Pierwsze kroki z drukiem 3D: kompletny poradnik dla początkujących

Właśnie kupiono drukarkę 3D. Albo jest już złożona (masz szczęście), albo leży w pudełku ze stoma małymi śrubkami i instrukcją przypominającą opis montażu mebli napisany przez robota. Tak czy inaczej, za chwilę dołączysz do klubu osób, które bez namysłu mówią „po prostu to wydrukuję”, gdy potrzebują konkretnego wspornika, haczyka albo części zamiennej.

Druk 3D to najbardziej wciągające hobby dla twórców. W ciągu tygodnia będziesz drukować podstawki pod telefony i kostki kalibracyjne. W ciągu miesiąca zaczniesz projektować własne części do problemów, których nikt inny nie ma. W ciągu roku będziesz mieć co najmniej jedną drukarkę więcej, niż planowano. Ten poradnik przeprowadzi Cię od rozpakowania urządzenia do pierwszego udanego wydruku, przy jak najmniejszej frustracji.

Jeśli masz już za sobą nasz poradnik dla początkujących dotyczący grawerowania laserowego albo poradnik dla początkujących dotyczący frezowania CNC, format wyda się znajomy. To samo praktyczne podejście, tylko inna maszyna.

FDM czy żywica: wybierz swoją metodę

Istnieją dwa główne typy konsumenckich drukarek 3D, działające na zupełnie innych zasadach.

FDM (modelowanie metodą osadzania stopionego materiału)

Drukarki FDM topią filament z tworzywa sztucznego i układają go cienkimi warstwami, linia po linii, budując obiekt od dołu. Pomyśl o bardzo precyzyjnym pistolecie do kleju na gorąco zamontowanym na ramieniu robota.

Zalety: przystępna cena, duża objętość wydruku, ogromny wybór materiałów, niski koszt eksploatacji, względnie bezpieczna obsługa

Wady: widoczne linie warstw, wolniejsze drukowanie szczegółowych części, ograniczona rozdzielczość w porównaniu z żywicą

Najlepsze do: części funkcjonalnych, wsporników, obudów, dużych elementów dekoracyjnych, prototypów, zabawek, przedmiotów domowych

Żywica (SLA/MSLA)

Drukarki żywiczne wykorzystują światło UV do utwardzania ciekłej żywicy fotopolimerowej warstwa po warstwie. Ekran LCD lub laser odwzorowuje wzór każdej warstwy w kuwecie z ciekłą żywicą, która twardnieje w kontakcie ze światłem UV.

Zalety: niezwykła szczegółowość, gładkie powierzchnie, szybkie drukowanie małych obiektów, świetne rezultaty przy miniaturach

Wady: bałagan (ciekła żywica jest lepka i ma zapach), konieczność obróbki po wydruku (mycie i utwardzanie), mniejsza objętość robocza, żywica jest toksyczna przed utwardzeniem, potrzebne są dodatkowe środki ostrożności

Najlepsze do: miniatur, modeli biżuterii, modeli dentystycznych i medycznych oraz wszystkiego, co wymaga drobnych detali

Od czego zacząć?

Jeśli dopiero zaczynasz drukowanie 3D i zależy Ci na najbardziej wszechstronnym, wybaczającym błędy doświadczeniu, zacznij od FDM. To tańsza i bezpieczniejsza metoda, a krzywa uczenia się jest łagodniejsza. Drukarkę żywiczną można zawsze dodać później, gdy potrzebne będą bardzo drobne detale.

Ten poradnik koncentruje się przede wszystkim na druku FDM, ponieważ właśnie od niego zaczyna większość początkujących.

Materiały premium

DRUKUJ. WYCINAJ. RZEŹB.

