Materialise
Компания
33,14
рейтинг
20 июля 2010 в 12:36

Разное → Сюрпризы при 3d-печати

С помощью трехмерной печати можно воспроизвести практически любую трехмерную модель, которая помещается на платформу принтера с достаточным уровнем детализации.
Казалось бы, все просто – создал модель в 3D редакторе, передал на принтер и получил ее в объемном виде. Но на практике все выглядит немного сложнее. Далее мы более детально опишем сюрпризы, возникающие в процессе 3D печати, а так же то, как их можно избежать.


Детали могут распечататься сцепленными


При 3D печати желательно поместить как можно больше деталей на одну платформу принтера. Это нужно для того, чтобы за один цикл печати распечатать максимальное количество деталей.
Например, на вход принтеру может подаваться такая модель из множества автомобильных деталей:

Здесь нужно быть внимательным, поскольку есть вероятность получить вот такой сюрприз:

При желании распечатать два тора («бублика» в простонародье) следует учитывать, что их потом нужно будет рассоединить.
И еще один, уже менее очевидный, пример той же проблемы:

Хотя, если посмотреть с другой стороны, то появляется возможность напечатать цельную деталь из нескольких компонентов, например, цепь из тех же торов:


Деталь может «развалиться»


Один из видов печати происходит следующим образом: по поверхности специального жидкого материала проходит луч лазера, и материал в местах прохода лазера затвердевает. Сначала жидкости совсем немного, на один слой – и луч лазера фиксирует ее. Затем жидкость добавляется – снова проходит лазер, и так далее, слой за слоем. Казалось бы, никаких чудес.
Но если посмотреть внимательно, то не все так гладко. Поскольку печать начинается снизу вверх, некоторые куски модели будут попросту отваливаться. Посмотрим, что произойдет, если мы, к примеру, попробуем распечатать статую Давида:

Когда слой жидкости подойдет к рукам (выделены красным) и будет фиксироваться лазером, то затвердевшие кусочки будут попросту обваливаться и тонуть либо из-за отсутствия опоры, либо из-за того, что эта опора очень слабая.
Кто знает, возможно статуя Венеры – это результат первой, доселе неизвестной, технологии 3D-печати.

Чтобы мы не получали таких сюрпризов, перед печатью создаются так называемые «саппорты» – поддержки, которые после печати модели отламываются. Так может выглядять модель с саппортами:

На рисунке к серой модели автомобильной запчасти достроены саппорты.
А так может выглядеть результат печати другой модели:


После печати эти саппорты аккуратно отламываются:


Анимационные модели


Иногда возникает желание распечатать модель из своей любимой компьютерной игрушки. Например, если вы любите бороздить просторы на вертолете, наслаждаясь распростертыми внизу пейзажами и подмигивающими вам облаками, и у вас возникло желание, чтобы этот вертолет (в уменьшенном виде) стоял на вашем столе, то у вас есть возможность его распечатать.
И тут нас подстерегает еще один сюрприз. Как правило, такие модели состоят из достаточно высоко детализированных частей, которые могут быть очень хрупкими, и поэтому после печати есть риск, что они просто распадутся под силой собственного веса. Заметим, что саппорты здесь не помогут, поскольку будут отломлены сразу после печати.
Здесь придется немного укрепить модель: например, пропеллер и крепления шасси сделать более толстыми. На рисунке ниже вы можете увидеть вертолет с некоторыми элементами, которые подлежат укреплению:


Водонепроницаемость


Модели, которые поступают на печать, должны быть «водонепроницаемыми». Они состоят из треугольников, которые должны формировать замкнутый объем.
К примеру, пользователю необходимо распечатать корпус дрели:

Данная модель состоит из наружной и внутренней стенок, которые вместе должны образовывать объемное тело. Но на рисунке выше можно увидеть обведенные желтым цветом отверстия на внутренней стенке, которые нарушают объемность модели. Такая модель не годится к печати.
После обработки готовый к печати корпус будет выглядеть следующим образом:

Все отверстия залатаны, все внутренности скрыты.

Печать плоских объектов


В некоторых форматах данных наряду с объемными моделями используются и картинки. Например, мы можем заметить на изображении ниже, что независимо от того, где находится наблюдатель, силуэты двух мужчин не изменяются:



Таким моделям необходимо придать объем. Непосредственно перед печатью фрагмент подготовленной модели выглядит следующим образом:

И фото распечатанного домика:


Cкорость печати и экономия материала


Материал для 3d-печати довольно дорогой, и поэтому по возможности его пытаются сэкономить.
Один из способов – это печать только небольшого слоя поверхности. После печати в модели делают едва заметное отверстие и выливают или высыпают материал (в зависимости от того, является ли материал жидкостью или порошком). При этом стоимость модели может существенно снизиться.
Рассмотрим это на следующей модели, которую необходимо распечатать:

В разрезе она выглядит так:

Поверхность модели ограничивает печатающий объем. Этот объем можно существенно сократить, добавив внутренние стенки:

