Підготовка файлу для 3D-друку: ключові етапи та рекомендації

Технологія 3D-друку відкриває безмежні можливості для створення об’єктів різної складності – від прототипів до функціональних виробів. Проте успішний результат залежить від якісної підготовки моделі перед друком. У цій статті розглядаються основні етапи підготовки 3D-моделі, від її створення до експорту файлу для друку. Ретельна підготовка дозволяє уникнути таких проблем, як дефекти структури, слабкі елементи чи невідповідність розмірів, що особливо важливо для тих, хто лише починає працювати з 3D-друком.

Підготовка файлів для 3D-друку з Easy3DPrint: наші послуги та можливості

Компанія Easy3DPrint працює у сфері 3D-друку, надаючи послуги з підготовки файлів, моделювання, друку та продажу обладнання. Наша компанія базується в Україні, з офісами в Харкові, Києві, Дніпрі, Одесі та інших містах. Ми прагнемо допомогти клієнтам реалізувати їхні ідеї, забезпечуючи якісну підготовку файлів для 3D-друку та широкий спектр супутніх послуг.

Підготовка файлу для 3D-друку – ключовий етап, від якого залежить якість кінцевого виробу. Ми пропонуємо послуги 3D-моделювання, що включають створення цифрових моделей на основі креслень, ескізів чи фізичних зразків. Наші фахівці використовують спеціалізоване програмне забезпечення для розробки моделей, які відповідають вимогам друку. Ми також перевіряємо файли на відповідність технічним стандартам, усуваємо помилки, такі як негерметичність чи тонкі стінки, і оптимізуємо їх для різних технологій друку, зокрема FDM, SLA та LCD.

Окрім підготовки файлів, ми надаємо комплексні послуги, пов’язані з 3D-друком:

• 3D-друк: Виготовляємо вироби за технологіями FDM, SLA та SLS, використовуючи матеріали, такі як PLA, ABS, PETG, фотополімерні смоли та нейлон. Наші принтери дозволяють створювати деталі розміром до 600×600×900 мм.
• 3D-сканування: Створюємо цифрові копії реальних об’єктів для подальшого моделювання чи друку.
• Лиття в силіконові форми: Виготовляємо майстер-моделі та форми для лиття з поліуретану.
• Продаж 3D-принтерів: У нашому магазині представлені принтери, пластики (ABS, PLA, HIPS, Wood), смоли та аксесуари. Кожен пристрій тестується перед продажем.

Ми також пропонуємо консультації щодо вибору матеріалів і налаштування обладнання, щоб клієнти могли досягти оптимальних результатів. Щоб замовити підготовку файлів, 3D-друк чи придбати принтер, зв’яжіться з нами за телефоном +38 (093) 990-19-73.

Основні вимоги до 3D-моделі

Перед початком друку необхідно переконатися, що модель відповідає технічним вимогам. Це забезпечить стабільний процес друку та високу якість готового виробу. Розглянемо ключові аспекти, на які слід звернути увагу.

Герметичність моделі

Модель має бути герметичною, тобто не містити отворів, тріщин чи розривів на поверхні. Це критично важливо, оскільки 3D-принтер формує об’єкт пошарово, і будь-які дефекти можуть призвести до невдалого друку. Для перевірки герметичності використовуються спеціалізовані програми, такі як Meshmixer або Netfabb. Вони дозволяють автоматично виявляти та виправляти недоліки, заощаджуючи час і зусилля.

Товщина стінок моделі

Товщина стінок має відповідати технічним можливостям 3D-принтера. Занадто тонкі стінки можуть не надрукуватися або бути крихкими. Зазвичай мінімальна товщина вказана в документації до принтера. Наприклад, для PLA-пластику рекомендована товщина становить 0,8 мм, а для ABS – 1,2 мм. Перевірити цей параметр можна в програмах-слайсерах або спеціалізованому ПЗ для аналізу моделей.

Підтримка нависаючих елементів

Елементи моделі, що нависають під кутом більше 45 градусів, потребують додаткових опорних структур. Без них такі частини можуть деформуватися або не надрукуватися. Слайсери дозволяють автоматично створювати опори або налаштовувати їх вручну. Важливо правильно підібрати параметри опор, щоб вони легко видалялися після друку без пошкодження поверхні моделі.

Відповідність розмірів моделі

Розміри моделі повинні відповідати робочій зоні принтера. Якщо об’єкт завеликий, його можна розбити на кілька частин для послідовного друку. Такі операції виконуються в програмах для 3D-моделювання або за допомогою спеціальних інструментів. Після друку частини можна склеїти чи з’єднати механічно.

