Январь 10

Приводим Prism Mini v2 в порядок. Первые улучшения.

И так — ранее я не слегка так покритиковал «качественный» 3D принтер от отечественного производителя, обладающий качеством похуже некоторых китайских конструкторов при в разы бОльшей стоимости. Тем не менее, отступать от сложностей мне непривычно и пришлось взяться за доработки подобного недоразумения.

Сначала взамен штатного фидера Bulldog был установлен B2D by @Xolodny с трубкой боуден внутренним диаметром 1.9 мм.

При этом, при снятии подающего барабана (шестерни) со штатного фидера чуть не был угроблен шаговый двигатель. Для чего производителем этот узел был «посажен» на фиксатор резьбы — я не пойму. Снять шестерню удалось только с применением пилы по железу и напильника по чугунию.

Качество и стабильность печати с B2D возросло, но все-равно несколько недотягивало до желаемого.

В качестве следующего апгрейда был установлен опытный экземпляр T-direct , с которым принтер наконец-то запечатал.

Качество отпечатков с ходу получилось почти на «отлично».

Естественно, что этот фидер прибавил свою сотню грамм к весу эффектора, что не могло совсем уж не сказаться на возможностях аппарата — на ускорениях, с которыми была возможна печать на bowden-подаче, принтер начал дребезжать и трястись, а штатные магниты и пружины удерживали «голову» на пределе своих возможностей.

Именно с этим фидером я впервые попробовал экспериментировать с печатью полноразмерных изделий во весь стол и заметил неудовлетворительную укладку первого слоя в паре мест. При перезапуске калибровки со снижением скорости, не с первого раза я заметил, что при сканировании поверхности стола (построении сетки) как раз в месте неровной укладки эффектор перекашивало — в положении эффектора между колонн B и C от каретки C начинало отрывать тягу от магнита. Виной тому был и пусть и небольшой дополнительный вес эффектора, но и явный дефект магнита на каретке — он и удерживал тягу слабее, и сам был какой-то подстертый (шар по лунке в магните со «слизанными» краями просто «гулял»).

Так как принятое конструкторами-разработчиками аппарата решение с моей точки зрения выглядело слегка сомнительным, решено было переделать подвес эффектора полностью:

  • с изготовлением новых кареток с исправленной непараллельностью ремней из-за различных размеров приводного и холостого шкивов на колоннах, с нормальной же фиксацией на них ремней;
  • с переносом магнитов на тяги, а шаров — на каретки и эффектор.

Поехали!

Одним из пунктов «доделок» принтера было поставлено условие изготовления посильной части деталей на нем же.

Шаг 1: меняем штатное латунное сопло на закаленное или с сапфировым наконечником

Шаг 2:

Печатаем из Total-GF30 (стеклонаполненный полиуретан) от Filamentarno наконечники для тяг под трубки наружным диаметром 8 мм и сдвоенные магниты диаметром 10 и высотой 6 мм без «лунок» и центрального отверстия. Выбор наконечников обусловлен эластичностью, прочностью и термостойкостью материала:

Шаг 3:

Нарезаем из алюминиевой трубки 8х1 мм тяги длиной 112-125 мм и обрабатываем торцы от заусенцев надфилем. Для резки я использовал труборез. Длина трубки 112 мм будет соответствовать сохранению оригинальной длины тяг 150 мм, но меня этот вариант не устроил, мне оказалось предпочтительней лишиться пары сантиметров высоты печати ради увеличенной жесткости подвеса эффектора в крайних положениях.

Шаг 4:

Вклеиваем трубки и сдвоенные магниты в наконечники. Для зажима в струбцине на концы тяг я поставил еще по третьему магниту (наконечники спроектированы так, чтобы от их края до плоскости магнита оставался 1 мм глубины). Для вклейки я использовал полиуретановый клей PUR 501, но можно и эпоксидный. Так как при полимеризации PUR 501 увеличивается в объеме, я имел возможность с удивлением удостовериться в «дырявости» напечатанных из пластика Total-GF30 изделий — через неплотности стенок протек клей и следующие наконечники я печатал с увеличенной на 10% подачей прутка.

