3D-tulostuksen aloittaminen: täydellinen opas aloittelijalle

Ostit juuri 3D-tulostimen. Se on joko jo koottu, mikä on onnenpotku, tai makaa laatikossa sadan pienen ruuvin ja käyttöohjeen kanssa, joka vaikuttaa robotin kirjoittamilta huonekalujen kokoamisohjeilta. Joka tapauksessa olet liittymässä niiden ihmisten joukkoon, jotka sanovat huolettomasti "tulostan vain yhden", kun tarvitsevat tietyn kiinnikkeen, koukun tai varaosan.

3D-tulostus on koukuttavin maker-harrastus, joka on olemassa. Viikon sisällä tulostat puhelintelineitä ja kalibrointikuutioita. Kuukauden kuluttua suunnittelet omia osia ongelmiin, joita kenelläkään muulla ei ole. Vuoden kuluttua omistat vähintään yhden tulostimen enemmän kuin alun perin suunnittelit. Tämä opas vie sinut pakkauksen avaamisesta ensimmäiseen onnistuneeseen tulosteeseen mahdollisimman vähällä turhautumisella.

Jos olet jo lukenut laserkaiverruksen aloittelijan oppaan tai CNC-jyrsinnän aloittelijan oppaan, tämän oppaan rakenne tuntuu tutulta. Sama käytännöllinen lähestymistapa, eri kone.

FDM vai hartsi: valitse omasi

Kuluttajille tarkoitetuissa 3D-tulostimissa on kaksi päätyyppiä, ja ne toimivat täysin eri tavoin.

FDM (sulatetun materiaalin kerrostusmallinnus)

FDM-tulostimet sulattavat muovifilamenttia ja levittävät sitä ohuina kerroksina viiva kerrallaan rakentaen kappaleen alhaalta ylöspäin. Ajattele erittäin tarkkaa robottivarteen kiinnitettyä kuumaliimapistoolia.

Hyvät puolet: edullinen, suuri tulostustilavuus, valtava materiaalivalikoima, pienet jatkuvat kustannukset ja suhteellisen turvallinen käyttää

Huonot puolet: näkyvät kerrosviivat, hitaampi yksityiskohtaisissa kappaleissa ja hartsitulostukseen verrattuna rajallinen tarkkuus

Sopii parhaiten: toiminnallisiin osiin, kiinnikkeisiin, koteloihin, suuriin koriste-esineisiin, prototyyppeihin, leluihin ja kodin tarvikkeisiin

Hartsi (SLA/MSLA)

Hartsitulostimet kovettavat nestemäistä fotopolymeerihartsia UV-valolla kerros kerrallaan. LCD-näyttö tai laser piirtää kunkin kerroksen kuvion nestemäisen hartsin altaaseen, jolloin hartsi kovettuu UV-valon vaikutuksesta.

Hyvät puolet: uskomattoman tarkat yksityiskohdat, sileät pinnat, nopea pienten esineiden tulostus ja sopii erinomaisesti pienoismalleihin

Huonot puolet: sotkuinen, koska nestemäinen hartsi on tahmeaa ja haisee, vaatii jälkikäsittelyä eli pesun ja kovetuksen, pienempi rakennustilavuus, hartsi on myrkyllistä ennen kovettumista ja turvallisuuteen on kiinnitettävä enemmän huomiota

Sopii parhaiten: pienoismalleihin, korumalleihin, hammaslääketieteellisiin ja lääketieteellisiin malleihin sekä kaikkeen, missä tarvitaan hienoja yksityiskohtia

Premium-sisältö

TULOSTA. LEIKKAA. KAIVERRA.

• Useita formaatteja (SVG, DXF, PNG)
• Koneella testatut mallit
• Kaupalliset käyttöoikeudet

Selaa yli 5 000 mallia

PrintCutCarve.comin sponsoroima

Kummalla kannattaa aloittaa?

Jos 3D-tulostus on sinulle uutta ja haluat mahdollisimman monipuolisen ja anteeksiantavan kokemuksen, aloita FDM-tulostuksella. Se on edullisempaa ja turvallisempaa, ja oppimiskäyrä on loivempi. Voit aina hankkia hartsitulostimen myöhemmin, kun haluat erittäin hienoja yksityiskohtia.

Tässä oppaassa keskitytään ensisijaisesti FDM-tulostukseen, koska useimmat aloittelijat aloittavat siitä.

