Опорные структуры и ориентация детали
Чаще всего среди структурных элементов FFF-деталей встречаются отвесы.
Отвесы образуются, когда печатаемый слой только частично опирается на предыдущий. Примерами отвесов также могут быть наклонные стенки или криволинейные поверхности.
При печати отвеса с углом наклона относительно горизонтали в 45° или менее, он может провисать, поэтому для поддержки требуется расположить под ним опору (как показано на Рисунке 11.1).
Опоры позволяют выполнять точную печать отвесных элементов, угол отвеса которых преодолел порог в 45° (Рисунок 11.2). Недостаток состоит в том, что опору необходимо удалять, что может повредить поверхность детали. Применение растворимых опор несколько облегчает эту проблему. Расположение опор и их количество напрямую зависит от ориентации детали.
Азы работы с опорами при FFF-печати
Давайте рассмотрим в качестве примера печать букв Y, H, и T при помощи технологии FFF-печати (см. Рисунок 11.3).
«Рожки» буквы Y можно печатать без опоры. Не смотря на то, что они расходятся в разные стороны, опора им не требуется, так как они наклонены на угол до 45°.
Печать буквы Н несколько сложнее, но, если длина центральной перемычки до 10 мм, ее тоже можно печатать без опоры, и она не провиснет. А вот если длина моста больше 10 мм - опора все же понадобится. В нашем примере длина центральной перемычки больше 10 мм, поэтому здесь опора нужна.
«Рожкам» буквы Т определенно необходима опора. Они ни с чем не соединяются, и материал без опоры будет просто спадать вниз. В некоторых случаях короткие консольные элементы все-таки могут печататься без опоры, но их размер не должен превышать 3 мм.
На рисунке 11.4 показан результат печати буквы Т без опоры. Элемент значительно просел, и теперь требует длительной пост-печатной обработки.
Некоторые геометрии вообще не требуют опор по всей своей структуре. В основном это касается криволинейных поверхностей (так как их угол постоянно меняется). Размещая опоры выборочно, только там, где это необходимо, вы сэкономите время и затраты на печать. Арке, изображенной на Рисунке 11.5, для точной печати необходимы всего лишь несколько опор, расположенные в правильных местах (где угол наклона меньше 45°).
Типы опор в FFF-печати
В FFF-печати существует 3 вида опор: растворимые, древообразные и гармошкообразные (Рисунок 11.6).
FFF-принтеры с двумя печатающими головками способны печатать опоры из материала, растворяемого водой или химическими растворами. Преимущество таких опор заключается в том, что процесс снятия опоры значительно упрощается и поверхности после снятия остается гладкой (Рисунок 11.7). Использование растворимых опор влекут за собой увеличение расходов на материал опоры.
Если вы остановились на печати растворимой опоры, следует позаботиться о хорошей адгезии слоев материалов основной печати и опоры. Самыми распространенными сочетаниями материала растворимой опоры и основного материала печати является PLA с PVA (растворяется в теплой воде), и ABS с HIPS (растворяется в соединении 1:1 (R)-(+)- дипентена (Limonene) и изопропилового спирта (isopropyl alcohol).
Гармошкообразная опора, (названная так из-за своей формы) - самый распространенный вид опоры для принтеров с одной печатающей головкой. Она хорошо подходит для FFF-печати в силу простоты своей геометрии. Однако на нее требуется больше материала, что увеличивает стоимость печати.
Древообразная структура опоры менее популярна, но все же используется в некоторых принтерах. Ее преимущество заключается в меньшем контакте с печатным образцом, и. соответственно, в лучшем качестве поверхности детали. А недостатком является то, что она дает меньшую устойчивость, что делает ее неприменимой к печати сложных деталей, где вопрос опоры очень важен. Растворимая опора всегда обеспечивает лучшее качество поверхности контакта, но ее использование увеличивает расходы и время печати. Лучше всего, чтобы решение о выборе подходящего типа опоры принимал оператор, исходя из возможностей печати.
Программы для разбивки на слои генерируют опоры, основываясь на ориентации детали.
При выборе ориентации детали важно помнить, что самое лучшее качество имеют поверхности, обращенные вверх, и поверхности, контактировавшие с рабочей платформой.
Основное требование состоит в применении опор (нерастворимых) - это их повреждающее воздействие на поверхность печатного образца. Для зачистки применяются различные виды пост-печатной обработки.
Как правило, конструкторы ставят приоритет точности печати выше требования использования опор. Ведь уменьшение их количества сократит расходы на печать, но, если не поставить их в необходимых местах, качество печати сильно пострадает.
Мосты
Единственным исключением, касающимся необходимости опор в FFF-печати, являются мосты. Мосты в FFF-печати появляются, когда необходимо выполнить печать между двумя опорами или опорными точками. Когда для печати первого слоя не ставится опора (ее не на чем разместить), необходимо печатать мост, в таких местах материал может провисать.
Рисунок 11.8 иллюстрирует печать методом FFF нескольких мостов с увеличением пролета. Мосты часто возникают в верхнем слое (или крышке) полых деталей наподобие корпуса. Также, на длину печатаемого моста влияет и материал. Как правило, при печати методом FFF мостам не требуются опоры, если их длина менее 10 мм.