• Wiele formatów (SVG, DXF, PNG)
• Projekty przetestowane na maszynach
• Licencje komercyjne

Przeglądaj ponad 9000 projektów

Sponsorowane przez PrintCutCarve.com

Wybór pierwszej drukarki FDM

Rynek bardzo się rozwinął. Wydajną drukarkę 3D można kupić za mniej niż $200. Oto podział na główne kategorie:

Przewodnik po filamentach

Filament to plastikowy drut podawany do drukarki FDM. Jest nawinięty na szpule, zwykle po 1kg. Dwie standardowe średnice to 1.75mm (najczęściej spotykana) i 2.85mm (rzadziej spotykana; sprawdź specyfikację drukarki). Oto materiały, których rzeczywiście będziesz używać:

Zacznij od PLA

PLA (kwas polimlekowy) pochodzi ze skrobi kukurydzianej i jest najłatwiejszym filamentem do drukowania. Niewiele się odkształca, niezawodnie trzyma się stołu, drukuje w niższych temperaturach i jest dostępny w każdym wyobrażalnym kolorze. Nie jest najmocniejszym ani najbardziej odpornym na ciepło tworzywem, ale w przypadku 80% tego, co wydrukujesz, PLA sprawdzi się idealnie.

Kiedy przejść na PETG

PETG to praktyczny krok naprzód względem PLA. Lepiej znosi ciepło (PLA mięknie w rozgrzanym samochodzie, a PETG nie) i jest bardziej odporny na uderzenia. Nie można wnioskować o możliwości kontaktu z żywnością wyłącznie na podstawie PETG lub dyszy ze stali nierdzewnej: konkretny filament musi być certyfikowany do zamierzonego kontaktu, drukarka musi korzystać z czystych, kompatybilnych elementów, a projekt części, sposób jej czyszczenia i warunki użytkowania muszą być zgodne z zaleceniami producenta. PETG nieco bardziej nitkuje niż PLA, ale nadal jest bardzo łatwy w użyciu. Używaj go do części funkcjonalnych, które mają długo służyć.

ABS: tylko jeśli go potrzebujesz

ABS wymaga drukarki z obudową (w otwartym powietrzu mocno się odkształca), wydziela opary, których nie należy wdychać, i jest ogólnie bardziej wymagający. Jest jednak wytrzymały, odporny na ciepło i dobrze poddaje się wygładzaniu acetonem. Jeśli tworzysz części, które muszą przetrwać pod maską samochodu albo w zmywarce, ABS jest odpowiednim materiałem. W przeciwnym razie odłóż go do czasu, aż nabierzesz wprawy w pracy z PLA i PETG.

TPU: materiał elastyczny

TPU drukuje się jak wyciskanie pasty do zębów przez dyszę. Drukowanie jest wolne, wymagany jest ekstruder z napędem bezpośrednim (nie z rurką Bowdena), a materiał może być kapryśny. Rezultaty są jednak naprawdę przydatne: etui na telefony, mocowania tłumiące drgania, uszczelki i elastyczne zawiasy. Warto z nim poeksperymentować po opanowaniu sztywnych filamentów.

Oprogramowanie slicera: tu dzieje się magia

Drukarka 3D nie rozumie bezpośrednio plików modeli STL ani 3MF. Potrzebujesz slicera, który przekonwertuje model 3D na G-code: instrukcje warstwa po warstwie, których przestrzega drukarka.

Popularne slicery

Cura (bezpłatny): najpopularniejszy slicer. Stworzony przez firmę Ultimaker, działa z niemal każdą drukarką. Ma ogromną bibliotekę presetów i ekosystem wtyczek. Świetnie nadaje się dla początkujących, ponieważ oferuje presety dla prawie każdej kombinacji drukarki i filamentu.

PrusaSlicer (bezpłatny): doskonały slicer od Prusy. Ma przejrzysty interfejs, dobre ustawienia domyślne i nieco bardziej zaawansowane funkcje niż Cura. Mimo nazwy działa z każdą drukarką.

Bambu Studio (bezpłatny): jeśli masz drukarkę Bambu Lab, ten slicer został stworzony właśnie dla niej. Bazuje na PrusaSlicerze i zawiera optymalizacje specyficzne dla Bambu.

OrcaSlicer (bezpłatny): odgałęzienie Bambu Studio działające ze wszystkimi drukarkami. Szybko zyskuje popularność. Oferuje świetne wsparcie dla wielu materiałów i narzędzia kalibracyjne.

