Как выбрать и купить 3D-принтер

Что нужно учитывать, покупая 3D-принтер

Полное руководство для начинающих в области 3D-печати

Вряд ли какая-нибудь другая технология развивалась в последние годы так же стремительно, как 3D-печать. Она стала особенно незаменимой в коммерческой, технической, промышленной и научной сферах. Но 3D-принтеры уже давно появились и у частных лиц и сегодня популярны как никогда. Общественный интерес к 3D-печати быстро растет, растет и разнообразие «бытовых» 3D-принтеров.

Если вы читаете эту статью, вы, вероятно, подумывали о том, чтобы приобрести такое устройство. Если вы уже решили купить 3D-принтер или только собираетесь, вы быстро поймете, что выбрать из множества различных устройств не так уж и просто.

Мы расскажем о том, на что стоит обратить внимание и немного облегчим вам жизнь.

Основы 3D-печати

Чтобы действительно разобраться в описываемых ниже свойствах и их различиях, давайте сначала вкратце расскажем о принципах 3D-печати и рассмотрим ее современные технологии. Ограничимся здесь двумя наиболее популярными методами, которые чаще всего используются вне промышленного производства.

Для простоты мы будем говорить в основном о FDM-принтерах (с филаментом) и полимерных принтерах (SLA/DLP/LCD).

Процесс печати FDM

FDM (Fused Deposit Modeling – послойное наплавление), или FFF (Fused Filament Fabrication – наплавление нитей), – это процесс 3D-печати, при котором термопластиковая нить (филамент) нагревается в печатающей головке и выдавливается на платформу печати через сопло.

В этом процессе модель создается послойно. Когда речь идет о 3D-принтерах, в большинстве случаев имеется в виду FDM.

Что такое в FDM-печати филамент?

Филаментом принято называть материал, нить из которого можно намотать на катушку и пропустить через принтер FDM. Существует целый ряд различных материалов для филаментов (PLA, PETG, ABS, нейлон и т.д.), которые существенно отличаются по своим свойствам. Филаменты бывают разной толщины и разного цвета.

Преимущества FDM-печати

Материал может быть недорогим
Печать и обработка обходятся недорого
Разнообразие филаментов (цвета и материалы)
Практически никаких усилий по постобработке
Быстрый аддитивный процесс, особенно для быстрого прототипирования
Возможность печати твердых и прочных моделей, не боящихся погодных условий
Постоянное развитие технологии

Области применения FDM-печати

Функциональные прототипы и конечные продукты
Моделирование
Украшения
Иллюстративные модели
Запчасти
Устройства
Изготовление инструментов

Стоимость FDM-печати

Покупая FDM-принтер, вы сразу получаете приличный набор базового оборудования за небольшие деньги. Эксплуатационные расходы также контролируемы: например, в нашем магазине можно приобрести качественный филамент примерно за 1000–2000 руб./кг.

Процесс полимерной печати (SLA/DLP/LCD)

Процессы полимерной печати подразделяются на SLA (стереолитографию), DLP («цифровую обработку света») и ЖК-технологии. Все варианты очень похожи, во всех случаях используется жидкий светочувствительный полимер, поэтому мы лишь вкратце опишем различия.

При печати SLA полимер отверждается ультрафиолетовым лазером. Для печати DLP используется так называемый DLP-проектор, который проецирует печатаемый объект или слой на пиксельную матрицу. В каждом слое подсвечиваются только нужные участки. Как следует из названия, ЖК-технология использует жидкокристаллическую матрицу, и в ней тоже работает источник ультрафиолетового излучения.

Преимущества SLA/DLP/LCD

Детализированная, качественная поверхность
Высокая точность печати
Возможность печати прозрачных моделей
Возможность печати сложных форм

Области применения SLA/DLP/LCD

Медицина/стоматология
Ювелирное дело
Наука
Инженерная механика и проектирование
Искусство

Стоимость печати SLA/DLP

Сегодня есть и недорогие полимерные принтеры. Некоторые модели начального уровня продаются менее чем за 30.000 руб. Конечно, как и в случае FDM-печати, ценового потолка для полимерных принтеров тоже не существует.

