Подготовка модели к печати

Какое ПО нужно

Слайсер — программа, которая превращает готовую 3D-модель в задание для конкретного принтера. Она показывает, как модель будет печататься слой за слоем.

В слайсере задают положение моделей на печатном столе, строят поддержки, выбирают сохранённый набор настроек — профиль — и формируют задание, которое понимает принтер.

Для распространённых фотополимерных принтеров с LCD-экраном или DLP-проектором используют, например, CHITUBOX, Lychee Slicer, Anycubic Photon Workshop, Voxeldance Tango и другие программы, совместимые с конкретной моделью принтера. Интерфейс и набор автоматических функций различаются, но основные операции у них одинаковы.

Для прямого литья перед ориентацией и поддержками стоит ещё раз проверить саму технологическую геометрию модели. Если в ней есть крупные монолитные объёмы, иногда выгоднее печатать не сплошной массив, а полую оболочку с технологическими отверстиями. Это не меняет внешнюю геометрию будущей отливки.

Что делают в слайсере

Подготовка задания обычно состоит из нескольких шагов:

выбирают принтер и набор настроек для материала — профиль;
загружают одну или несколько моделей;
если для прямого литья массивную модель решено облегчить средствами слайсера — создают полую оболочку, задают её толщину, добавляют дренажные отверстия и при необходимости внутреннюю поддерживающую структуру;
выбирают ориентацию каждой модели;
расставляют модели на рабочем столе;
создают и проверяют поддержки;
проверяют острова — участки, которые начинают печататься без опоры снизу;
просматривают задание по слоям, включая внутреннюю полость и отверстия;
сохраняют готовый файл для принтера.

Настройки печати тоже задают в слайсере, но подбирают их отдельно. Время засветки каждого слоя, его толщину, движение платформы и задержки проверяют для конкретного принтера, фотополимера и плёнки на этапе 02.

Автоматические функции слайсера ускоряют работу, но не отменяют проверки. Автоориентация и автоматические поддержки дают отправную точку, а не гарантированный результат для любой ювелирной модели.

Массивные модели: сплошная или полая

Для прямого литья крупную монолитную модель не всегда рационально печатать сплошной. Полая технологическая оболочка уменьшает общий объём выжигаемого фотополимера, а значит снижает нагрузку на формомассу при нагреве и уменьшает количество материала, который нужно разложить и вывести из формы.

Это не правило для каждой модели. Тонкие кольца, ажур и небольшие детали обычно нет смысла искусственно делать полыми. Облегчение рассматривают прежде всего для массивных печаток, крупных подвесок, статуэток и других геометрий с большим сплошным объёмом полимера.

Где делают полость: в CAD или в слайсере

Полую технологическую модель можно подготовить двумя способами. Полость, внутренние рёбра и отверстия можно заложить ещё при моделировании в CAD, либо создать их уже после загрузки готовой модели в слайсер — если выбранная программа поддерживает такие функции.

В CAD

Внутренняя геометрия становится частью самой 3D-модели. Этот способ удобен, когда нужно точно контролировать форму полости, толщину в разных местах, положение рёбер и отверстий или сохранить один и тот же вариант модели независимо от слайсера.

В слайсере

Функция создания полой модели обычно позволяет задать толщину оболочки и затем разместить дренажные отверстия. В некоторых слайсерах можно также настроить внутреннюю решётку или другую поддерживающую структуру. Конкретный набор функций зависит от программы.

Это два альтернативных пути, а не два обязательных этапа. Если полость уже корректно сделана в CAD, повторно применять автоматическое «hollow» в слайсере не нужно. Если полость создаётся в слайсере, её параметры становятся частью именно этого печатного проекта и должны быть сохранены вместе с ним.

Слайсер особенно удобен тем, что дренажные отверстия можно размещать уже с учётом выбранной ориентации модели: видно, где при печати будет скапливаться жидкий фотополимер и через какие отверстия полость затем реально промоется и продуется. CAD предпочтительнее, если внутренняя конструкция сложная или критична для сохранения геометрии.

После автоматического облегчения обязательно просмотрите модель по слоям. Автоматическая оболочка или решётка не должны создавать закрытые карманы, слишком тонкие участки, недоступные для промывки зоны или отверстия, перекрытые поддержками.