Najważniejsze ustawienia slicera

Na początku największe znaczenie mają następujące ustawienia:

Wysokość warstwy: grubość każdej drukowanej warstwy. Standardowa wartość to 0.2mm. Użyj 0.12mm dla drobnych detali i 0.28mm dla szybkich wersji roboczych. Mniejsze warstwy oznaczają gładsze powierzchnie, ale dłuższy czas drukowania.

Wypełnienie: wewnętrzny wzór i gęstość wypełnienia. 15-20% wystarcza w przypadku większości wydruków. Użyj 100% dla maksymalnej wytrzymałości. Popularne wzory to siatka, gyroid (najmocniejszy przy obciążeniach) i lightning (szybki, zużywa minimalną ilość materiału).

Prędkość druku: szybkość poruszania się głowicy drukującej. Zacznij od ustawień domyślnych slicera (zwykle 50-80mm/s dla PLA). Szybciej nie zawsze znaczy lepiej. Przy dużych prędkościach jakość spada, chyba że drukarka została do nich zaprojektowana.

Podpory: tymczasowe konstrukcje podtrzymujące nadwieszone części modelu. Slicer dodaje je automatycznie, gdy są potrzebne. Po wydrukowaniu odłamuje się je. Podpory drzewiaste łatwiej usunąć niż podpory siatkowe.

Przyczepność do stołu: brim (cienki pierścień wokół podstawy) pomaga utrzymać części na stole. Użyj go w przypadku wysokich, wąskich wydruków albo elementów o małej podstawie. Raft (gruba platforma pod spodem) przydaje się, gdy nic innego nie działa, ale powoduje marnowanie materiału.

Pierwszy wydruk: kostka kalibracyjna, a potem coś użytecznego

Krok 1: wypoziomuj stół

Niektóre drukarki poziomują stół automatycznie. Jeśli Twoja tego nie robi, musisz ręcznie wyregulować stół tak, aby dysza znajdowała się w tej samej odległości od niego we wszystkich czterech narożnikach i na środku. W większości drukarek stosuje się metodę przeciągania papieru: wsuń zwykłą kartkę między dyszę a stół i reguluj, aż wyczujesz lekki opór. Kartka nie może się ani ciągnąć, ani swobodnie przesuwać. Ma stawiać delikatny opór.

Ten krok ma kluczowe znaczenie. Jeśli stół nie jest wypoziomowany, pierwsza warstwa nie będzie się prawidłowo trzymać i cały wydruk się nie powiedzie.

Krok 2: wydrukuj kostkę kalibracyjną

Pobierz kostkę kalibracyjną 20mm z dowolnego serwisu z modelami 3D (Printables, Thingiverse i MakerWorld mają takie modele). Potnij ją przy użyciu domyślnych ustawień PLA. Wydrukuj ją.

Ta kostka pokazuje, czy drukarka zachowuje dokładność wymiarową. Zmierz ją suwmiarką. Każdy bok powinien mieć 20.00mm. Jeśli wymiar różni się o więcej niż 0.2mm, trzeba wyregulować ustawienie kroków na mm (zwykle znajduje się ono w menu firmware drukarki).

Krok 3: wydrukuj coś użytecznego

Teraz wydrukuj coś, czego rzeczywiście będziesz używać. Oto dobre pomysły na pierwszy prawdziwy projekt:

• Podstawka pod telefon: prosta geometria, praktyczna, drukowanie zajmuje 1-2 godziny
• Klips/organizer do kabli: mały, szybki i rozwiązuje realny problem
• Organizer do szuflady: kształty pudełkowe wybaczają błędy i od razu są użyteczne
• Doniczka: drukowanie w trybie wazonu jest zaskakująco satysfakcjonujące (spirala z pojedynczą ścianką)

Przeszukaj Printables.com albo Thingiverse w poszukiwaniu gotowych modeli. Większość oprogramowania do slicingu może bezpośrednio importować pliki STL i 3MF. Przy pierwszych wydrukach nie trzeba niczego projektować.

Typowe problemy i rozwiązania

Każdy posiadacz drukarki 3D napotyka te problemy. Oto szybkie rozwiązanie każdego z nich:

Pierwsza warstwa nie chce się przykleić

Przyczyny: stół znajduje się zbyt daleko od dyszy, stół jest brudny, stół ma zbyt niską temperaturę.