Ensimmäisen FDM-tulostimen valinta

Markkinat ovat kasvaneet valtavasti. Kelvollisen 3D-tulostimen voi saada alle $200. Näin tärkeimmät kategoriat jakautuvat:

Filamenttiopas

Filamentti on muovinen lanka, joka syötetään FDM-tulostimeen. Se toimitetaan keloilla, yleensä 1kg:n keloina. Tavalliset halkaisijat ovat 1.75mm, joka on yleisin, ja 2.85mm, joka on harvinaisempi. Tarkista tulostimesi. Tässä ovat materiaalit, joita oikeasti tulet käyttämään:

Aloita PLA:sta

PLA (polylaktidi) valmistetaan maissitärkkelyksestä, ja se on helpoin tulostettava filamentti. Se vääntyy vain vähän, tarttuu alustaan luotettavasti, tulostuu matalammissa lämpötiloissa ja sitä on saatavana kaikissa kuviteltavissa olevissa väreissä. Se ei ole vahvin tai lämmönkestävin muovi, mutta 80% tulosteistasi onnistuu PLA:lla erinomaisesti.

Milloin kannattaa siirtyä PETG:hen?

PETG on käytännöllinen päivitys PLA:sta. Se kestää lämpöä paremmin, sillä PLA pehmenee kuumassa autossa mutta PETG ei, ja se kestää iskuja paremmin. Elintarvikekosketusta ei voi päätellä pelkän PETG:n tai ruostumattomasta teräksestä valmistetun suuttimen perusteella: juuri käytettävän filamentin on oltava aiottuun kosketukseen sertifioitu, tulostimessa on käytettävä puhtaita ja yhteensopivia osia, ja kappaleen suunnittelussa, puhdistuksessa sekä käyttöolosuhteissa on noudatettava valmistajan ohjeita. PETG muodostaa hieman enemmän säikeitä kuin PLA, mutta sen kanssa on silti helppo työskennellä. Käytä sitä toiminnallisiin osiin, joiden on kestettävä käyttöä.

ABS: vain tarpeeseen

ABS vaatii suljetun tulostimen, koska se vääntyy pahasti avoimessa tilassa, tuottaa höyryjä joita ei pidä hengittää ja on yleensä hankalampi materiaali. Se on kuitenkin luja, lämmönkestävä ja sitä on helppo työstää asetonihöyrysilottamisella. Jos valmistat osia, joiden on kestettävä auton konepellin alla tai astianpesukoneessa, ABS on materiaalisi. Muussa tapauksessa jätä se myöhemmäksi, kun PLA ja PETG ovat sinulle tuttuja.

TPU: joustava vaihtoehto

TPU:n tulostaminen on kuin puristaisi hammastahnaa suuttimen läpi. Se on hidasta, vaatii suoravetoisen ekstruuderin eikä Bowden-putkea ja voi olla oikukasta. Lopputulokset ovat kuitenkin todella hyödyllisiä: puhelinkotelot, tärinänvaimentimet, tiivisteet ja joustavat saranat. Sitä on hauska kokeilla, kun jäykät filamentit ovat hallussa.

Viipalointiohjelmisto: missä taika tapahtuu

3D-tulostin ei ymmärrä STL- tai 3MF-mallitiedostoja suoraan. Tarvitset viipalointiohjelmiston, joka muuntaa 3D-mallisi G-koodiksi eli kerros kerrokselta annettaviksi ohjeiksi, joita tulostin noudattaa.

Suosittuja viipalointiohjelmistoja

Cura (maksuton): suosituin viipalointiohjelmisto. Ultimakerin kehittämä ja toimii lähes kaikilla tulostimilla. Valtava esiasetus- ja laajennuskirjasto. Erinomainen aloittelijoille, koska lähes jokaiselle tulostimen ja filamentin yhdistelmälle on esiasetukset.

PrusaSlicer (maksuton): Prusan erinomainen viipalointiohjelmisto. Selkeä käyttöliittymä, hyvät oletusasetukset ja hieman edistyneemmät ominaisuudet kuin Curassa. Nimestä huolimatta toimii millä tahansa tulostimella.

Bambu Studio (maksuton): jos sinulla on Bambu Lab -tulostin, tämä on tehty sitä varten. Perustuu PrusaSliceriin ja sisältää Bambu-kohtaisia optimointeja.