Толщина оболочки

Универсальной толщины стенки для всех литейных фотополимеров нет. Слишком тонкая оболочка может деформироваться при печати, промывке, снятии поддержек и сборке ёлки; слишком толстая возвращает большую часть объёма полимера и уменьшает смысл облегчения.

Поэтому толщину выбирают по документации конкретного материала и проверяют на своей геометрии. Например, Formlabs для Castable Wax Resin приводит 0,7 мм для полой оболочки, а для промышленного Clear Cast Resin рекомендует начинать примерно с 0,5 мм. Это примеры для конкретных смол, а не универсальная норма и не готовая рекомендация для JEWELRY WAX.

Нужна ли внутренняя структура

Внутренняя решётка или редкие рёбра нужны только тогда, когда сама оболочка недостаточно жёсткая и может потерять форму при печати или обращении. Их задача — поддержать наружную геометрию, а не заполнить модель изнутри.

структура должна быть редкой и открытой для промывки;
она не должна создавать изолированные карманы с жидкой смолой;
чем больше внутренних перемычек, тем больше снова становится объём выжигаемого полимера;
обычное плотное «заполнение» слайсера для этой задачи нежелательно: оно ухудшает промывку и частично лишает полую модель её преимущества.

Дренажные и вентиляционные отверстия

Полая модель должна быть спроектирована так, чтобы из неё реально можно было слить жидкий фотополимер, промыть внутреннюю поверхность и затем удалить промывочную жидкость. Одного случайного маленького отверстия часто недостаточно. Практично предусмотреть отверстия в противоположных или крайних точках полости с учётом ориентации печати: одно работает как путь жидкости, другое — как путь для воздуха и промывки.

Расположение отверстий выбирают до построения поддержек. Одно из них удобно разместить там, где позже будет присоединён литник: после постобработки этот участок всё равно станет технологическим.

Полая модель с оставшейся внутри жидкой смолой — плохой вариант. Неотмытый фотополимер и остаточный растворитель оказываются заперты внутри большого объёма и при нагреве могут дать дополнительное газовыделение, зольный остаток и нагрузку на форму. Отверстия оставляют открытыми до окончания промывки, полной сушки и всей постобработки, предусмотренной материалом.

Полая печатная модель не означает полую отливку

Здесь речь идёт о технологическом облегчении выжигаемой модели. Перед формовкой отверстия закрывают, поэтому формомасса не должна попасть внутрь оболочки; после прокалки металл заполняет весь объём будущего изделия. Если же нужно получить действительно полое металлическое изделие, это уже другая литейная задача — с внутренним сердечником или другой технологией формирования полости.

Что заранее учесть для вакуумирования

После того как дренажные отверстия перед формовкой закрыты воском, внутри оболочки остаётся газовый объём. При вакуумировании заполненной опоки давление снаружи модели падает быстрее, чем в герметичной полости, поэтому на оболочку может действовать перепад давления изнутри наружу. Сам по себе этот факт не означает, что модель обязательно разорвёт: результат зависит от размера полости, формы, толщины и жёсткости оболочки. Наиболее чувствительны крупные тонкие плоские участки и слабые места крепления.

Если оболочка заметно прогибается уже при промывке или лёгком обращении, её лучше усилить редкими рёбрами или решёткой и проверить на контрольной модели. Оставлять отверстия открытыми в формомассу только ради выравнивания давления нельзя: масса зайдёт внутрь и изменит форму будущей литейной полости. Подробнее этот момент разобран на этапе формовки.

Примеры рекомендаций производителей. Formlabs для Castable Wax рекомендует оболочку 0,7 мм и дренажные отверстия для крупных деталей; для Clear Cast отдельно описывает оболочку, внутреннюю решётку и отверстия сверху и снизу модели. Конкретные размеры всегда относятся к конкретному материалу. Руководство по ювелирным моделям ↗ · Clear Cast: полые модели и дренаж ↗

Ориентация модели

Модель редко печатают в том же положении, в котором она была загружена в слайсер. Её разворачивают так, чтобы печать шла устойчиво и следы от поддержек не попадали на наиболее заметные поверхности.

