Скорость 3D-печати. Как быстро могут работать 3D-принтеры?

3D-печать в домашних условиях дарит нам возможность изготавливать заданные объекты по очень низкой цене. Однако время, которое требуется для превращения 3D-модели в физический объект, не так уж и мало, как можно было бы подумать. Размер и качество печати имеют определяющее влияние на скорость печати, и может потребоваться много часов, чтобы получить конечный результат. На самом деле, различные испытания показывают, что скорость принтера значительно меньше влияет на продолжительность печати, чем установки размера и качества.

Настольные принтеры

Установки скорости 3D-печати

В целом в настоящее время существует три блока скоростных настроек, поддерживаемых 3D-принтерами. Первый блок включает в себя скорости от примерно 40 до 50 мм/с, второй — 80–100 мм/с, самая быстрая печать ведется при примерно 150 мм/с. Некоторые принтеры могут даже печатать на скорости более 150 мм/с.

Обычно, впрочем, более быстрая 3D-печать означает более низкое качество. При скорости выше 150 мм/с качество падает существенно, и могут возникнуть проблемы, поскольку филамент на таких скоростях склонен к проскальзыванию.

Как задать скорость печати

Обычно скорость 3D-печати задается в программе-слайсере, используемой для подготовки 3D-модели к печати. В Cura, например, нужно просто указать желаемую скорость печати в поле Print speed во вкладке Basic (в предыдущих версиях сначала нужно было переключиться в режим Advanced и открыть вкладку Speed).

Cura вычисляет длительность процесса печати на основании скорости печати и установок качества.

Как только скорость печати (Print speed) или другая настройка изменена, Cura пересчитывает время печати и отображает его (см. по стрелке). Расчеты Cura оказываются весьма близкими к реальному времени печати.

Сколько длится 3D-печать на практике?

Чтобы узнать, насколько быстро на самом деле печатают 3D-принтеры, на двух более или менее сложных объектах были протестированы два популярных десктопных принтера — Ultimaker 2 и Wanhao Duplicator 6.

Были напечатаны такие две модели:

3DBenchy. Эта 3D-модель разработана для тестирования и измерения скорости работы 3D-принтеров; она довольно сложна и требует внимания. Кораблик имеет 6 см в длину, 4,8 см в высоту и 3,1 см в ширину. Здесь можно бесплатно получить для тестирования STL-файл 3DBenchy.

Скорость 3D-печати 3DBenchy относительно невелика, модель довольно непросто печатать (Фото: 3DBenchy.com).

Универсальная подставка для планшетов (толщиной до 1,2 см). Подставка имеет 14 см в длину, 4,2 см в высоту и 9,8 см в ширину. STL-файл бесплатно доступен на Thingiverse. 

Подставка достаточно велика и сложна в печати (Фото: Thingiverse).

Эти объекты были напечатаны на двух скоростях: 100 мм/с и 50 мм/с, при сходных настройках. Вот результаты:

• Для более мелких моделей разница между медленной и быстрой печатью в глаза особо не бросается: почти 2,25 часа против менее чем 2 часов. Если только вы не безумно ограничены во времени, выберите более низкую скорость — качество печати будет выше.
• Для крупных моделей скорость печати различается более существенно: 6,5 часов против 4,75 часа.

Хитрость. Если у вас нет собственного 3D-принтера, скачайте бесплатно программу Cura с сайта Ultimaker. У Cura имеются профили для большинства настольных принтеров (FDM), так что можно проверить, сколько времени займет печать конкретной 3D-модели на том или ином аппарате — достаточно просто импортировать STL-файл и поиграть в Cura настройками. Чтобы испытать другой 3D-принтер, надо выбрать Machine > Add new machine.

Обещает ли высокоскоростное спекание наибольшую скорость 3D-печати?

В промышленных масштабах на горизонте брезжат еще более впечатляющие перспективы. Шеффилдский университет объявил, что его ученые построили 3D-принтер (профинансированный на сумму в 1 млн фунтов), который может изготавливать детали из пластика так же быстро, как традиционными методами массового производства, такими как литье.

Процесс называется высокоскоростное спекание (HSS), при нем идет послойное расплавление полимера (так же, как в процессе аддитивной печати), однако вместо использования лазеров, HSS печатает на порошковой подложке чернилами, поглощающими инфракрасную часть спектра. После печати слоя он подвергается воздействию инфракрасного излучения, порошок, покрытый чернилами, нагревается, в результате чего плавится, при этом не облученный порошок остается холодным.

Команда под руководством профессора Нила Хопкинсона утверждает, что их аппарат способен производить детали до 1 м³, т.е. со стиральную машинку, что в три раза больше, чем могут существующие принтеры. Скорость печати при этом зависит от размера объекта, однако, по оценке Хопкинсона, небольшие компоненты будут создаваться на скоростях меньше одной секунды на деталь.

На какая нам от этого польза? Радовать должно то, что технология HSS получила лицензию для изготовителей промышленных 3D-принтеров на не эксклюзивной основе, и новые аппараты ожидаются на рынке в 2017 году. Это значит, что уже в недалеком будущем можно ожидать перехода этой промышленной технологии на «домашний» уровень.