Как мы видим, недостаточно просто отправить на принтер желаемую модель. Обычно модель подлежит определенной обработке и доработке, не сразу очевидной. Одни доработки делают сотрудники компании с помощью разработанного нами программного обеспечения. Другие доработки происходят одним нажатием кнопки и практически не требуют вмешательства человека. Это стало возможным благодаря работе команд исследователей и разработчиков компании. Все это, а также многое другое доступно в нашем ПО для 3D печати.
Автор: @sergtk
Materialise
рейтинг 33,14
Компания прекратила активность на сайте

Комментарии (64)

  • 0
    Спасибо, а то я давно мучался вопросом о том, как печатают «висящие» части. Мне казалось, что модель склеивают из кусков без них, а оказывается используются саппорты.
    • +1
      Все таки есть ситуации, когда детали склеивают — это когда деталь очень большая и на платформу не влазит — тогда печатают по частям. Но на части режут не просто по плоскостям, а зигзагообразно, чтобы деталь и без клея держалась, когда части скрепить (подобно конструкторам). А клей добавляет крепости. Не описал в статье, поскольку и так длинная получилась.
      • 0
        Ну по крайней мере в одном направлении без клея деталь все равно будет двигаться — иначе как ее туда поставили? Или там «со щелчком» вставляют?
        • 0
          Одно «направление» не обязательно должно быть прямолинейным.
          И, вполне возможно, когда разрезают во внутренних полостях допечатывают крепеж или защелки
        • +1
          > А клей добавляет крепости.
          то есть в итоге клеют.
        • 0
          да, если быть более точным, в одном направлении деталь все таки можно двигать. Но части плотно прилегают друг к другу
  • +13
    Дурдом какой-то… может я и вышел из леса, но я думал что это сказки и такого вообще не бывает :-) А тут на тебе!
    • +6
      фильмов про будущее надо смотреть больше
    • +1
      Уже давно можно сделать модельку и заказать на печать, выходит относительно недорого — фунтов 20-30, зависит от веса.
      Я думал так жену напечатать 20:1 — статую, так сказать :)
      Но я никогда не смогу нарисовать её в редакторе — буду ждать, когда будет доступен софт делающий трёхмерные модели из видео или фотографий.
      • +2
        3D сканер в помощь.
        • 0
          Link?
            • 0
              Не вижу ссылки на доступный софт.
              • 0
                А причем тут софт? Это хард. Наберите в гугле «3d сканер» и получите кучу предложений.
        • +1
          есть и другие технологии, например сфотографировать несколько раз с разных точек и потом использовать софт для того, чтобы по этим снимкам сделать 3д-модель
          • +2
            Есть конечно, но тут речь о жене. А она может сильно обидеться, если грудь окажется немного другой формы или размера. Нужно более точное оборудование, если не хотим, чтобы технологии погубили одного хабрачеловека.
            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
            • +1
              после сканирование можно подредактировать ;)
      • 0
        3D-сканер вам в помощь! Уже появились программно-аппаратные комплексы, способные делать сканирование объемных моделей в 3D. Только жене глазки придётся зажмурить, так как они сейчас вроде как на основе лазера функционируют.
        • +1
          Lisio оказался проворней ))
        • 0
          Не придется зажмуриваться.
          Там все-таки не лезер для резки металла используют ;)

          rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=2313241
          Первый сезон, 5 эпизод — там показано сканирование человеческого лица)
      • +6
        Если представить, что сейчас вы не женаты, фраза «Я думал так жену напечатать» приобретает новые смыслы
        • 0
          Такую жену надежней купить =)
  • 0
    Что насчет точности? доволно мелкие детали можно печатать так?
    • 0
      Да, какое «разрешение»?
    • 0
      На Хабре проскакивал пост про «печать» искусственных сердечных клапанов. Так что, думается, точность достаточная.
    • 0
      есть проблема с мелкими деталями. Из-за размера статьи я не описывал. Бывает такое, что человек, например, выдавил надпись на поверхности модельки, а потом при печати ее не видно, поскольку высота букв надписи меньше разрешающей способности принтеров. Но пока это вручную проверяется. У принтеров есть своя разрешающая способность.
    • 0
      Точность печати порядка десятых долей миллимета. Более точные цифры зависят от конкретно выбранной технологии печати
  • 0
    Какие ограничения на поверхность печатуемую?
    • 0
      вопрос очень общий — затрудняюсь ответить
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • +3
      Жеребеек и я не слышал, но подпорки-то распостраненное слово, да.
      • +2
        Спасибо, хорошее слово «подпорки» — долго подбирал, так и не придумал
        • +1
          Кажется мне, что суппорт, который support, который как бы поддерживает, и от того поддержка, а от него синоним подпорка, подставка…
    • +2
      >Раньше мы их называли «жеребейки», теперь «суппортами» стали…

