Еще не обзавелись крупноформатным 3D принтером? Оценивая возможности настольного устройства с компактной областью построения, не бойтесь рассчитывать на большее. Подобно тому, как сборные конструкции, будь то смартфон или даже дорожный мост, состоят из множества отдельных элементов, разделение модели на более мелкие части — это отличное решение для создания крупных объектов, которые не помещаются на печатную платформу.
Разделение модели также может быть оптимальным способом достижения высокого качества, даже если деталь целиком могла бы уместиться на платформе. Это актуально, когда несколько поверхностей должны быть свободны от следов поддержек, конструкция имеет сложные свесы или модель содержит полости, в которых мог бы остаться жидкий фотополимер при печати.
Печать несколькими компонентами открывает новые возможности, такие как создание деталей из разных материалов или комбинация жестких и гибких деталей для имитации литья под давлением.
Эта статья посвящена созданию больших моделей, напечатанных на фотополимерных 3D принтерах, с использованием химического скрепления. Далее вы найдете пошаговое описание процесса — от разделения модели до постобработки и финишной отделки.
Методы соединения деталей
Сборка крупных моделей из нескольких частей требует их склеивания. Выбирая метод соединения, в первую очередь следует учитывать прочность склеенных швов, которая зависит от конечного назначения деталей:
Химическое скрепление: Используйте клеящий состав для художественных работ, масштабных моделей и сложных форм, которые не предназначены для функционального использования и воздействия ударных нагрузок.
Механическое скрепление: Добавляйте резьбу или посадочные места для винтов к инженерным деталям, которые требуют надежного механического соединения или если вам нужно многократно разбирать и собирать компоненты.
Добавление элементов совмещения
Используйте предпочитаемую CAD-программу для разделения 3D модели и добавления базовых элементов совмещения, таких как пазы, штыри, выступы, губы, или более сложных, как ласточкин хвост и разрезы, следующие за естественными линиями модели.
В идеальных условиях эти элементы упрощают выравнивание и сборку, однако могут вызвать проблемы, если отпечатанные детали будут даже незначительно отличаться от 3D модели и не совпадут идеально. Следовательно, используйте фичинг только в том случае, если ваш принтер обеспечивает высокую точность размеров и детали не подвержены деформации.
Использование прямых разрезов
Разделение 3D модели по прямым линиям менее трудоемко с точки зрения проектирования, чем создание элементов совмещения. Прямые разрезы также более предпочтительны, если отпечатки оказались слегка деформированными или имеют более высокую степень отклонения размеров из-за печати на менее точном принтере.
Недостатком является то, что сборка моделей с прямыми разрезами может занимать много времени, так как вам придется вручную выравнивать каждую деталь и удерживать ее в правильном положении до полного затвердевания клея.
По умолчанию процесс фотополимерной печати создает полностью плотные детали. В зависимости от проекта, это может быть излишним при печати крупных объектов. В таких случаях печать только внешней оболочки или создание полой модели — отличные способы существенно сэкономить материал и время. При печати полых моделей на SLA-принтере обязательно добавляйте дренажные отверстия, чтобы жидкая смола могла свободно вытекать из модели.
Шаг 3: Склеивание деталей
После того как детали напечатаны и прошли постобработку в соответствии с рекомендациями для материала, можно приступать к их склейке. В зависимости от размера и конечного применения, мы рекомендуем три метода.
Для самых крупных деталей и максимально прочного соединения используйте 5-30-минутную эпоксидную смолу. У нее самое длительное время работы, что помогает при подгонке положения больших деталей, но также делает процесс сборки в целом более медленным. Большинство пятиминутных эпоксидных смол перестают быть пластичными примерно через пять минут и достигают примерно 75% прочности менее чем за час.
Следующий вариант — цианоакрилат (CA, или Суперклей), который создает быстрое и достаточно прочное соединение, что делает его идеальным для деталей малого и среднего размера. Тщательно очистите деталь перед нанесением, так как CA плохо склеивает загрязненные поверхности. Цианоакрилат обладает умеренной ударной вязкостью и не рекомендуется для применений с высокими ударными нагрузками.
Для небольших отпечатков можно использовать жидкую смолу от вашего 3D принтера. Налейте небольшое количество смолы из бутылки или картриджа в лоток, наберите ее пипеткой или шприцем и нанесите на поверхность для склеивания. Соедините детали и удалите излишки смолы, выступившие по краям. Чтобы полимеризовать смолу и склеить детали, используйте УФ-лазерную указку мощностью 5 мВт (длина волны 405 нм) и направьте ее на область склейки по стыку деталей.