Если вы решите в пользу полимерного принтера, вам следует еще учесть, что в дополнение к нему самому вам понадобятся и устройства для постобработки.

Недорогой SLA-принтер с интегрированной системой отверждения, а также материал обойдется вам в нашем магазине примерно в 50-70.000 руб.

В отличие от печати филаментом полимерная печать предполагает более высокие эксплуатационные расходы. Литровая бутыль материала стоит где-то от 3000 руб. В случае технологии SLA может требоваться только оригинальный полимер, и вы будете привязаны к одному производителю. В случае технологии DLP или LCD (ЖК) обычно это не так.

Вопросы, которые нужно задать себе перед покупкой

Теперь вы знаете некоторые базовые вещи о 3D-печати. Но всё равно, чтобы не принимать решение о покупке практически вслепую, вы должны ответить для себя на четыре важных вопроса:

Что вы хотите печатать? Какие имеются идеи?

Выбор 3D-принтера во многом зависит от того, что вы хотите с помощью него печатать. Например, если вы думаете, что сосредоточитесь на деталях для своего автомобиля или если вам будут нужны модели, устойчивые к нагреву или атмосферным воздействиям, принтер тоже должен быть спроектирован для работы с соответствующими материалами.

В зависимости от назначения конечных объектов различаются требования и к материалу, и к 3D-принтеру. Например:

• Оформление / демонстрационные модели / фигурки → Визуальное качество
• Готовые модели → Высокая производительность
• Инструменты → Высокая стабильность и надежность
• Что-то для улицы → Устойчивость к ультрафиолетовому излучению, к атмосферным воздействиям
Чего вы особенно ждете от своего 3D-принтера?

Должен ли он печатать особенно быстро, очень тихо или для вас важно создавать крупные модели?
Помимо этого, есть еще и другие характеристики, которые значительно отличают 3D-принтеры друг от друга
Интерфейсы

Для печати модели требуется не только сам 3D-принтер, но и компьютер с USB, WLAN или SD-кардридером для передачи модели на принтер.
Набор для сборки или полностью собранный 3D-принтер?

3D-принтеры можно приобрести полностью собранными или в виде набора.
Набор для сборки 3D-принтера

Набор обычно дешевле, чем готовое, собранное устройство, поэтому многие выбирают его. Сборка может оказаться сложной задачей для новичка, но она зато поможет лучше понять 3D-принтер и его узлы.
Полностью собранный 3D-принтер

Если вы выбираете полностью собранное устройство, вам не нужно беспокоиться о проблеме сборки, вы просто настраиваете 3D-принтер и можете сразу приступать к печати. Если вы новичок и вас терзают сомнения, лучше брать готовый аппарат. Он обойдется немного дороже, зато у вас не будет шансов ошибиться в сборке, так что здесь вам ничего не помешает.
Скорость печати

Мы говорим здесь о скорости печати потому, что для многих желающих купить 3D-принтер это изначально, по-видимому, важный параметр для сравнения. В то же время мы хотели бы отметить, что не на это надо обращать внимание при покупке в первую очередь. И вот почему.

Во-первых, скорость печати FDM-принтера зависит не только от самого устройства, но и от таких факторов, как температура печатающего сопла, материал, сечение филамента, толщина слоя и количество требуемых опорных структур.

Кроме того, существуют и другие общие факторы, влияющие на скорость печати. Это, например, ориентация объекта и количество требуемого материала. Если вы хотите увеличить скорость печати, может оказаться полезным как-нибудь перевернуть модель, чтобы она стала ниже.

При полимерной печати скорость зависит от светового потока и свойств материала.
Рабочий объем / объем печати

Рабочий объем – это важный фактор при сравнении 3D-принтеров, поскольку он определяет максимальный размер печатаемой модели. Объем указывается в XYZ: X = ширина, Y = глубина, Z = высота.