OrcaSlicer (maksuton): Bambu Studion haarautettu versio, joka toimii kaikilla tulostimilla. Sen suosio kasvaa nopeasti. Erinomainen monimateriaalituki ja hyvät kalibrointityökalut.

Tärkeimmät viipalointiasetukset

Nämä asetukset ovat tärkeimmät, kun olet vasta aloittamassa:

Kerroksen korkeus: jokaisen tulostetun kerroksen paksuus. Tavallinen arvo on 0.2mm. Käytä arvoa 0.12mm hienoihin yksityiskohtiin ja 0.28mm nopeisiin luonnoksiin. Pienemmät kerrokset tekevät pinnoista sileämpiä, mutta pidentävät tulostusaikaa.

Täyttö: sisäinen täyttökuvio ja -tiheys. 15-20% riittää useimpiin tulosteisiin. Käytä arvoa 100% maksimaaliseen lujuuteen. Tavallisia kuvioita ovat ruudukko, gyroid, joka on painoa kestäessään vahvin, ja lightning, joka on nopea ja käyttää mahdollisimman vähän materiaalia.

Tulostusnopeus: miten nopeasti tulostuspää liikkuu. Aloita viipalointiohjelmiston oletusasetuksella, yleensä 50-80mm/s PLA:lle. Nopeampi ei ole aina parempi. Laatu heikkenee suurilla nopeuksilla, ellei tulostinta ole suunniteltu niitä varten.

Tuet: väliaikaiset rakenteet, jotka tukevat mallin ulkonevia osia. Viipalointiohjelmisto lisää ne automaattisesti tarvittaessa. Irrotat ne tulostuksen jälkeen. Puutuet on helpompi irrottaa kuin ruudukkotuet.

Alustaan tarttuminen: reunus eli ohut rengas pohjan ympärillä auttaa kappaletta tarttumaan alustaan. Käytä sitä korkeissa, kapeissa tulosteissa tai kaikissa kappaleissa, joiden kosketuspinta on pieni. Raft eli paksu alusta kappaleen alla on tarkoitettu tilanteisiin, joissa mikään muu ei auta, mutta se tuhlaa materiaalia.

Ensimmäinen tuloste: kalibrointikuutio ja sitten jotain hyödyllistä

Vaihe 1: Tasoita alusta

Jotkin tulostimet tasaavat alustan automaattisesti. Jos omasi ei tee sitä, alusta on säädettävä käsin niin, että suutin on saman etäisyyden päässä alustasta kaikissa neljässä kulmassa ja keskellä. Useimmat tulostimet käyttävät paperimenetelmää: liu'uta tavallinen paperi suuttimen ja alustan väliin ja säädä, kunnes tunnet lievää vastusta. Paperi ei saa raahautua eikä liikkua vapaasti. Sen pitää tuntua kevyesti vetäessä.

Tämä vaihe on ratkaiseva. Jos alusta ei ole tasainen, ensimmäinen kerros ei tartu kunnolla ja koko tulostus epäonnistuu.

Vaihe 2: Tulosta kalibrointikuutio

Lataa 20mm:n kalibrointikuutio miltä tahansa 3D-mallisivustolta. Printables, Thingiverse ja MakerWorld tarjoavat niitä kaikki. Viipaloi se PLA:n oletusasetuksilla. Tulosta se.

Kuutio kertoo, ovatko tulostimesi mitat tarkkoja. Mittaa se työntömitalla. Jokaisen sivun pitäisi olla 20.00mm. Jos poikkeama on yli 0.2mm, steps-per-mm-asetusta on säädettävä. Tulostimen laiteohjelmiston valikossa on yleensä tätä varten oma kohta.

Vaihe 3: Tulosta jotain hyödyllistä

Tee nyt jotain, jolle on oikeasti käyttöä. Hyviä ensimmäisen varsinaisen projektin ideoita:

• Puhelinteline: yksinkertainen geometria, käytännöllinen ja kestää 1-2 tuntia
• Kaapelipidike tai -järjestäjä: pieni ja nopea, ratkaisee todellisen ärsytyksen
• Laatikon järjestäjä: laatikkomuodot antavat anteeksi ja ovat heti hyödyllisiä
• Kasviruukku: maljakotila on yllättävän palkitseva, yksiseinäinen spiraali

Etsi valmiita malleja Printables.comista tai Thingiversesta. Useimmat viipalointiohjelmistot voivat tuoda STL- ja 3MF-tiedostoja suoraan. Ensimmäisiä tulosteita varten ei tarvitse suunnitella itse.