Усунення пересічень і дубльованих елементів

Пересічення геометрії чи дубльовані елементи можуть викликати проблеми під час друку, такі як пропуски шарів. Програми для аналізу, такі як Netfabb, автоматично виявляють і виправляють такі помилки. Усунення цих недоліків підвищує надійність і якість друку.

Ось список типових помилок, які потрібно усунути:

• Пересічення поверхонь: конфлікти між елементами моделі.
• Дубльовані вершини: зайві точки, що ускладнюють обробку моделі.
• Неправильна орієнтація: модель, розташована неправильно відносно робочої платформи.

Виправлення цих проблем забезпечує стабільний процес друку.

Специфіка зберігання 3D-моделей

На відміну від растрових зображень, для 3D-моделей воксельний метод (де воксель -це об’ємний аналог пікселя) не набув широкого поширення. Його застосовують лише в окремих випадках, наприклад, у створенні ігор або наукових дослідженнях. Це пов’язано з історією розвитку 3D-графіки: на відміну від фотографії, об’ємні моделі створювалися на комп’ютерах, зокрема для анімації. 

Вокселі ускладнюють анімацію, тому перевагу віддали полігональному методу, де модель складається з множини трикутних полігонів, кожен із яких має три вершини. Цей підхід нагадує створення паперових скульптур: поєднуючи плоскі елементи, можна отримати об’ємний і навіть гладкий об’єкт.

Переваги полігонального методу

Полігони дозволяють створювати складні форми, зберігаючи відносно невеликий розмір файлу. Хоча полігональні моделі не є растровими, вони мають спільні риси з растровими зображеннями, що робить їх зручними для обробки та використання.

Ось ключові характеристики полігонального методу:

• Обмежена деталізація: якість залежить від кількості полігонів, і її неможливо покращити без збільшення розміру файлу.
• Простота редагування: моделі легко модифікувати в спеціалізованих програмах.
• Залежність розміру від якості: більше полігонів – більший файл, але вища деталізація.

Цей метод є найпоширенішим для 3D-друку, але існують й інші формати зберігання моделей.

Вибір програмного забезпечення для підготовки

Для підготовки моделі до 3D-друку необхідне спеціалізоване програмне забезпечення, яке допоможе перевірити модель, налаштувати параметри та експортувати файл у потрібному форматі. Нижче розглянуто основні типи програм та їх функціонал.

Використання слайсерів

Слайсери – це програми, які розбивають 3D-модель на шари та генерують G-код для принтера. Популярні слайсери, такі як Cura, PrusaSlicer і Simplify3D, відрізняються за функціоналом і можливостями. Наприклад, Cura підтримує широкий спектр принтерів і має інтуїтивний інтерфейс, тоді як Simplify3D вирізняється точністю налаштувань. Вибір слайсера залежить від типу принтера та потреб користувача.

Для якісного друку важливо правильно налаштувати слайсер. Ось основні параметри, які потребують уваги:

• Висота шару: впливає на деталізацію та швидкість друку. Менша висота (наприклад, 0,1 мм) забезпечує кращу якість, але збільшує час друку.
• Швидкість друку: залежить від матеріалу та складності моделі. Для PLA зазвичай рекомендують 50–60 мм/с.
• Температура екструдера та столу: для PLA – 200–220 °C для екструдера і 60 °C для столу.

Ці параметри потрібно адаптувати до конкретного принтера та матеріалу.

Експорт і підготовка файлу для друку

Перенесення моделі між різними програмами потребує вибору правильного формату. Якщо йдеться про САПР-програми, оптимальним є STEP, який зберігає повний набір інструментів для редагування. Для інших випадків використовується STL, який розпізнають як САПР, так і художні програми. Однак у САПР STL-моделі обробляються складніше, оскільки кожен полігон трактується як окрема поверхня, що збільшує обчислювальне навантаження.

Щоб полегшити обробку STL у САПР, рекомендують зменшувати кількість полігонів, якщо висока деталізація не потрібна. Це знижує навантаження на комп’ютер і прискорює роботу.

Розуміння форматів 3D-моделей і їхніх особливостей дозволяє ефективно працювати з моделями на всіх етапах – від створення до друку. Обираючи правильний формат і програму, можна значно спростити процес і досягти якісного результату. Розглянемо ключові етапи цього процесу.

Експорт у формат STL

Формат STL є стандартом для 3D-друку і підтримується більшістю слайсерів. Під час експорту важливо зберегти достатню точність моделі, щоб уникнути втрати деталей. Експорт здійснюється в програмах для моделювання або спеціалізованих інструментах. Правильне збереження файлу забезпечує високу якість друку.