Если вы не хотите печатать по нескольку мелких деталей, а потом соединять их, вам нужно сразу же брать 3D-принтер побольше.
Экструдер с прямой подачей или боуденовский

При прямой подаче экструдер встроен в хот-энд, филамент проталкивается непосредственно в сопло, все узлы для работы с филаментом размещены рядом. Это позволяет печатать не только «обычными» материалами, но и специализированными.

Боуденовский экструдер установлен на раме 3D-принтера, что тоже имеет свои преимущества (меньший вес головки печати = чистые движения), но больше подходит для работы со стандартными филаментами, такими как PLA.

Подробнее о том, какая здесь разница, можно узнать из нашего материала «Экструдер с прямой подачей против боуденовского экструдера».
Двойной экструдер (двойное экструдирование)

Если 3D-принтер имеет два экструдера, то во время печати одной и той же модели одновременно могут использоваться разные цвета или материалы. Основным преимуществом двойного экструдера является возможность комбинирования филаментов в одном печатаемом объекте, например добавления дополнительного, растворимого материала для опорных конструкций.
Высота слоя

Высота печатаемого слоя 3D-принтера – одна из его элементарных характеристик. Речь идет о высоте одного слоя, который принтер будет создавать при построении модели. В принципе, чем меньше высота слоя, тем более тонкой и гладкой может быть поверхность объекта. У коммерчески доступных 3D-принтеров средняя высота слоя составляет от 0,1 до 0,32 мм.

Высота слоя зависит не только от самого принтера, но и от программы (слайсера), с помощью которой нарезается модель. Хорошие слайсеры сегодня практически не имеют ограничений по этому параметру.
Платформа печати с подогревом – нужна ли она?

Если платформа, на которой ведется печать подогревается, то находящийся на ней пластик остывает не так быстро. Это позволяет избежать деформации материала и нежелательных геометрических эффектов. Для некоторых материалов (например, ABS или PETG) подогрев платформы печати практически необходим, а вот для PLA это не так. Если вы хотите работать с разными филаментами, пусть лучше подогрев будет.

Где вы планируете печатать?

Вам также следует подумать о местоположении вашего будущего принтера. В идеале это должна быть рабочая комната или мастерская. Несмотря на то, что принтер при работе с большинством материалов будет вполне безопасен и в жилой комнате, есть некоторые факторы, которые говорят против этого:

Место

В зависимости от размера принтера вам потребуется достаточно места для размещения самого аппарата, а также материалов и всяких инструментов. Сам принтер, чтобы меньше шуметь, должен быть установлен на устойчивом столе.
Фоновый шум

Как уже было сказано, большинство принтеров создает фоновый шум. Конечно, сейчас добились большого прогресса и в этом шумоподавлении, но что-то будет шуметь всё равно.
Грязь

Хотя от 3D-печати на самом деле не так много «грязи», как кто-то мог бы предположить, время от времени вам придется удалять опорные конструкции или что-то шлифовать. И непременно что-то будет падать на пол и разлетаться по всему доступному пространству, кроме мусорного ведра.

Что нужно учитывать, покупая FDM 3D-принтер

Печатная платформа
Конструкция экструдера
Скорость печати
Конструкция корпуса
Подогрев платформы
Диаметр нити
Разрешение, детализация

Важные функциональные различия

Закрытая камера или открытая рамная конструкция

Два основных варианта: 3D-принтер в виде железного ящика, или открытая рамная платформа. Чем тяжелее и более устойчив ваш принтер, тем меньше вибраций он передает при печати, тем более точная детализация и скорость работы. Корпусные стоят дороже, но качество печати у них существенно выше.

Печатная платформа

Определяет максимальный размер объекта, который 3D-принтер может напечатать. Она, как правило, измеряется в трёх плоскостях (XYZ), например: 20 сантиметров в ширину (Х), 20 сантиметров в глубину (Y) и 20 сантиметров в высоту (Z). Маленький размер печатной платформы может наложить ограничения, но печать большинства объектов можно разбить на более мелкие формы, которые можно объединить и склеить позднее, поэтому ограничения могут быть на самом деле не такими уж и строгими, как может показаться на первый взгляд. В общем, размер печатной платформы должен быть не менее 13 x 13 x 13 сантиметров, этого будет вполне достаточно для печати большинства объектов.