Yleiset ongelmat ja ratkaisut

Jokainen tulostimen omistaja törmää näihin ongelmiin. Tässä nopea ratkaisu kuhunkin:

Ensimmäinen kerros ei tartu

Syyt: alusta on liian kaukana suuttimesta, alusta ei ole puhdas tai alusta on liian kylmä.

Ratkaisut: tasoita alusta uudelleen ja tuo se lähemmäs. Puhdista tulostusalusta isopropanolilla. Nosta alustan lämpötilaa 5°C. Lisää viipalointiohjelmistossa reunus. Lasialustoilla ohut kerros liimapuikkoa toimii erinomaisesti.

Säikeet kappaleiden välissä

Syyt: retraktioasetukset ovat liian pienet, lämpötila on liian korkea tai filamentti on kosteaa.

Ratkaisut: suurenna retraktioetäisyyttä. Aloita suoravedolla arvosta 1mm ja Bowden-ratkaisulla arvosta 5mm. Laske suuttimen lämpötilaa 5°C:n portain. Kuivaa filamentti.

Vääntyminen, kulmat nousevat alustasta

Syyt: alusta jäähtyy epätasaisesti, ympäristön lämpötila on liian alhainen tai ABS-tulostimesta puuttuu kotelointi.

Ratkaisut: käytä reunusta. Nosta alustan lämpötilaa. Kotelointia vaativille materiaaleille käytä tarkoitukseen rakennettua tai valmistajan hyväksymää kotelointia, jossa on sopiva ilmanvaihto ja paloturvallisuus huomioitu. Älä koskaan improvisoi palavista suojista, kuten pahvista. Käytä mahdollisuuksien mukaan PLA:ta ABS:n tai PETG:n sijaan. Varmista, ettei veto osu tulostimeen.

Kerrosten siirtyminen, kerrokset siirtyvät äkisti sivuun

Syyt: hihnat ovat löysällä, tulostuspää osuu malliin tai askelmoottorit ylikuumenevat.

Ratkaisut: kiristä hihnat. Hidasta tulostusnopeutta. Varmista, ettei mikään estä fyysisesti tulostuspään liikettä. Tarkista, etteivät askelmoottorien ohjaimet ylikuumene, ja lisää tarvittaessa jäähdytystä.

Aliekstruusio, aukot, ohuet seinämät ja puuttuvat kerrokset

Syyt: osittainen tukos, filamentti jauhautuu tai lämpötila on liian alhainen.

Ratkaisut: tee kylmäveto. Kuumenna suutin, työnnä filamenttia sen läpi, jäähdytä suutin ja vedä filamentti ulos roskien poistamiseksi. Tarkista, onko ekstruuderin rattaassa filamenttisilppua. Nosta suuttimen lämpötilaa 5-10°C. Varmista, että filamentin kulkureitti on avoin ja kela pääsee purkautumaan vapaasti.

Mistä löydät 3D-malleja?

Kaikkea ei tarvitse suunnitella alusta asti. Näillä sivustoilla on miljoonia maksuttomia, valmiiksi tulostettavia 3D-malleja:

Printables (printables.com): Prusan ylläpitämä. Erinomainen laadunvalvonta, aktiivinen yhteisö ja hyvä haku. Täällä useimmat kokeneet makerit jakavat suunnitelmiaan.

Thingiverse (thingiverse.com): alkuperäinen palvelu. Valtava kirjasto, mutta haku on hidas ja monet suunnitelmat vanhentuneita. Kannattaa silti tarkistaa tiettyä esinettä etsiessä.

MakerWorld (makerworld.com): Bambu Labin alusta. Kasvaa nopeasti ja sisältää laadukkaita malleja. Monissa on valmiiksi määritetyt viipalointiprofiilit.

Thangs (thangs.com): hyvä hakukone, joka indeksoi useita alustoja samanaikaisesti.

Suunnittele omasi

Kun olet valmis tekemään omia osia:

Tinkercad (maksuton, toimii selaimessa): raahaa ja pudota -tyyppinen 3D-mallinnus. Täydellinen yksinkertaisiin toiminnallisiin osiin. Yllättävän tehokas, vaikka näyttää lasten työkalulta.

