Predmet na njoj stoji i s njom se drži za ploču. Podloga izravnava neravnu ili oštećenu ploču, pomaže kod materijala koji slabo prianjaju i štiti od odvajanja pri hlađenju. Cijena je znatna: troši materijal, produljuje ispis i donja ploha predmeta ostaje hrapava. Na suvremenim printerima s grijanom podlogom i dobro kalibriranim prvim slojem podloga se rijetko treba.

Ispuna kao nosiva struktura

Ispuna nije samo popuna praznine. Ona nosi gornje slojeve i daje predmetu krutost. Na modelu N-14 ispuna od 20 % smanjuje utrošak materijala s 14,8 cm³ pune stijenke na približno 6,2 cm³, dakle na 7,7 g u PLA, uz zadržanu krutost dostatnu za nosač senzora.

Postotak ispune ne raste linearno s čvrstoćom. Prijelaz s 15 na 25 % osjetno povećava krutost, prijelaz s 50 na 70 % gotovo ne mijenja ništa osim vremena i mase. Za predmete pod opterećenjem mnogo je učinkovitije povećati broj obodnih linija nego postotak ispune, jer obodne linije leže po vanjskom rubu presjeka i najviše doprinose otporu savijanju.

Uzorak ispune bira se prema tome kako je predmet opterećen. Rešetka i linije brze su i dovoljne za oblik. Saće daje najbolji odnos krutosti i mase u ravnini. Gyroid je jednako krut u svim smjerovima, dobro propušta materijal pri naknadnom impregniranju i ne siječe sam sebe, pa je prikladan za brz ispis. Koncentrični uzorak koristi se kod fleksibilnih materijala jer se savija zajedno sa stijenkom.

Uklanjanje dodatnih struktura

Uklanjanje počinje prije ispisa, izborom mjesta na koja potpora dolazi. Nakon ispisa vrijedi nekoliko pravila. Predmet se prije uklanjanja ohladi do sobne temperature, jer topao PLA lako izgubi oblik pod pritiskom kliješta. Potpora se odvaja od ruba prema sredini, ne čupanjem nego lomljenjem, i to od predmeta prema van kako se sila ne bi prenijela na tanke dijelove.

Alat je jednostavan: kliješta s ravnim sječivom, skalpel ili nož za makete, pinceta za ostatke u provrtima i igličasta turpija za dorade. Za topive potpore koristi se posuda s vodom, po mogućnosti mlakom i s laganim strujanjem, u kojoj predmet stoji dok se potpora ne otopi. Zaštitne naočale obavezne su jer se odlomljeni komadići krutog PLA razlijeću.

Trag koji ostaje ovisi o razmaku potpore i o sučelju. Na plohi iznad potpore uvijek se vide sitne bradavice, a na mjestima gdje je potpora bila pričvršćena na predmet ostaju plitke ogrebotine. Ako je ploha vidljiva, dorađuje se brušenjem od grubljeg prema finijem brusnom papiru, a kod ABS-a i glačanjem parom otapala. Kod dimenzijski važnih ploha trag se ne brusi nasumično nego se ploha nakon brušenja izmjeri, jer se brušenjem lako izgubi desetinka milimetra.

Ključni pojmovi

Provjeri se

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