Шаг 5:

Пока склеиваются наконечники, ставим на печать фрикционные шайбы-«лунки» для наконечников. Для этого я использую или ABS-MAX или поликарбонат, первый материал сам по себе достаточно скользкий, второй с использованием капельки масле в пятне контакта со стальным шаром показывает изумительную износостойкость и стабильность размера на моем другом дельта-принтере. Печать шла слоем 0.1 мм для первого слоя, 0.05 мм для последующих. T-direct справился отменно. С bowden-подачей подобного качества (точности) без наплывов достичь гораздо затруднительнее.

Шаг 6:

Вставляем антифрикционные шайбы в приклеенные наконечники тяг (отчасти то, для чего мне была необходима эластичность Total-GF30).

Шаг 7:

Печатаем каретки и фиксаторы ремней на башнях A, B, C. Для изготовления деталей был принят материал PP-GF от компании Novaprint3D, обладающий необходимой прочностью и межслойной адгезией (в разы выше, чем у ABS), а также отличной теплостойкостью на уровне 140…145 С. Выбор материала сделан из-за последующего устройства термокамеры на реконструируемом принтере. Печать велась на Tough-steel на перфоборде. БФ-2, — единственный адгезив, на котором успешно печатается PP-GF, в условиях дома я предпочитаю не использовать из-за его вредности при нагреве. Фото деталей, к сожалению, не сделал (уже спешил). Процесс и параметры печати на видео ниже:

Шаг 8:

Устанавливаем металлические шары. Так как в оригинальных тягах шары оказались припаяны (вот те на…), повторное использование их было невозможным. Для целей работы из загашника были извлечены шары диаметром 13 мм с ножкой и резьбой М5х15 мм.

С эффектора с помощью дрели и сверла на 4 мм были демонтированы магниты (высверлены центральные алюминиевые заклепки) и метчиком М5 на месте отверстий под заклепки нарезана резьба, в которую на фиксаторе резьбы были вкручены шары (у двух пришлось укоротить резьбу, т.к. упирались в вентиляторы обдува).

В каретки шары также были установлены и зафиксированы гайками с нейлоновой вставкой на М5.

Шаг 9:

Демонтируем каретки и устанавливаем взамен их новые и собираем принтер. Видео работы в сборе — ниже (принтер печатает следующую деталь для своего апгрейда):

P.S.: STL-файлы наконечников, проставочных шайб, кареток и фиксаторов ремней можно скачать ЗДЕСЬ

Май 10

Стеклонаполненный полипропилен PP-GF от компании Novaprint3d

Вот ЗДЕСЬ я упоминал этот материал.

Отчитаюсь о первом опыте печати.

Традиционно, действующие лица:

  1. Катушка стеклонаполненного полипропилена PP-GF от компании Novaprint3D

2. Кубик-выручатель Tough-steel. Безотказный, всеядный и надежный. А еще тяжелый для своих лилипутских габаритов.

Пруток заправлен, модель фидера B2D в моей редакции (все никак не соберусь исходники здесь выложить) загружена в слайсер

Параметры печати:

  • сопло 260 °С ;
  • стол 145 °С;
  • сопло 0.6;
  • слой 0.2 мм первый;
  • скорости — 60 мм/с периметры, низ, крышка, 100 мм/с заполнение;
  • адгезия — 3D лак-спрей.

Печать началась, было уложено несколько слоев, но из-за высокой температуры стола их сильно «месило».

Стекло было отмыто и на слегка разогретое нанесен другой адгезив — раствор клея БФ-2 в изопропиловом спирте 1:10, формирующий при нагревании тонкую пленку.

Параметры слайсера были изменены на следующие:

  • сопло 240 °С ;
  • стол 135 °С;
  • сопло 0.6;
  • слой 0.2 мм первый;
  • скорости — 60 мм/с периметры, низ, крышка, 100 мм/с заполнение;
  • адгезия — раствор БФ-2 в изопропаноле;
  • разглаживание;
  • ретракт 2 мм на скорости 60 мм/с;
  • закрытая термокамера +65 °С.

Все детали без проблем были напечатаны с первой попытки. На фото они представлены со снятым бримом и удаленными поддержками.

У некоторых из продвинутых-звездатых «гуру» с одного из отечественных 3D-ресурсов этот материал не клеился к столу, я же — едва смог оторвать детали от холодного стола, поддевал и фактически отрезал их шпателем. Брим не нужен. Рафт не нужен. Отрывается деталь с таким усилием, что фрагменты первого слоя остаются на столе (см. сверху нижеследующей фотографии):

Усадка отсутствует. Коробление отсутствует — температура кристаллизации полимерной матрицы, с заверений автора, как раз около +65 °С , чему и соответствовала температура термокамеры.