Формат STL (STereoLithography) спочатку розроблявся не для художнього моделювання, а для стереолітографії – одного з перших методів 3D-друку. Його створила компанія Albert Consulting Group, а згодом формат став відкритим, що забезпечило йому широку популярність. STL вирізняється простотою: модель описується набором трикутних полігонів (фасет) і їхніми нормалями, які вказують на зовнішню сторону поверхні.

Завдяки своїй універсальності, STL підтримується більшістю програм для 3D-моделювання та друку. Проте через полігональну основу формат не дозволяє точно відтворювати криволінійні поверхні, оскільки це вимагало б нескінченної кількості трикутників. Утім, для 3D-друку ця особливість не є критичною, адже точність полігонів зазвичай перевищує можливості принтерів.

Формат OBJ

OBJ є розширеною альтернативою STL. На відміну від STL, цей формат підтримує текстури, матеріали та додаткову інформацію, що робить його ідеальним для художнього моделювання в програмах, таких як Blender, Autodesk Maya, 3Ds Max чи Meshlab. OBJ зберігає геометрію моделі у вигляді полігонів, але додає можливості для візуалізації, що робить його популярним у створенні моделей для анімації та ігор.

Ось основні переваги формату OBJ:

• Підтримка текстур: дозволяє додавати деталізовані поверхні.
• Гнучкість: сумісний із більшістю програм для художнього моделювання.
• Універсальність: може використовуватися як для друку, так і для візуалізації.

OBJ часто застосовується, коли потрібна не лише геометрія, а й естетична складова моделі.

Формат STEP

STEP (Standard for the Exchange of Product model data) – це формат, орієнтований на інженерне моделювання. Він розроблений як міжнародний стандарт для зберігання даних про вироби та підтримує повний цикл розробки деталей. STEP вирізняється високою точністю, оскільки криволінійні поверхні задаються математичними формулами, а не полігонами. Це дозволяє зберігати ідеальну геометрію навіть при сильному збільшенні.

Формат STEP використовується в системах автоматизованого проектування (САПР), таких як SolidWorks, Autodesk Inventor чи Siemens NX. Однак не всі дані, як-от симуляції чи матеріали, переносяться між програмами. Для 3D-друку STEP менш поширений, але його можна конвертувати в STL.

Власні формати програм

Окрім універсальних форматів, багато програм використовують власні формати, які зазвичай сумісні лише з програмою, у якій створено модель. Такі файли здебільшого призначені для зберігання проектів і рідко використовуються для 3D-друку. Винятком є слайсер Ultimaker Cura, який за допомогою плагінів може відкривати власні формати САПР-програм, таких як SolidWorks чи Inventor.

САПР-програми

Системи автоматизованого проектування (САПР) використовуються для інженерного моделювання, і їхні файли зазвичай сумісні через формат STEP. Деякі програми, наприклад від компанії Autodesk, дозволяють обмінюватися даними в межах однієї екосистеми (Fusion 360 може відкривати файли Inventor). Проте при такому перенесенні втрачається частина інформації, як-от результати фізичних симуляцій.

Для збереження цілісності даних рекомендують завершувати проект в одній програмі. Основні САПР-програми включають:

• SolidWorks: популярна для створення інженерних моделей.
• Autodesk Inventor: підходить для складних конструкцій.
• Siemens NX: використовується в промисловому проектуванні.

Ці програми забезпечують високу точність і підтримують складні симуляції.

Програми для художнього моделювання

Програми для художнього моделювання, такі як Blender чи 3Ds Max, створюють моделі для анімації, ігор чи візуалізації. Кожна з них має власний формат, а універсальний STL обмежує їхній функціонал до базових операцій. Утім, для 3D-друку цього достатньо, адже потрібна лише геометрія моделі.

Налаштування G-коду

Після експорту моделі в STL її завантажують у слайсер для генерації G-коду – набору команд для принтера. У слайсері налаштовують параметри друку, такі як висота шару, швидкість, температура та тип опор. Після цього G-код зберігається на карту пам’яті або передається на принтер напряму.

G-код – це не просто формат, а мова програмування, яка керує 3D-принтером. Спочатку G-код розроблявся для числового програмного керування (ЧПК), а 3D-принтери є спрощеним прикладом таких пристроїв. На відміну від інших форматів, G-код можна редагувати вручну, що дозволяє створювати макроси для автоматизації процесів друку.