Rozwiązania: ponownie wypoziomuj stół (ustaw go bliżej). Wyczyść płytę roboczą alkoholem izopropylowym. Zwiększ temperaturę stołu o 5°C. Dodaj brim w slicerze. W przypadku szklanych stołów cienka warstwa kleju w sztyfcie działa cuda.

Nitkowanie (cienkie włókna między częściami)

Przyczyny: zbyt niskie ustawienia retrakcji, zbyt wysoka temperatura, wilgotny filament.

Rozwiązania: zwiększ odległość retrakcji (zacznij od 1mm przy napędzie bezpośrednim i 5mm przy rurce Bowdena). Obniżaj temperaturę dyszy stopniowo, o 5°C za każdym razem. Wysusz filament.

Odkształcanie (narożniki odrywają się od stołu)

Przyczyny: stół stygnie nierównomiernie, temperatura otoczenia jest zbyt niska, brak obudowy przy ABS.

Rozwiązania: użyj brimu. Zwiększ temperaturę stołu. W przypadku materiałów wymagających obudowy użyj specjalnie do tego przeznaczonej lub zatwierdzonej przez producenta obudowy z odpowiednią wentylacją i zabezpieczeniami przeciwpożarowymi; nigdy nie improwizuj, stosując palne osłony, takie jak karton. Jeśli to możliwe, użyj PLA zamiast ABS/PETG. Upewnij się, że na drukarkę nie wieją przeciągi.

Przesunięcia warstw (warstwy nagle się przesuwają)

Przyczyny: luźne paski, głowica uderza w model, silniki krokowe się przegrzewają.

Rozwiązania: napręż paski. Zmniejsz prędkość druku. Upewnij się, że nic fizycznie nie blokuje ruchu głowicy. Sprawdź, czy sterowniki silników krokowych się nie przegrzewają (w razie potrzeby dodaj chłodzenie).

Niedostateczna ekstruzja (szczeliny, cienkie ścianki, brakujące warstwy)

Przyczyny: częściowe zatkanie, ścieranie filamentu, zbyt niska temperatura.

Rozwiązania: wykonaj przeciąganie na zimno (rozgrzej dyszę, przepchnij filament, schłodź go i wyciągnij, aby usunąć zanieczyszczenia). Sprawdź, czy na zębatce ekstrudera nie ma opiłków filamentu. Zwiększ temperaturę dyszy o 5-10°C. Upewnij się, że ścieżka filamentu jest drożna, a szpula może się swobodnie rozwijać.

Gdzie znaleźć modele 3D

Nie musisz projektować wszystkiego od zera. Te serwisy oferują miliony bezpłatnych modeli gotowych do druku:

Printables (printables.com): prowadzony przez Prusę. Doskonała kontrola jakości, aktywna społeczność i świetna wyszukiwarka. To właśnie tutaj większość doświadczonych twórców udostępnia swoje projekty.

Thingiverse (thingiverse.com): oryginalna platforma. Ma ogromną bibliotekę, ale wyszukiwarka działa wolno, a wiele projektów jest nieaktualnych. Nadal warto tam zaglądać w poszukiwaniu konkretnych przedmiotów.

MakerWorld (makerworld.com): platforma Bambu Lab. Szybko się rozwija i oferuje wysokiej jakości modele. Wiele z nich zawiera wstępnie skonfigurowane profile slicera.

Thangs (thangs.com): dobra wyszukiwarka indeksująca jednocześnie wiele platform.

Projektowanie własnych modeli

Gdy będziesz gotowy na tworzenie niestandardowych części:

Tinkercad (bezpłatny, działający w przeglądarce): modelowanie 3D metodą przeciągania i upuszczania. Idealne do prostych części użytkowych. Mimo wyglądu narzędzia dla dzieci jest zaskakująco wszechstronne.

Fusion 360 (bezpłatny do użytku osobistego): profesjonalny CAD. Ma stromą krzywą uczenia się, ale ogromne możliwości. To kolejny etap, gdy Tinkercad przestaje wystarczać.