Подогрев печатной платформы

Обратите внимание на наличие функции нагрева стола. Подогрев нужен для возможности печати пластиками ABS, HIPS, PC и другими материалами с высоким показателем термической усадки. Разогретый пластик наносится на стол во время печати и сразу начинает остывать, термическая усадка это показатель того как сильно полимер уменьшится в объеме при остывании. Например, ABS имеет показатель усадки 0,5%, это означает что он при снижении температуры сожмется на такое значение. Следующий слой, пока в виде расплава будет наноситься уже на деформированный первый, остывший. Без нагрева стола это чревато несколькими последствиями:

Распечатанная деталь будет все время отлипать от платформы, уменьшаясь в размере нижний слой будет отрываться, изгибаться, норовить оторваться от платформы.
Расслоение. Посередине печати возникнет межслойная дыра, так как слои не успевая спекаться остывают.

Рекомендуемая температура стола для ABS 100-110 °C; Для PLA, SBS подогрев стола не нужен.

Наличие закрытого корпуса

По той же самой причине, для печати пластиками с высоким показателем усадки применяется закрытый корпус, для поддержания в рабочей камере постоянной температуры. Деталь после печати в ней остывает равномерно, что исключает расслоение и дефекты коробления.

Экструдер

Экструдер – это рабочий инструмент принтера, печатающего пластиковой нитью. Эта нить расплавляется в экструдере, а затем слой за слоем наносится на объект. Большинство моделей оснащаются единственным экструдером, поэтому могут печатать одновременно только одним материалом в одном цвете.

Толщина нити

Большинство 3D-принтеров потребительского уровня используют пластиковую нить, которая, как правило, продается в виде катушек весом 1 кг и стоимостью 500–2000 ₽. Нить доступна в двух размерах: толщиной 1,75 мм и 2,85 мм. В большинстве принтеров используется нить толщиной 1,75 мм. (Толщина слоев, которые наносит принтер, определяется характеристиками экструдера, а не толщиной нити.) Для большинства принтеров вы можете приобрести и использовать нить от любого производителя. Исключение составляют принтеры от Cubify и Stratasys: в них используются картриджи с нитью, которые необходимо приобретать у производителя по более высокой цене.

Скорость печати

Это скорость, с которой экструдер может перемещаться, выдавливая расплавленную пластиковую нить. Более быстрая печать обычно означает более быстрое наложение слоёв объекта. Тем не менее, тип используемого материала может повлиять на скорость печати; сложность печатаемого объекта также способна замедлить процесс: сложные и замысловатые модели с большим количеством углов и кромок печатаются медленнее. Если это возможно, то ориентируйтесь на максимальную скорость, по крайней мере, 20 мм в секунду. В других типах принтеров (таких, как SLA и SLS) скорость измеряется по-другому.

Горизонтальное (XY) разрешение

Подобно принтеру, печатающему на бумаге, 3D-принтеры обладают минимальным разрешением, которые определяет уровень воспроизводимой детализации. Горизонтальное (или XY) разрешение — это минимальное перемещение, которое экструдер или печатающая головка может сделать, работая над отдельным печатным слоем. Чем меньше величина горизонтального (или XY) разрешения, тем более мелкие детали можно аккуратно воспроизвести в объекте; так что ориентируйтесь, по крайней мере, на величину 0,03 см.

Вертикальное (Z) разрешение или толщина слоя

Это минимальная толщина слоя, которую 3D-принтер может воспроизвести за один проход. Чем большее это число, тем толще и заметнее слои в конечном результате, а меньшее значение указывает на то, что объект будет более гладким и реалистичным. Просто имейте в виду, что при меньшем разрешении процесс печати будет медленнее, так как принтеру понадобится создать больше слоев.

Большинство принтеров работает с толщиной слоя 0,1 или 0,2 мм, но возможность создания слоёв толщиной 0,1 мм или менее позволяет получить значительно более гладкие модели. Некоторые принтеры позволяют регулировать толщину слоя, таким образом, вы сможете выбрать компромиссное решение между скоростью и качеством печати.