      «раньше» это когда? Веке в XVII? Слово «суппорт» в русском языке уже давно (больше века точно), пришло скорее всего из французского. В общем случае это некоторая конструкция, на которой крепится другая конструкция. Суппорты есть в станках и автомобилях.
  • 0
    Узнал много нового, спасибо.
  • +2
    Мечта — увидеть логотип хабрахабры в 3D.
    • +25
      Кошку заведи. Она тебе логотип Хабра будет каждый месяц отхаркивать.
      • 0
        Спасибо, давно так не смеялся… Это нужно на башорг поместить…
        • 0
          Пожалуйста: ) Пожалуй так и сделаю. Мои первые две цитаты весьма успешно разошлись по интернету. Особенно вторая. Может и эта понравиться.
  • +2
    Никаких сюрпризов.
    Попытка использовать технологии прототипирования для реального производства заранее обречена на подобные «сюрпризы».
    Это как пытаться вставить деревянную модель шестерни в дествующую коробку передач, а потом возмущаться что она сразу сломалась.
    Возможности и области применения 3Д полимеризации сильно раздуты и преувеличины непрофессиональными СМИ.
    • 0
      да, согласен, что часто можно увидеть преувеличение. И в обычном серийном производстве 3д-печать применять не выгодно. А преимущества мы получаем именно в прототипировании разовой детали — здесь 3д-печать имеет много преймуществ по сравнению с обычным производством.

      Одной из целью статьи как раз и было донести, что не все так просто, как кажется на первый взгляд.

  • 0
    Спасибо, очень интересно!
  • +2
    Вот только не совсем понял про дрель, с такого ракурса вообще ничего не видно и не понятно. Хотелось бы поподробнее данный момент.
    • 0
      имеется ввиду, что треугольники должны формировать замкнутое 3д-тело. И если есть хотя бы небольшие отверстия в этом теле, то на принтер такую деталь посылать нельзя. Желтыми контурами обозначены отверстия. Красным цветом — внутренние стороны стенок — их не должно быть видно (у стенок различают внутренние и внешние стенки).

      Проблема очень актуальна, когда модель сканируется как облако точек, потом это облако нужно превратить в треугольники, которые формируют объемъемное тело, чуть подредактировать и распечатать.
      • 0
        Теперь понял, видимо изначально смутило слово водонепроницаемое.
        • 0
          Да, пыталься избежать жаргона, но все таки иногда проскакивает…
      • +1
        То есть, жёлтым цветом обозначены «дырки» в модели? И получается, что модель будет состоять из незамкнутой оболочки с «математической» толщиной стенок?
        • 0
          да, именно так
  • –1
    Например, на вход принтеру может подаваться такая модель из множества автомобильных деталей:

    То есть на 3D-принтере можно печатать необходимые металлические износоустойчивые детали механизмов? Или я до сих пор чего-то не понимаю… -_-'
    • +2
      Нет, будет просто полимерный автомобиль. Ну как Лада Калина. Характеристики все тоже полимерные
    • 0
      Нет нельзя. Это просто быстрое 3D прототипирование, что бы посмотреть что получилось, проверить сборку. На сколько я знаю рабочие детали пока не печатают. Разве что совсем не нагруженные, на подобии корпусов. Есть разные технологии прототипирования (от крахмала, до спекания металлического порошка) какие то более прочиые какие то менее. Но пока не настолько что бы делать реальные детали.
    • 0
      Металические модели можно печатать — например титановые, стальные, из порошка. Но все таки таким образом изготовленные модели не являются достаточно прочными и нужно уже смотреть, где их можно использовать, где нет.

      Для прототипирования печатают из полимеров
  • 0
    Какой максимальный размер детали которую можно распечатать за раз?
  • 0
    Молодцы, интересная статья!
  • 0
    Поскольку печать начинается снизу вверх, некоторые куски модели будут попросту отваливаться. Посмотрим, что произойдет, если мы, к примеру, попробуем распечатать статую Давида

    Да все просто, статуя Давида защищена от копирования (:
  • +1
    а что скажите насчет этого?
    www.youtube.com/watch?v=u7h09dTVkdw
    нужна довольно высокая точность и разрешение? это обычное дело для современных принтеров? или пока экзотика? мечта — сделать модель со всеми сочленениями, распечатать ее и чтобы она после этого способна была двигаться в суставах, сочленениях.
    • 0
      да, это обычное дело для современных принтеров. Когда просматривал ролик, то в похожих увидел вот такую штуку www.youtube.com/watch?v=h6ozSqo3lfw&feature=related. В Киевском офисе такая штука тоже есть (только не цветная) — гостям очень нравится.

      Но есть еще более интерестные трюки. Я видел коробочку, которая состояла из двух частей соединенных также печатающим материалом — цельная. Поскольку соединение очень тонкое, то оно гнулось и коробочка закрывалась. Но самое интерестное, что если, скажем, коробочку в открытом виде печатать не горизонтально, а вертикально, то сочленение уже бы не сгибалось, а ломалось. Видимо не очень понятно описал, но идея в том, что в зависимости от ориентации модели она может получиться либо элестичной, либо хрупкой.
      • 0
        Читал, что возможно печатать формы для литья металов — каким образом это возможно? Очень интересная тема, спасибо за ваши статьи.
        • 0
          Есть подход, когд сначала печатают саму деталь, а потом отливают форму, используя эту делать.

          Спасибо за положительный отзыв!
          • 0
            уточнение: более корректно будет сказать, что форму не отливают, а создают по распечатанной детали.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Разное