OpenSCAD (bezpłatny): modelowanie 3D oparte na kodzie. Piszesz skrypty definiujące kształty. To nietypowa koncepcja, ale programiści ją uwielbiają, a narzędzie świetnie nadaje się do projektów parametrycznych, w których wymiary mają być łatwe do zmiany.

Konserwacja drukarki

Odrobina konserwacji pozwala drukarce działać płynnie i zapobiega większości nieudanych wydruków:

Czyść płytę roboczą przed każdym wydrukiem. Odciski palców pozostawiają tłuszcz, który pogarsza przyczepność. Szybkie przetarcie alkoholem izopropylowym trwa pięć sekund i zapobiega wielu problemom z pierwszą warstwą.

Sprawdzaj naprężenie pasków co miesiąc. Paski z czasem się rozciągają. Powinny być napięte i wydawać lekki dźwięk przy szarpnięciu, jak struna gitary. Zbyt luźne powodują niedokładność wymiarową. Zbyt mocno napięte przyspieszają zużycie łożysk.

Smaruj prowadnice liniowe lub pręty co kilka miesięcy. Kropla oleju maszynowego na każdym pręcie zapewni płynny ruch. Nie używaj WD-40 (to rozpuszczalnik, a nie środek smarny).

Wymieniaj dyszę, gdy jakość wydruku spada. Mosiężne dysze się zużywają, szczególnie przy drukowaniu filamentami ściernymi (z domieszką drewna, włókna węglowego lub świecącymi w ciemności). Nowa dysza kosztuje $1-3, a jej wymiana zajmuje dwie minuty. Warto mieć zapasowe egzemplarze.

Aktualizuj firmware, gdy producent udostępnia nowe wersje. Często zawierają poprawki jakości druku, nowe funkcje i poprawki błędów.

Czego nauczyć się dalej

Masz już podstawy. Oto obszary, w których hobby staje się jeszcze ciekawsze:

• Drukowanie wielokolorowe: moduły AMS (Automatyczny system materiałów) lub konfiguracje z wieloma ekstruderami pozwalają drukować w wielu kolorach i z wielu materiałów w ramach jednego zadania. Rezultaty robią wrażenie.
• Projektowanie funkcjonalne: naucz się Fusion 360 i zacznij projektować części rozwiązujące rzeczywiste problemy. Niestandardowe wsporniki, uchwyty na narzędzia, części zamienne do urządzeń.
• Drukowanie żywiczne: gdy potrzebne są detale jakości miniatur, dodaj do zestawu drukarkę żywiczną. Krzywa uczenia się jest inna niż w przypadku FDM, ale krótsza.
• Obróbka po wydruku: szlifowanie, gruntowanie, malowanie i wygładzanie acetonem (tylko ABS) mogą sprawić, że wydruki 3D będą wyglądać jak części formowane wtryskowo.
• Wielokolorowe intarsje: narzędzia takie jak MosaicFlow i StackLab mogą generować warstwowe projekty na podstawie obrazów — idealne do tworzenia kolorowych dzieł sztuki drukowanych w 3D lub drewnianych intarsji.

Wydrukuj coś

Drukarka jest skonfigurowana. Pierwsza szpula PLA jest załadowana. Kostka kalibracyjna mieści się w tolerancji (wystarczająco blisko też się liczy).

Zacznij od czegoś praktycznego. Podstawka pod telefon, organizer na kable, haczyk do rzeczy, która ciągle spada ze ściany. Potem wydrukuj kolejny przedmiot. I następny. Z pierwszych dziesięciu wydruków nauczysz się więcej niż z oglądania kolejnych pięćdziesięciu filmów na YouTube.

A gdy pierwszy wydruk nieuchronnie nie powiedzie się w połowie (tak będzie), po prostu zeskrob go ze stołu i spróbuj ponownie. W pojemniku na odpady każdego twórcy leży stos nieudanych wydruków. To właściwie odznaka członkowska.

Gdy będziesz mieć za sobą kilka wydruków, spróbuj zamienić zdjęcie lub logo w projekt gotowy do druku za pomocą MosaicFlow lub StackLab. Oba narzędzia generują warstwowe pliki gotowe do użycia przez maszynę na podstawie obrazu w kilka minut.

Udanej pracy twórczej.