Свариваемость слоев — превосходная, если не абсолютная. Превышает таковую у PETG и, по субъективным впечатлениям, сравнима с модифицированным PC. Столбик фиксатора рычага прижима (самая правая деталь на вышестоящих фото) пальцами не отломать — гнет саму деталь.

Твердость — невысокая, несколько ниже таковой у большинства PETG, материал легко обрабатывается.

Прочность на разрыв — около 50 МПа (по данным автора композита).

Жесткость в холодном состоянии приемлемая. Превышает таковую у чистого ABS. В нагретом свыше +65 °С материал становится более упругим-податливым и размягчается примерно при +140 °С (надо бы автору провести испытания на размягчение по Вика, композитный наполнитель должен внести свою лепту в части улучшения физических свойств). При использовании нагруженных деталей из этого материала при повышенных температурах надо учитывать данное свойство базового материала — полипропилена.

Боковая поверхность — фактурная. Выглядит отлично. Включение разглаживания было излишним — образовались наплывы по краям детали, которые пришлось срезать.

Поддержки привариваются при этих параметрах печати сильно и тяжело удаляются — вспомнил недобрыми словами свои первые опыты с PETG.

Механообработка — хорошая. Режется и сверлится отлично, шлифуется с затруднениями (полипропилен вязок, скользок, а стеклонить вносит свою лепту).

Филамент достаточно скользкий и требователен к качеству узла подачи прутка. На китайских клонах Titan’а случается недоэкструзия. Я использую B2D с 40-казубыми стальными шестернями подачи диаметром 11 мм.

Вот как-то так. Материал отличный, со своими нюансами, но для конструкционных деталей — это будет отличный выбор. Для нагруженных деталей с температурой эксплуатации выше +65 °С изделия следует применять с осторожностью, материал склонен к деформации и малой устойчивости к статическим нагрузкам.

Май 9

Возможная альтернатива Ultran. Проба любопытного полиамидного композита

Вот ЗДЕСЬ я писал отзыв об одном небольшом стартапе.

Руки несколько дней назад до того самого полимера дошли, как раз и деталь подходящая попалась.

Участники теста:

  1. Мой лилипут собственной разработки, возможности которого приятно удивляют — Tough Steel v1.1

Из текущих доработок:

  • установлена высокотемпературная (до 250 °С кратковременно) силиконовая грелка 200х200 мм 500 Вт 230 В;
  • установлен обдув;
  • электроника переведена на 24 В;
  • внутренние детали узла подъема стола выполнены из поликарбоната PC.

2. Катушка полиамида из записи по ссылке в начале поста.

Коротко: стеклонаполненный (30%) полиамид PA6 с модификаторами. Вот о них и попозже.

Моделируем необходимую деталь

Ставим на печать со следующими параметрами:

  • сопло 295 °С ;
  • стол 140 °С;
  • сопло 0.4;
  • слой 0.3 мм первый, 0.15 мм последующие;
  • скорости — 60 мм/с периметры, низ, крышка, 80 мм/с заполнение;
  • адгезия — 3D лак-спрей.

При таких параметрах я печатаю нативным нейлоном. Температура сопла откалибрована по поверенному контактному термометру. Температура на стекле на 8-10 °С ниже, чем по показаниям термистора.

Первая, вторая и третья печати заканчивались на высоте 1.6-2.1 мм из-за коробления. Из-за размера детали почти во всю область печати по XY кайма была всего в 1 мм.

Температура стола была поднята до 160 °С, сопла — уменьшена до 280 °С и деталь снова была отправлена на печать. Камеру сверху открыл, дабы не перегреть ремни (при такой температуре стола внутри становится >100 °С при закрытой камере).

Утром получил такой вот результат:

Успешная печать №1

Коробления нет. Много прижогов. Пласть желтая, даже почти коричневая. Поддержки пришлось бы вырезать дремелем. Боковая поверхность свидетельствовала о перегреве (волнистая). Сама деталь — крайне прочная. Руками сломать не удалось (пальцы больно).

При печати был сильный запах чего-то наподобие жженого полипропилена (как от «утюга» для пайки PPRC-труб).

Деталь по причине откровенно похабного внешнего вида была отложена в сторону как памятник.

