Все, что вам нужно знать о поддержках в 3D-печати

Хотя на первый взгляд это кажется простой концепцией, ситуация может быть сложной, особенно когда речь идет о настройке поддержек 3D-печати для вашей детали. У пользователей могут возникнуть вопросы, например, когда они действительно необходимы, как их можно удалить и какие недостатки может иметь их использование. Чтобы ответить на эти вопросы, мы подробно рассмотрели эффективное использование поддержек в аддитивном производстве.

Выбор структуры поддержки зависит от технологии

Если вы планируете использовать поддержки, первое, что нужно иметь в виду, это то, что в зависимости от используемой вами технологии 3D-печати и сложности дизайна тип поддержки и функции будут различаться. Например, в FDM -печати есть два общих правила, которые необходимо знать для использования поддержек: правило 45 градусов и правило 5 миллиметров. 

Первый относится к горизонтальному смещению 3D-принтера между последовательными слоями. Таким образом, если выступ детали наклоняется под углом менее 45 градусов от вертикали, вы можете напечатать этот выступ без поддержек. Однако, если угол больше, машина не будет укладывать слои должным образом, и потребуются поддерживающие конструкции. С другой стороны, правило 5 мм гласит, что поддержки не требуются, если мост (расстояние между двумя параллельными точками на детали) меньше 5 мм, но если он больше, то возникают проблемы с печатью. Чтобы соединить две параллельные точки без опор, принтер использует технику, называемую мостом. В этом методе горячий материал растягивается на короткие расстояния, чтобы соединение получалось с минимальным провисанием.

Правило поддержек в 3D-печати

Другое дело - 3D-печать с использованием таких процессов, как SLA, DLP и LCD, при которой для получения окончательной детали проводится процесс фотополимеризации жидкого материала с использованием источника света. Эта технология является одной из самых точных, способных производить самые маленькие и сложные объекты с непростой геометрией деталей. Он характеризуется тем, что работает в направлении, противоположном экструзии, поэтому прижимная оболочка находится сверху, а не снизу. По этой причине, а также для обеспечения того, чтобы детали прилипали к платформе, этим машинам почти всегда требуются поддержки. Эти конструкции выглядят как тонкие колонны с несколькими небольшими точками соприкосновения с моделью, что позволяет сэкономить как на материале, так и на времени изготовления. В этом случае соответствующее программное обеспечение может рассчитать количество поддержек, их положение, точки соприкосновения с деталью. Эти факторы зависят от сложности рассматриваемого объекта. При правильной постобработке смола для 3D-печати с поддерживающими конструкциями не должна влиять на качество готовой детали.

В аддитивном производстве также существует ряд технологий, которые полагаются на порошковый слой для производства деталей. В эту группу входят селективное лазерное спекание (SLS), прямое лазерное спекание металлов (SLM), электронно-лучевая плавка (EBM) или струйная обработка связующего вещества. 

Как правило, для полимерных лазерных процессов отсутствует необходимость поддержек, так как сам порошок служит опорой для каждого слоя. Хотя это дает большую свободу при проектировании деталей, такой процесс часто увеличивает стоимость и время, необходимое для печати.

При этом, в то время как при селективном лазерном спекании или многоструйном плавлении поддержки не нужны, работа с металлическими технологиями намного сложнее. Скорее, они часто необходимы, но термин «поддержки» относится скорее к креплению деталей к печатному столу. Еще одна функция порошка, окружающего детали (помимо того, что он выступает в качестве опоры), заключается в рассеивании тепла во время производственного процесса, чтобы не нарушить целостность детали или материала, что является критическим фактором, особенно при работе с металлом.

Слева: поддержки при печати фотополимером; справа - поддержки при печати из металла 

При струйной 3D-печати на печатную форму наносятся жидкие фотополимеры. Слой за слоем материал мгновенно отверждается источником ультрафиолетового света. В этом случае 3D-принтерам требуются поддержки, когда части изделия выступают, независимо от угла или наклона предыдущего слоя. Эти опоры могут быть удалены с помощью этапов последующей обработки, таких как ультразвуковые ванны и пескоструйная или гидроабразивная обработка. Поскольку использование поддержек в этой технологии не влияет на качество деталей, действительно трудно увидеть, где использовались опорные конструкции после постобработки.

Типы поддержек в 3D-печати

Хотя поддержки имеют схожую функцию в любой технологии, существуют разные типы в зависимости от конструкции или состава материалы. С точки зрения конструкции наибольшей популярностью пользуются так называемые решетчатые опоры. Эти поддержки часто используются для создания колонн, которые удерживают детали на месте, что очень полезно для моделей с большим количеством нависающих элементов. Они популярны из-за простоты и скорости изготовления, а также совместимости с большинством процессов печати. Единственным недостатком является то, что в некоторых случаях их бывает трудно удалить, и они даже могут оставлять следы на деталях.

Существуют также древовидные поддержки, которые характеризуются тем, что начинаются со «стволовых» структур и превращаются в тонкие ветви, когда они достигают печатной модели. Пользователи часто используют линейные опоры, которые чем-то похожи на древовидные. Они состоят из вертикальных поддержек, соприкасающихся со всем консольным элементом или мостом. Хотя они обеспечивают правильную геометрию детали, их труднее удалить, и они могут повредить поверхность модели.

Разные варианты поддержек

По видам постобработки деталей различают два вида поддержек: растворимые и отделяемые механически.

Если ваш 3D-принтер имеет один экструдер, то в нем используется одинаковый материал как для печати модели, так и для и поддержек. Поскольку модель и опорные конструкции для 3D-печати сделаны из одного и того же материала, единственный способ отделить их — либо отломать поддержки вручную, либо аккуратно отрезать их ножом. 

Альтернативный вариант — использование 3D-принтеров с двумя экструдерами. Можно заправить один экструдер PLA-нитью для печати модели, а другой - водорастворимым материалом, таким как PVA или HIPS, растворимым в лимонене. После завершения печати просто смойте все поддержки, погрузив модель в воду или лимонен . Этот метод удаления снижает риск повреждения модели и облегчает последующую обработку, что идеально подходит для сложных объектов.

Как оптимизировать использование поддержек?

При использовании 3D-печати для изготовления деталей важно понимать функцию поддержек и преимущества, которые они предлагают в процессе производства. В дополнение к уже упомянутым бонусам, таким как свобода проектирования и уверенность в конечном качестве моделей, использование этих конструкций также приносит ряд недостатков. 

Первый касается удаления поддерживающих конструкций, поскольку без надлежащей последующей обработки эстетика конечного продукта может быть нарушена. 

Однако, чем больше поддержек настроено на слайсере, тем более сложной может быть поддержка для определенных технологий аддитивного производства. Это тесно связано с очевидным количеством материала, необходимого для изготовления опор. Правильно отрегулировав эти параметры, мы можем добиться не только сокращения времени печати и материала, но и конечной стоимости и сроков выполнения заказа.

Формирование поддержек в слайсере при подготовке к печати

Таким образом, использование поддержек в аддитивном производстве необходимо при работе со сложными деталями или моделями с большим количеством нависающих элементов. Тем не менее, важно знать специфику каждой технологии, чтобы получить максимальную отдачу от опорных конструкций и получить качественные конечные детали. Специалисты 3DVision обладают многолетним опытом работы с 3D-оборудованием по каждой технологии печати, поэтому без проблем настроят поддержки таким образом, чтобы ваши детали отличались высокой точностью и качеством поверхности. Чтобы получить консультацию, свяжитесь с нами по телефону +7 (800) 333-07-58, электронной почте mail@3dvision.su или заполните форму на сайте.