При выборе ориентации смотрят прежде всего на:

площадь слоя. Большая поверхность, расположенная почти параллельно плёнке, создаёт высокую нагрузку при отделении слоя;
изменение площади по высоте. Чем плавнее меняется сечение модели, тем спокойнее меняется нагрузка на поддержки;
массивные участки. Они требуют более надёжной опоры;
тонкие элементы и выступы. Их важно не оставить без поддержки;
качество поверхности. Точки контакта поддержек по возможности уводят с лицевых и декоративных участков;
полости и поднутрения. После печати из них должен удаляться жидкий фотополимер и промывочная жидкость; у технологически полой модели дренажные отверстия должны оставаться доступными и после построения поддержек.

Универсального угла для всех моделей нет. Кольцо, массивная печатка, подвеска и тонкая ажурная модель требуют разной ориентации.

Поддержки

Поддержки удерживают модель в нужном положении и воспринимают нагрузку, возникающую при отделении каждого слоя от плёнки.

В первую очередь проверяют поддержку:

самых нижних точек модели;
отдельных островов;
массивных частей;
длинных тонких элементов;
участков, где площадь печатаемого слоя резко увеличивается.

Слишком слабая поддержка может изгибаться или оторваться, после чего модель сместится или деформируется. Избыточно толстые и многочисленные поддержки тоже нежелательны: их сложнее удалять, они оставляют более заметные следы и увеличивают риск повреждения мелкого рельефа.

Важно не количество поддержек само по себе, а их расположение и способность удержать конкретный участок модели.

Компоновка моделей на рабочем столе

На одном задании можно печатать одну модель или заполнить значительную часть рабочего стола. Модели размещают так, чтобы они и их поддержки не пересекались и чтобы после печати детали было удобно снять с платформы. Расстановка по площади стола сама по себе не увеличивает число слоёв: его задаёт высота самого высокого объекта в задании.

При компоновке стоит учитывать:

габариты моделей вместе с поддержками и основанием;
распределение крупных сечений по рабочей области;
суммарную площадь слоёв, которые одновременно отделяются от плёнки;
доступ к каждой модели при снятии с платформы;
необходимость оставить место для технологических отверстий и полостей, если они есть.

Нет необходимости выстраивать модели строго рядами или делать компоновку симметричной. Важнее рационально использовать площадь стола и не создавать ненужную концентрацию больших сечений в одном месте.

Если печатается серия одинаковых изделий, удобно сначала полностью подготовить одну модель — выбрать ориентацию и расставить поддержки — а затем размножить её по рабочему столу.

Количество моделей и время печати

В принтерах с LCD-экраном или DLP-проектором весь слой засвечивается одновременно. Поэтому при одинаковой высоте задания и неизменных режимах количество моделей на столе почти не влияет на продолжительность печати.

Продолжительность печати определяется прежде всего:

высота самой высокой модели → количество слоёв → время засветки слоя → подъём и возврат платформы → задержки

Например, десять одинаковых колец высотой 30 мм обычно печатаются примерно столько же, сколько одно такое кольцо. Добавление моделей увеличивает расход фотополимера и суммарную площадь отрыва, но само по себе не добавляет новых слоёв.

Исключение возникает тогда, когда плотная загрузка стола требует изменить режимы: уменьшить скорость подъёма, увеличить задержки или иначе компенсировать возросшую нагрузку при отделении слоя. Время увеличится уже из-за изменённых настроек печати, а не из-за количества моделей как такового.

Рост суммарной площади слоя увеличивает нагрузку при отделении модели от разделительной плёнки. По одной только загрузке нельзя предсказать ресурс плёнки, но при плотной серийной печати её состояние и режим подъёма платформы требуют большего внимания.

Практический вывод: имеет смысл эффективно использовать доступную площадь рабочего стола. Если высота моделей и режимы не меняются, несколько изделий можно получить почти за то же время, что и одно.

Что проверить перед запуском

выбран правильный принтер и набор настроек материала;
ориентация каждой модели проверена вручную;
для массивной модели решено, нужна ли технологическая полая оболочка;
у полой модели есть доступные пути слива, промывки и продувки, а внутренняя структура не создаёт закрытых карманов;
нет островов без поддержки;
массивные и длинные участки имеют достаточную опору;
нет резких скачков площади слоя, которые остались без внимания;
поддержки соседних моделей не пересекаются;
точки контакта по возможности вынесены с важных декоративных поверхностей;
модели и их основания помещаются в рабочую область принтера;
задание просмотрено по слоям перед сохранением.

После этой проверки слайсер формирует задание для принтера. На следующем этапе уже настраивают и проверяют сам процесс печати: время засветки слоя, его толщину, движение платформы и другие параметры.