Ось можливості G-коду:

• Пряме керування принтером: задає траєкторію руху екструдера.
• Налаштування параметрів: регулює температуру, швидкість і товщину шару.
• Створення макросів: спрощує повторювані операції.

Редагування G-коду вимагає певних знань, але може значно оптимізувати роботу з принтером.

Підготовка принтера до роботи

Перед початком друку необхідно переконатися, що принтер готовий до роботи. Це включає перевірку рівня столу, чистоту екструдера та правильне завантаження матеріалу. Калібрування принтера забезпечує стабільний друк і якісний результат. Ми рекомендуємо виконувати ці кроки перед кожною сесією друку, щоб уникнути дефектів і забезпечити високу якість виробів.

Перевірка рівня столу

Рівень робочої платформи (столу) є критично важливим для забезпечення адгезії першого шару моделі. Якщо стіл не вирівняний, модель може відірватися від поверхні або деформуватися. Для перевірки рівня ми використовуємо стандартну процедуру калібрування, яка залежить від моделі принтера. Наприклад, для принтерів із ручним вирівнюванням:

• Запустіть функцію вирівнювання столу через меню принтера або вручну перемістіть сопло в кутові точки платформи.
• Використовуйте аркуш паперу (товщиною приблизно 0,1 мм) між соплом і столом. Відрегулюйте гвинти так, щоб папір злегка терся об сопло.
• Повторіть процедуру для всіх кутів і центру столу, перевіряючи рівномірність зазору.
• Після вирівнювання надрукуйте тестовий квадратний шар (наприклад, 100×100 мм) і переконайтеся, що він рівномірно прилягає до поверхні.

Для принтерів із автоматичним вирівнюванням, таких як Prusa i3 MK3S+ або Creality Ender-3 V2, запустіть вбудовану функцію автокалібрування через меню. Ми також радимо періодично перевіряти стан датчиків автоматичного вирівнювання, щоб уникнути помилок.

Очищення екструдера

Чистий екструдер забезпечує стабільну подачу матеріалу та запобігає засміченню сопла. Перед початком роботи ми рекомендуємо:

• Нагрійте сопло до робочої температури матеріалу (наприклад, 200–220 °C для PLA або 230–250 °C для ABS).
• Вручну подайте пластик через екструдер, щоб видалити залишки старого матеріалу. Для цього використовуйте функцію «Завантаження пластику» в меню принтера.
• Якщо сопло засмічене, скористайтеся тонкою голкою (0,4 мм) або спеціальним інструментом для чищення. Обережно прочистіть сопло, не пошкоджуючи його.
• Перевірте стан тефлонової трубки (для принтерів із системою Bowden) або шестерень екструдера, щоб переконатися, що вони не зношені.

Для фотополімерних принтерів (SLA/LCD) очистіть ванну для смоли від залишків затверділого матеріалу за допомогою пластикового шпателя. Переконайтеся, що FEP-плівка на дні ванни чиста та не має подряпин, оскільки це впливає на якість друку.

Завантаження матеріалу

Правильне завантаження матеріалу залежить від типу принтера та пластику. Ми радимо дотримуватися таких кроків:

• Переконайтеся, що котушка з пластиком правильно встановлена на тримачі та не заплутана. Для PLA, ABS чи PETG перевірте, чи немає вузлів на нитці.
• Обріжте кінчик пластикової нитки під кутом 45 градусів, щоб полегшити її введення в екструдер.
• Нагрійте сопло до рекомендованої температури для вибраного матеріалу (наприклад, 200 °C для PLA, 240 °C для ABS). Для фотополімерних смол переконайтеся, що смола ретельно перемішана перед заливанням у ванну.
• Завантажте пластик через меню принтера або вручну, штовхаючи нитку до появи рівномірного потоку з сопла. Для смол перевірте рівень рідини у ванні та додайте необхідну кількість.
• Перевірте, чи пластик виходить рівномірно, без бульбашок або перерв, що може свідчити про вологість матеріалу або засмічення.

Якщо пластик зберігався тривалий час, рекомендується просушити його перед використанням, оскільки вологий матеріал (особливо Nylon або PETG) може спричинити дефекти друку. Для сушіння краще використовувати спеціальний сушильний пристрій або духовку при температурі 40–50 °C протягом 4–6 годин.

Висновок

Підготовка моделі для 3D-друку – це багатогранний процес, що вимагає уваги до деталей і використання відповідного ПЗ. Дотримуючись описаних рекомендацій, можна значно підвищити якість друку та уникнути типових помилок. 

Поширені запитання