Этот метод создает химическую связь, такую же, как если бы деталь была полностью напечатана принтере, но применим только для небольших площадей склеивания, так как маломощная указка не может проникнуть достаточно глубоко в модель, чтобы создать прочное соединение.
Шаг 4: Постобработка и финишная отделка
После сборки модели наступает этап финишной обработки. Он состоит из геометрической коррекции детали для выравнивания поверхности согласно исходной 3D модели и эстетической отделки для получения однородной окрашенной поверхности.
Геометрическая коррекция: Шпатлевание и шлифовка
В зависимости от точности вашего принтера и размера деталей, почти неизбежно возникновение небольших пустот или неровностей в местах стыка. Автомобильная шпатлевка хорошо прилипает к смоле и должна наноситься тонкими слоями для устранения этих дефектов. Альтернативно, используйте смолу для заполнения швов и полимеризуйте ее с помощью УФ-ручки. После высыхания каждого слоя слегка шлифуйте поверхность, чтобы приблизить деталь к ее окончательной форме.
Шлифовка поможет удалить следы от поддержек и оставшиеся неровности. Начните с аккуратной сухой шлифовки наждачной бумагой с зернистостью ~150, чтобы убрать крупные следы поддержек и выровнять края в местах стыка. Как только поверхность детали станет ровной, перейдите на мокрую шлифовку бумагой с зернистостью ~320, чтобы удалить все оставшиеся линии слоев. Двигайте наждачную бумагу хаотично, чтобы избежать появления направленного рисунка. В большин случаев этих двух шагов достаточно для получения гладкой поверхности, но вы можете продолжать увеличивать зернистость примерно в два раза и шлифовать всю деталь до достижения желаемой гладкости.
Для крупных деталей комбинация машинной и ручной шлифовки может сэкономить значительное время. Машинная шлифовка лучше всего подходит для больших плоских поверхностей, но может легко повредить мелкие детали, острые углы и сложный рельеф. Такой способ также создает много пыли, поэтому необходимо подготовить рабочее место.
Примечание: При работе с электроинструментом требуется полная концентрация и использование защитного снаряжения. Легко оставить шлифмашинку на одном месте и незаметно сточить этот участок.*
Закончив шлифовку, промойте модель в мыльной воде, чтобы удалить пыль и грязь, и тщательно просушите перед переходом к последнему шагу.
Эстетическая отделка: Грунтование, маскировка и покраска
Грунтовка обеспечивает адгезию краски к поверхности и помогает выявить участки, которые требуют дополнительной шлифовки или удаления пропущенных следов поддержек. Универсальная грунтовка для пластика матового серого цвета отлично проявляет детали — наносите ее в несколько тонких слоев для лучшего результата. При необходимости продолжайте шлифовать проблемные зоны, снова наносите легкий слой грунтовки и повторяйте процесс до достижения идеально ровной поверхности.
Для покраски в несколько цветов потребуется замаскировать модель. Сначала спланируйте последовательность нанесения цветов в зависимости от самого цвета, укрывистости и размера области, которую нужно окрасить. Начинайте с мелких деталей, чтобы потом при окрашивании основной площади приходилось закрывать меньшую поверхность. Используйте малярный скотч для защиты границ и углов, а листы бумаги — для быстрого закрытия больших участков. Лазерно нарезанные трафареты из пленки также могут помочь в создании четких линий, окружностей и сложных форм.
Так же, как и с грунтовкой, наносите несколько тонких слоев краски вместо одного толстого для достижения наилучшего результата. Большинство красок в баллончиках лучше всего распылять в теплых условиях при небольшой влажности и без ветра, но всегда сверяйтесь с рекомендациями производителя на упаковке или в технической документации.
Учитывайте время высыхания краски: давайте слоям высохнуть перед нанесением следующего слоя того же цвета и полностью высушивайте краску перед нанесением нового цвета.
Вам нужна большая и качественная деталь без компромиссов? Услуга профессиональной крупноформатной 3D печати в DigitalCraft3D создана именно для этого. Мы берем на себя все сложности: от оптимизации модели до финишной обработки, чтобы вы получили готовый результат точно в срок. Сэкономьте свое время и ресурсы — доверьте печать профессионалам с современным оборудованием и экспертной поддержкой на каждом этапе.
