W tym artykule dowiesz się jak skalibrować drukarkę 3D krok po kroku. Omówimy wszystkie elementy udanego wydruku, w taki sposób aby było to zrozumiałe i jasne. W przypadku druku 3D wiele parametrów i czynników środowiskowych odgrywa rolę jednocześnie. Spojrzenie tylko na kilka z nich rzadko pomaga w szybkim rozwiązywaniu problemów z nieudanymi wydrukami.
Szczególnym przypadkiem jest druk 3D w stomatologii, gdzie elementy drukowane zazwyczaj muszą być miniaturowe i bardzo precyzyjne. Czasem jednak trzeba postawić na szybkość druku - tak jest w przypadku drukowania modeli.
Najpierw zacznijmy od tego jakie kroki trzeba w ogóle wykonać, aby wydrukować element na drukarce 3D:
Krok 1: Utwórz lub znajdź projekt.
Krok 2: Eksport pliku STL.
Krok 3: Wybierz materiały.
Krok 4: Wybierz parametry.
Krok 5: Drukuj.
Krok 6: Umyj i utwardź.
Odnosząc się do druku 3d w stomatologii, omówię krótko poszczególne kroki:
Projekt to plik w grafice trójwymiarowej, który zostanie stworzony na komputerze w programie CAD typu Exocad. Projekt tworzy protetyk, a plik powinien być już zoptymalizowany pod druk 3D, np. posiadać podstawę jeśli jest to model szczęki.
Do każdej drukarki jest dołączony program ją obsługujący. W zależności od producenta, slicer może być dedykowany tylko dla danej marki tak jak formlabs, gdzie jest dedykowana aplikacja PreForm. Inne rozwiązanie oferuje np. Phrozen czy Anycubic, gdzie dzięki otwartemu systemowi, możemy używać różnego typu oprogramowania np. Chitubox czy Lychee slicer.
Bez znaczenia jaki to program, musimy znaleźć nasz plik i wgrać go poprzez program. Grafika powinna pojawić się nam na ekranie, ustawiona na wirtualnym podglądzie.
W zależności co drukujesz musisz wybrać odpowiednią żywice. Każda żywica ma inne parametry druku. Jeśli wybierzesz złą żywice to będziesz musiał zacząć od początku.
Ustawienie parametrów drukarki to kluczowy element uzyskania odpowiednich, wysokiej jakości wydruków. Czas naświetlania, wysokość warstw czy ułożenie pracy na drukarce.
Jeśli masz zaprojektowany plik, wgrany do drukarki, wybrałeś żywice i ustawiłem parametry, możesz rozpocząć drukowanie.
Po wyjęciu wydruku należy wypłukać ją w alkoholu IPA lub inny specjalnie przeznaczonym roztworze, który usunie resztki nieutwardzonej żywicy z modelu. Następnie wydruk należy włożyć do lampy światłoutwardzalnej, która ostatecznie utwardzi żywicę i pozwoli uzyskać jej parametry, których oczekujemy.
Nie ma uniwersalnych, idealnych ustawień. Można jednak znaleźć najlepsze ustawienia dla konkretnego modelu i aplikacji. Inne są ustawienia nie tylko dla różnych żywic, ale również dla obiektów różnej wielkości czy różnej geometrii. Również inny model drukarki będzie inaczej drukował ten sam model przy niezmienionych parametrach.
Dlatego warto nauczyć się samemu odpowiednio kalibrować swoją drukarkę, gdyż ustawienia które znajdziemy w internecie, od przyjaciela czy od producenta, nie zawsze będą zoptymalizowane pod nasze warunki druku.
Inaczej nazywana również wysokością warstwy.
W przypadku cieńszych warstw konieczne będzie krótsze naświetlanie, ale drukarka wydrukuje więcej warstw. Nawet jeśli czas utwardzania pojedynczej warstwy jest krótszy, cały czas drukowania będzie dłuższy w przypadku cieńszych warstw, ponieważ jest ich zdecydowanie więcej.
Im grubsza warstwa, tym krótszy czas drukowania całości obiektu. Jednak w przypadku grubszych warstw utracone zostaną szczegóły, a linie warstw będą bardziej widoczne.
Grubość warstwy w drukach stomatologicznych wynosi zazwyczaj od 25 do 100 mikronów.
Inaczej mówiąc jest to czas naświetlania. Czas ekspozycji określa, jak długo drukarka 3D będzie wystawiać żywicę na działanie światła UV w celu utwardzenia jednej warstwy. Jest on zazwyczaj podawany w sekundach. To ustawienie jest jednym z najważniejszych w określaniu jakości, ostrości i generalnego sukcesu druku 3D. Czas naświetlenia jest również najtrudniejsze do ustawienia, gdyż nie ma jednego idealnego czasu dla wszystkich modeli. Powinieneś zrobić testy dla każdego rodzaju prac i zapisać aby uniknąć wpadki podczas drukowania.
