Сопло для 3D-принтера, как выбрать диаметр и настроить печать

Каждый, кто интересуется 3D-печатью, не мог в один прекрасный день не задаться вопросом: какое сопло для 3D-принтера лучше? Не в смысле марки и производителя, а по толщине, точнее — по внутреннему диаметру. На первый взгляд может показаться, что ответ очень прост и все зависит главным образом от того, какая требуется точность. Это, конечно, так, но только отчасти, и у каждого хорошего решения всегда имеется оборотная сторона. Давайте попробуем разобраться.

Печать подложки: высота слоя 0,04 мм (40 мкм) сопло 0,3 мм

Маленькое сопло — это тонко

Да, самое главное, конечно, что через маленькие сопла можно выдуть гораздо более детально проработанное произведение. Интересно, что, например, через сопло 0,4 мм можно вполне пропечатывать детали поперечником меньше 0,4 мм. Происходит это чудо потому, что со временем система естественным образом забивается, так что получаем ситуацию «несчастье помогло». Разумеется, ненадолго. И сопло на 0,3 в штатном режиме дает ощутимо лучший результат, в частности, получаются тоньше слои и резче углы.

Еще одно огромное достоинство маленьких сопел — лучшее заполнение. Речь идет о такой типичной проблеме 3D-печати, как пустоты, не только те, которые возникают из-за некачественной нити и пузырей. Это можно проиллюстрировать таким примером. Предположим, вы хотите сложить стену толщиной 70 см из кирпичей толщиной 30 см. Понятно, что либо будет пустое пространство, либо, что для 3D-печати еще хуже, — выступы. Если кирпичи тоньше — шансов на успех больше. А еще крайней важно, что стена (т.е. распечатанный объект) получается более прочной! И чисто эстетический момент: очень уж заметна разница в качестве поверхности даже при уменьшении диаметра на 0,1 мм.

Стандартная шариковая ручка. 

Маленькое сопло — это нудно

3D-печать методом послойного моделирования — процесс и так не быстрый, но если еще и сопло маленькое, результата можно и не дождаться. Какой-нибудь объект размером со спичечный коробок через сопло 0,3 мм распечатывается полчаса, а то и дольше, и нельзя сказать, что с безупречным качеством.

От диаметра сопла зависит и максимальная толщина слоя. Теоретически, если слой будет более 80% от толщины выдавливаемой нити, нить просто не прилипнет к предыдущей плоскости. Для отличного сопла диаметром 0,3 мм максимальной толщиной слоя будет хотя бы 0,2 мм. Но даже и в этом случае, если что-то где-то недодавилось, сразу же получаем дыры. Экспериментальным путем установлено, что сопло такого диаметра требует слоя в 0,18 мм, тогда результат получается удовлетворительным. Конечно, многое зависит от всего механизма принтера, от экструдера и т.п., — но в нашем случае оказалось именно так. Мы использовали пластик PLA.

А теперь предположим, что наш объект имеет высоту 40 мм — маленький совсем. На распечатку одного слоя уходит «всего» 10 секунд. Можно, конечно, и быстрее, но тогда слои будут растекаться. Слоев толщиной 0,15 мм понадобится 266, толщиной 0,25 (это для сопла на 0,4) — 160. То есть из-под более тонкого сопла наш малюсенький предмет выйдет через 44 минуты, а если расширить сопло на 0,1 мм — уже за 27. А если еще учесть, что брак чаще случается при печати более тонкими соплами, то эффективное время становится просто неприличным.

Разумеется, сопло меньшим диаметром создает мелкие детали, но насколько сложно и хлопотно это бывает!

Маленькое сопло — это ненадежно

Если вы используете маленькое сопло, у вас нет права на ошибку. Мельчайшая пылинка может привести к катастрофе, хорошо еще, если не с принтером. Маленькие сопла не любят некачественную нить с непостоянным диаметром, требования к температуре — тоже своего рода ребус.


Разумеется, через меньшее отверстие продавливается меньше пластика, а поскольку с тонким соплом хочется получить более тонкое качество, скорость печати приходится замедлять. Но тогда возникает риск, что тепло будет подниматься по нагретой нити вверх, нить будет размягчаться и плавиться где-то в экструдере, на подходах, и все может засориться так, что мало не покажется. Но даже если удастся избежать возникновения таких пробок, для более тонкого сопла требуется более мощный экструдер, при этом с очень точным подающим механизмом.

Еще одна проблема, возникающая из-за низкой скорости: сами сопла могут заново нагревать предыдущий слой, и результат будет несколько «заплаканный». Попытка снизить температуру для улучшения качества печати нередко приводит к тому, что частички пыли и прочие конкреции недопродавливаются экструдером. Если сопло не абсолютно чистое, иногда оно брызгается большими некрасивыми кляксами, что никак не способствует хорошему внешнему виду объекта.

Можно, конечно, увеличить скорость, чтобы избежать хотя бы проблем с перегревом, но тогда все в сильнейшей мере зависит от точности и надежности механики принтера, а также от настроек программы. Беда только, что надежность современных 3D-принтеров — не самая их сильная сторона. А еще при повышенных скоростях разбалтываются крепления, т.е. в некотором роде возникает дилемма: или продлить жизнь принтеру, или продолжать мучить его узкими соплами.

Так нужны ли эти маленькие сопла вообще?

Нужны, конечно, но только для действительно тонких работ. В целом высокого качества можно добиваться и при использовании сопел большего размера. Если же вы решились работать с маленькими, надо иметь уйму времени, чтобы точно настроить принтер, программу, правильно подобрать нить а потом дожить до результата. И привод при этом должен быть исключительно надежен, нить — абсолютно ровной, пластик и головка — совершенно чистыми, слои — достаточно тонкими и т.д. и т.п.

Многим этого в конце концов удается добиться, но даже тогда нет никаких гарантий, что все всегда будет получаться гладко.

Надо понимать, что сопла диаметром 0,3 мм — это не что-то необычное, они довольно распространены, и 0,2 тоже раритетом не является. Поэтому вопросы об их эффективности актуальны. Но 0,4 — это вполне достойный даже и не для начинающего компромисс между качеством и скоростью.

Вот такое несколько однобокое обсуждение получилось. Теперь совершенно естественным образом возникает другой вопрос: а что можно сказать хорошего про большие сопла и толстые нити? Можно, и немало, но это, как говорится, уже совсем другая история.