Fusion 360 (maksuton henkilökohtaiseen käyttöön): ammattitasoinen CAD-ohjelmisto. Oppimiskäyrä on jyrkkä, mutta mahdollisuudet ovat käytännössä rajattomat. Tähän siirryt, kun Tinkercad ei enää riitä.

OpenSCAD (maksuton): koodipohjainen 3D-mallinnus. Kirjoitat muotoja määrittäviä skriptejä. Ajatus on erikoinen, mutta ohjelmoijat pitävät siitä, ja se sopii erinomaisesti parametrisiin malleihin, joiden mittoja haluat muuttaa helposti.

Tulostimen ylläpito

Pieni määrä huoltoa pitää tulostimen toiminnassa ja ehkäisee useimmat tulostusvirheet:

Puhdista tulostusalusta ennen jokaista tulostusta. Sormenjäljet jättävät pinnalle öljyä, joka estää tarttumisen. Nopea pyyhintä isopropanolilla kestää viisi sekuntia ja ehkäisee monia epäonnistuneita ensimmäisiä kerroksia.

Tarkista hihnojen kireys kuukausittain. Hihnat venyvät ajan mittaan. Niiden pitää olla napakat ja antaa kevyesti näpäytettäessä pieni sointu, kuten kitarankieli. Liian löysät hihnat aiheuttavat mittavirheitä. Liian kireät kuluttavat laakereita ennenaikaisesti.

Voitele lineaarikiskot tai -tangot muutaman kuukauden välein. Pisara koneöljyä jokaiseen tankoon pitää liikkeen tasaisena. Älä käytä WD-40:tä, sillä se on liuotin eikä voiteluaine.

Vaihda suutin, kun tulostuslaatu heikkenee. Messinkisuuttimet kuluvat, erityisesti jos tulostat hankaavia filamentteja, kuten puukuitutäytteistä, hiilikuitu- tai pimeässä hohtavaa filamenttia. Uusi suutin maksaa $1-3 ja vaihtamiseen kuluu kaksi minuuttia. Pidä varasuuttimia saatavilla.

Päivitä laiteohjelmisto, kun valmistaja julkaisee päivityksiä. Ne sisältävät usein tulostuslaadun parannuksia, uusia ominaisuuksia ja virheenkorjauksia.

Mitä kannattaa opetella seuraavaksi?

Perusteet ovat nyt hallussa. Tästä harrastus syvenee:

• Moniväritulostus: AMS-yksiköillä eli Automatic Material System -järjestelmillä tai usean ekstruuderin kokoonpanoilla voit tulostaa useilla väreillä ja materiaaleilla yhdessä työssä. Tulokset ovat vaikuttavia.
• Toiminnallinen suunnittelu: opettele Fusion 360 ja ala suunnitella osia, jotka ratkaisevat todellisia ongelmia. Mukautettuja kiinnikkeitä, työkalutelineitä ja kodinkoneiden varaosia.
• Hartsitulostus: kun haluat pienoismallitasoisia yksityiskohtia, lisää kokoonpanoosi hartsitulostin. Oppimiskäyrä on FDM:stä erillinen mutta lyhyempi.
• Jälkikäsittely: hiominen, pohjamaalaus, maalaus ja asetoni-silottaminen, vain ABS:lle, voivat saada 3D-tulosteet näyttämään ruiskuvaletuilta osilta.
• Moniväriset upotukset: MosaicFlow- ja StackLab-työkalut voivat luoda kuvista kerrostettuja malleja, jotka sopivat täydellisesti värikkään 3D-tulostetun taiteen tai puisten upotusten tekemiseen.

Tulosta jotain

Tulostimesi on asennettu. Ensimmäinen PLA-kelasi on ladattu. Kalibrointikuution mitat olivat toleranssissa, ja riittävän lähelle pääseminen lasketaan.

Aloita jostain käytännöllisestä. Puhelintelineestä, kaapelijärjestäjästä tai koukusta sille esineelle, joka putoaa jatkuvasti seinältä. Tee sitten toinen. Ja vielä yksi. Opit ensimmäisestä kymmenestä tulosteestasi enemmän kuin katsomalla viittäkymmentä uutta YouTube-videota.

Ja kun ensimmäinen tulosteesi väistämättä epäonnistuu puolivälissä, niin käy, irrota se alustasta ja yritä uudelleen. Jokaisen makerin kierrätysastiassa on kasa epäonnistuneita tulosteita. Se on käytännössä jäsenmerkki.

Mukavia tulostushetkiä.