Porada - najpierw wypróbuj ustawienia producenta, a później zwiększaj i zmniejszaj czas ekspozycji o ok 10-20%, aby sprawdzić które rozwiązanie przyniesie lepsze efekty. Testuj do skutku!
Możemy wyróżnić 2 stany przestrzelenia z ustawieniami czasu ekspozycji:
Co się dzieje wtedy z pracą, pokaże na podstawie poniższych 4 zdjęć:
Przy zbyt krótkim czasie naświetlania warstwy nie będą do siebie przylegać. Połączenia między warstwami będą zbyt słabe i mogą pęknąć podczas drukowania. Często skutkuje to uszkodzeniem podpór lub oddzieleniem się warstw w trakcie drukowania.
Drobne elementy są bardzo szczegółowe, ale mogą być trochę cieńsze i pomniejszone. Dziury natomiast są troszkę większe. Bardzo cienkie elementy np włosy, mogą się załamywać. Wykorzystywane do miniaturowych obiektów, gdzie ważny jest wysoki poziom szczegółowości.
Otwarte przestrzenie mogą być mniejsze lub być całkowicie zamknięte. Małe szpiczaste kształty są bardziej stabilne, nie załamują się. Natomiast pozytywne elementy są trochę grubsze niż w projekcie.
Jeśli przesadzimy z czasem naświetlenia każdej warstwy to nasza praca będzie bardzo niedokładna. Wszelkie szczeliny będą wypełnione żywicą. Elementy będą za duże i z niskim poziomem szczegółowości.
Co jeszcze powinieneś wiedzieć o czasie utwardzania żywicy?
Ważna jest temperatura otoczenia, a co za tym idzie również żywicy. Im cieplejsza żywica tym krótszy czas jej naświetlenia.
Podpory naszych prac mają określoną wytrzymałość. Jeśli wydłużymy czas ekspozycji to podpory będą mocniejsze, niestety utracimy część szczegółowości modelu.
Jest to odległość, na jaką platforma podnosi się między warstwami, aby oddzielić wydrukowany model od folii FEP. W zależności od elastyczności (grubości, rodzaju, zużycia) folii FEP, należy ustawić wysokość podnoszenia.
Im bardziej elastyczna folia tym na większą wysokość trzeba podnieść platformę roboczą. Elastyczność folii zwiększa się im jest bardziej cienka, zużyta oraz im jest większa (w dużych drukarkach). Folia FEP jest zdecydowanie bardziej elastyczna niż nFEP.
Wskazówka: modele puste w środku mniej wyginają folię dzięki czemu możemy ustawić mniejszą wysokość podnoszenia. Folia najbardziej elastyczna jest na środku, jeśli zaczniemy druk przy brzegu, również możemy zaoszczędzić na czasie.
Modyfikując parametr podnoszenia platformy możemy zaoszczędzić dużo czasu w druku 3D. Dlatego warto poświęcić czas i zoptymalizować tę wartość do wystarczającej, aby nasze modele drukowały się dobrze.
Jest to prędkość z jaką porusza się platforma po naświetleniu każdej warstwy. Na pierwszy rzut oka nie wydaję się to ważny czynnik w udanym druku 3D, a jednak. Jest to również prędkość z jaką odrywany jest druk od folii FEP.
Jeśli przesadzimy z prędkością odrywania dopiero co utwardzonej żywicy od folii, możemy narazić się na zbyt mocne naprężenia i zniszczyć swój druk. Zazwyczaj zalecane są prędkości w okolicach 40-60mm/min.
Warto zwrócić uwagę na jednostkę w ustawieniach slicera, gdyż czasem tę wartość określa się w mm/s a czasem w mm/min.
Osobnym parametrem jest prędkość opuszczania platformy, ale ten parametr nie ma dużego wpływu na jakość druku. Jeśli prędkość opuszczenia jest za duża, nastąpią większe turbulencje żywicy. W przypadku bardzo lepkich żywic zalecamy stosowanie niższej prędkości wycofywania. Spowoduje to mniejsze turbulencje i pozwoli żywicy łatwo wydostać się spod płyty roboczej
Jest to czas jaki mija po opuszczeniu platformy na spód, ale przed włączeniem naświetlania UV. Taka pauza zazwyczaj trwa od 0 do 2 sekund, w zależności od czasu ustabilizowania się żywicy w kuwecie.
