Опорные структуры и ориентация детали

Оба типа принтеров, и те, которые печатают снизу-вверх, и те, которые печатают сверху вниз, требуют присутствия опорных структур. Опора помогает фиксировать модель на рабочей платформе, предупреждает коробление и служит для усиления отвесов и других сложных элементов конструкции. Большинство программ для разбивки на слои автоматически рассчитывают опоры, основываясь на конструкции детали.

В отличие от других технологий 3D-печати, в которых опоры выполняются из вспомогательного (часто растворимого) материала, технологии SLA/DLP позволяют печатать опоры только из основного материала. Это означает, что опору нужно будет срезать или отломать вручную. Для облегчения удаления, опоры печатают в виде тонких древообразных структур, которые сужаются в местах контакта с печатным образцом.

Природа опоры в SLA/DLP-печати такова, что после ее удаления на поверхности остаются отметины и заусенцы.

Если необходимо получить гладкую поверхность, эти отметины должны быть зачищены. По этой причине, важно, чтобы конструктор понимал требования к опоре и ориентацию детали, чтобы поверхности, внешний вид которых критичен, не контактировали с опорой. Особенно это касается таких деталей как прототипы, формы для литья, изделия для стоматологии и слуховые аппараты, где так важна гладкость поверхности.

И поэтому важно, чтобы конструктор позаботился о доступе инструмента для удаления опоры. В сложных деталях с труднодоступными областями крайне сложно удалить опору без увеличения вероятности повреждения детали.

Для разных типов принтеров, печатающих снизу-вверх, и сверху вниз, подходы к конструированию опор отличаются.

12.1.1 Опорные структуры для печати сверху вниз

Для принтеров, печатающих сверху вниз, существует всего лишь несколько правил.

Детали, которые возможно разместить так, чтобы по всем направлениям печати были ровные участки - наилучшие образцы для печати этим методом, ведь для таких образцов используется минимальное количество опор, а также минимальное количество слоев печати, что уменьшает стоимость печати и расходы.

А вот деталям, печатаемым на принтерах снизу-вверх, уже необходим более сложный подход к ориентации и разработке опорных структур. Так как в принтерах, печатающих снизу-вверх, присутствует этап отделения печатного образца от дна ванны, также присутствует и риск его прилипания к рабочей платформе, что приведет к разрушению детали. Для предотвращения подобных ситуаций особое внимание следует уделить ориентации детали.

Ниже приведены 4 правила, определяющие, как именно должна быть ориентирована деталь при печати снизу-вверх:

1. Деталь нужно ориентировать так, чтобы самая длинная ее ось была параллельна фронтальной части принтера.
2. При ориентировании необходимо стараться сократить область поперечного сечения каждого слоя для снижения сил, действию которых деталь будет подвергаться на этапе отделения.
3. Закрытые углубления не следует размещать так, чтобы они контактировали с лотком со связующим веществом (см. Полые Секции).
4. Деталь нужно размещать так, чтобы печать можно было выполнять на предыдущих слоях. Это сократит зависимость от опор. Это особенно важно для мелких элементов, которые могут повредиться во время удаления опоры.

Многие программы для разбивки на слои для метода SLA/DLP имеют возможность автоматического ориентирования детали и построения опор на основе ее геометрии. Тем не менее, если деталь имеет поверхность, для которой контакт с опорой нежелателен, конструктор может выбрать расположение детали самостоятельно. В большинстве случаев, преобразования расположения детали, указанные ниже, приводят к размещению детали, подходящему для печати снизу-вверх.

1. Ориентировать деталь так, чтобы самая длинная ее ось была параллельна оси X.
2. Повернуть деталь на 60° вокруг оси Y.
3. Повернуть деталь на 30° вокруг оси Z.
4. Сгенерировать опору.

Рисунок 12.3 иллюстрирует каждый их этих шагов.

Присутствие этапа отделения в принтерах, печатающих снизу-вверх, делает невозможным использование для печати гибких материалов с упругой твердостью менее 70А. Силы, возникающие при отделении, в сочетании с низкой плотностью материала часто приводят к получению плохого качества печати.