Сам пруток ОЧЕНЬ абразивный. Вот фото, во что превратилось сопло из нержавеющей стали после этой печати:

Вместо 0.4 мм тут все 0.8. И как только через такой брандспойт деталь допечататься успела? Этим, наверное, и объясняется плохой внешний вид боковых стенок завершающей трети печати.

Сопло было заменено на закаленное и предпринята вторая попытка печати.

Попытка №2:

  • сопло 255 °С ;
  • стол 140 °С;
  • сопло 0.6;
  • слой 0.3 мм, первый слой — с «поджатием» на 0.1 мм (фактически толщина 0.2 мм с соответствующей переэкструзией);
  • скорости — 60 мм/с периметры, низ, крышка, 80 мм/с заполнение;
  • адгезия — 3D лак-спрей.

Печать была начата нормально и оставлена на ночь. «Поджоги» остались, но было их заметно меньше. Неприятный запах не совсем ушел.

Боковая поверхность получилась матово-белой, пласть — желтой с редкими прижогами. Мануального воздействия деталь не пережила — после умеренного усилия отломились боковые стенки. Фото не сохранилось. Деталь снялась с куском стекла.

Зеркало было утилизировано и заменено (спасибо OBI). Деталь была отправлена на третью попытку со следующими настройками:

  • сопло 250 °С ;
  • стол 135 °С;
  • сопло 0.6;
  • слой 0.3 мм первый, 0.15 мм последующие;
  • скорости — 40 мм/с периметры, низ, крышка, 60 мм/с заполнение;
  • адгезия — 3D лак-спрей.

Первый слой начал укладываться без прижогов, скорость снизил до 80% и оставил на ночь. Результат на фото ниже:

Волосатость стенок может объясняться как и увлажнением материала, так и отключением режима комбинга в слайсере, а также тем, что на низких скоростях перемещения не происходит отрыва пластика от сопла, а наоборот — идет еще и подтягивание. В пользу этой версии может свидетельствовать меньшее подтекание пластика при перемещениях по основной пласти детали.

Деталь получилась прочной (не хрустит при приложении усилий), волосья были отрезаны и деталь установлена на предназначенное ей место:

Выводы — их есть у меня.

Плюсы:

  • прочность (полиамид, все-таки);
  • теплостойкость;
  • твердость;
  • химическая стойкость (опять же — полиамид в базе);
  • отличная свариваемость;
  • низкое коробление — не знаю, в плюс это или в минус, т.к. используемые мной параметры печати недостижимы большинством из распространенных 3D-принтеров.

Минусы:

  • диапазон настроек печати очень узкий и требует подбора и калиброванных средств измерений;
  • какой-то из модификаторов полимерной матрицы является летучим (запах) и разлагается (коричневый цвет и прижоги) при температурах печати, необходимых для хорошего сваривания PA6 — приходится либо терпеть похабный внешний вид, либо снижать скорость и мириться с «волосатостью»;
  • стекла, по-моему, многовато — можно бы и уменьшить, т.к. пруток избыточно жесткий и не терпит перегибов (ломается);
  • очень абразивный пруток — латунные шестерни-ролики подачи, латунные и нержавеющие сопла быстро приходят в негодность. Но это вопрос стандартно нерешаемый (хотя у авторов есть перспективные идеи);
  • со слов автора материала — имели проблемы при низкой скорости печати на стандартном принтере с застреванием прутка. Вероятно — стекловолокно активирует поверхность термобарьера, а полимер с модификаторами его смачивает. Как-бы необходимо поднимать скорость, но температура экструзии не выше 250 °С ставит крест на механической прочности. Повторюсь — диапазон настроек очень узкий.

Заключение

В целом — материал интересный и перспективный для 3D-печати ответственных, термо- и химически стойких, прочных деталей на продвинутом оборудовании.

Имеющиеся недостатки являются решаемыми, после устранения которых, если производитель захочет, можно будет озаботиться адаптацией материала для наиболее распространенных принтеров.

Жду для тестирования версию №2.

Полкатушки отправляются в запасники и будут использованы для печати деталей T-struder для одного из моих следующих проектов.

Март 19

О выборе материалов для 3D печати, когда возможностей обычных пластиков не хватает.

Основными популярными и наиболее доступными материалами для 3D-печати являются PLA и ABS.