W wyniku przedwczesnego rozpoczęcia naświetlania nowej warstwy powstaje efekt tzw. "Blooming". Mówiąc najprościej, drukarka 3D wyświetla nową warstwę na ekranie LCD lub projektorze zbyt wcześnie. Tak wcześnie, że żywica wciąż się porusza, będąc wypychaną ze szczeliny między kuwetą a najwyższą powierzchnią poprzedniej wydrukowanej warstwy.
Jeśli żywica porusza się po rozpoczęciu ekspozycji nowej warstwy, zacznie się utwardzać. Płynna żywica zacznie przekształcać się w żel. Tak więc "blooming" to po prostu przedwcześnie zżelowany materiał, który drukarka 3D wypchnęła ze szczeliny między podłożem kuwety VAT a poprzednią warstwą. Często skutkuje to żelopodobnym śluzem na ściankach obiektu.
To właśnie lepkość żywicy odgrywa tutaj znaczącą rolę, im bardziej lepka żywica tym więcej czasu potrzebuje, aby wcisnąć się pod platformę i czas spoczynku powinien być dłuższy.
Najprościej mówiąc im wyższa moc światła tym szybsze naświetlanie i tym szybszy druk żywicy. Niektóre drukarki pozwalają ustawić moc światła. Jeśli zmniejszymy moc możemy zaoszczędzić na trwałości ekranu LCD, kosztem czasu druku.
Temat supportów to temat bardzo szeroki. To od nich niejednokrotnie zależy czy model nie zapadnie się i jak ustawimy pozostałe parametry druku, mają wpływ na czas ekspozycji czy prędkość platformy roboczej.
Należy określić nie tylko grubość samej podpory, ale również grubość ich styku z modelem. Ważna jest również gęstość podpór. Na szczęście obecnie programy do druku pokazują, gdzie jeszcze powinniśmy dodać support, aby nasz druk się powiódł.
Ważne! Nie ufaj ślepo programom, które automatycznie rozmieszczają podpory, szczególnie w przypadku drukowania zębów. Podpory na zębach to złe rozwiązanie, staraj się zawsze ustawiać podpory tak, aby potem nie musieć wygładzać miejsc, które są strategicznie ważne dla Twojego druku.
Jak mówi klasyk "coś za coś" możemy dać grube podpory, kosztem problemów z ich odcięciem, ale krótszym czasem naświetlania. Możemy dać cienkie podpory, wydłużyć czas naświetlania i zyskując łatwe do usunięcia elementy.
W zależności na czym najbardziej zależy nam na wydruku:
Jeśli drukujemy miniaturowe obiekty, lepiej użyć cienkich podpór, aby łatwo można było je odciąć i nie stracić geometrii obiektu w miejscu podpory.
Jeśli drukujemy duże modele możesz być zmuszony do użycia grubych podpór aby utrzymały cały obiekt.
Opisane parametry nie powinny odnosić się do początkowych warstw utwardzania. Slicery dają możliwość ustawienia parametrów czasu naświetlania pierwszych warstw, które powinny być ok 5-8x dłuższe niż normalne. Można również ustawić ilość pierwszych warstw tzw. "raftów" jako podstawę modelu.
Niektóre drukarki pozwalają dodatkowo określić ilość warstw przejściowych, które umożliwiają stopniowe przejście od warstw dolnych do normalnych poprzez stopniowe obniżanie czasu ekspozycji na kilku warstwach przejściowych. Warstwy przejściowe mają na celu zwiększenie przyczepności między warstwami.
Orientacja modelu ma wpływ na jakość i powodzenie druku 3D. Ustawiaj modele tak, aby przekrój każdej warstwy był jak najmniejszy, czyli pod kątem, jeśli chcesz mieć większą pewność druku.
Staraj się tworzyć puste modele, zużywają mniej żywicy, mniej przylegają do folii FEP, co pozwoli na zdecydowanie szybsze drukowanie.
Twórz otwory wentylacyjne na podstawie modeli, aby nieutwardzona żywica nie została w modelu oraz żeby łatwiej było odczepić model od platformy po zakończonym druku.
Nie ma uniwersalnych ustawień w druku 3D. Każda żywica ma swoje ustawienia, które dostarcza producent pod konkretną drukarkę. Zazwyczaj są to najbardziej bezpieczne ustawienia, przez co czas druku jest dość długi, ale stanowi dobry punkt wyjścia do dalszej optymalizacji kalibracji parametrów. Trzeba wziąć pod uwagę również wielkość modelu czy poziom jego szczegółowości.
Warto poświęcić czas na testy i optymalizację pod każdy powtarzalny element wydruków. Zapisać ustawienia pod modele diagnostyczne, nakładki, korony czy pełne protezy. Czas poświęcony na testy, pozwoli potem zaoszczędzić multum czasu na druk.
Źródło: https://ameralabs.com/blog/the-complete-resin-3d-printing-settings-guide-for-beginners/
Autor: Artur Gładysz