Ограничение применения таких материалов в большинстве случаев связано:

  • с недостаточной термостойкостью PLA (примерно до 54 °С) и хрупкостью;
  • с усадкой, короблением и растрескиванием, как и с недостаточной прочностью по оси Z (ухудшенная прочность из-за недостаточной межслойной адгезии) для пластика ABS . Пластик является хорошо горючим, при этом теплостойкость такого пластика по Вика ASTM D-1525 обычно около 94 °С , что ограничивает его применение в узлах и изделиях с длительным воздействием температур выше 80 °С.

Последнее время набрали популярность пластики SBS и PETG. Тем не менее — и они не являются панацеей:

  • пластик SBS обладает низкой жесткостью, некоторой усадкой (но менее сильной, чем у ABS) и относительно невысокой свариваемостью слоев, его удел — игрушки и макеты;
  • пластик PETG обладает низкой усадкой, отличной свариваемостью слоев, прочностью, отлично печатается. Казалось бы — лучший пластик для 3D печати, но его жесткость и твердость ниже, чем у ABS, а механическая обработка и удаление поддержек затруднительны — пластик плохо шлифуется и «ворсится». Температура размягчения его по Вика составляет (в зависимости от производителя) от 77 до 84 °С , что ограничивает применение изделий из этого полимера в узлах с длительным воздействием температур выше 65 °С.

Таким образом — представленные на рынке потребительские пластики для повседневной 3D печати обладают рядом ограниченных свойств, не позволяющих предложить одновременно термо- и ударостойкостью, вязкостью, прочностью с низким показателем анизотропных свойств.

Какой материал можно использовать, когда нужна термостойкость и жесткость, превышающая таковую у ABS, а прочность — как (даже лучше) у PETG?

Для обычных устройств производителями предлагаются армированные пластики, чаще всего нейлон, стоимость которых в разы превышает цену общераспространенных.

Более бюджетные пластики требуют других условий печати:

  • повышенных температур;
  • закрытой термокамеры;
  • медленного охлаждения, отпуска и закалки.

Я остановился на двух — сплав акрилонитрилбутадиенстирола ABS и поликарбоната PC под маркировкой ABS/PC, либо на чистом поликарбонате PC.

Год назад мне на пробу попала катушка любопытного пластика PC. Этот пруток был изготовлен из гранул литьевого (не экструзионного!) поликарбоната с улучшенными литьевыми характеристиками. Печатать этим прутком на фанерном «кубике» я не смог — любая деталь высотой более 1.5 мм с любыми доступными (температура сопла до 285°С, температура стола до 125°С, скорости печати от 10 до 60 мм/с слоем от 0.1 до 0.25 мм, стальными и латунными соплами, с закрытой картонной коробкой импровизированной «термокамерой») отслаивалась от стола с любыми адгезивами, бримом и рафтом из-за высокой усадки.

Отчет производителю о результатах и общей невозможности печати был предоставлен за кружкой пенного и вся пробная партия им (производителем) была пущена в переработку. А катушка то у меня осталась….

Спроектировав и собрав инженерный экземпляр Tough-steel для печати Ultem’ом, я решил испытать возможность еще раз.

Катушка была водружена на греющий стол с температурой в 100°С на 8 часов для сушки и заправлена после для печати. Из этого прутка сейчас отпечатаны детали печатной головки для Tough-steel v1.1 и одна деталь обдува специально была разломана «на посмотреть».

Параметры печати были подобраны с 5-ой попытки:

  • температура экструзии 285…305 °С ;
  • греющий стол 140…160 °С для первого слоя;
  • фоновая температура печати >80 °С ;
  • медленное охлаждение и обратный нагрев с выдержкой и последующим медленным охлаждением в течение 3 ч.

Детали из этого PC не коробит, усадка невелика. Изделия ломаются плохо, часто не по слоям. Пластик очень вязкий и жесткий, а еще прочный. По ощущениям — по слоям крепче PETG, так как такой же обдув из него (из PETG) был сломан легче.

На изломе части выглядят как стекло, а под увеличением (лупа 3х) можно различить только стенки периметров, само заполнение словно монолитное.

Сфотографировать место излома из-за полупрозрачности пластика тяжело, для фокусировки поместил рядом с обломком черный имбусовый ключ и сфотографировал со вспышкой.

P.S.: Надо будет попробовать собрать «ломательный» стенд с измерением усилия на излом и на разрыв между слоев и по результатам сравнить прочность деталей из этого пластика, из ABS/PC, из ABS и из PETG.