Двоколірний та триколірний друк на FDM 3D принтерах. Мультиколорний 3D друк. 3D принтери з двома екструдерами

Хочете дізнатися за яким принципом побудований багатобарвний друк у сучасних 3D принтерах?

 Тоді приступимо.

 Якщо уважно вивчити ринок 3D принтерів, то можна помітити, що функція багатобарвного друку має не більше 5% моделей 3D принтерів, які існує зараз на ринку. Незважаючи на популярність у покупців, виробники не поспішають балувати нас кольоровими 3D принтерами. І тому є низка причин. Основна причина полягає в тому, що технологія FDM 3D друку ще мало “відшліфована” і має безліч ” шорсткостей “. Витрачати час інженерів на модернізацію системи до двох екструдерів, доки не відточено роботу з одним було б невиправдано безглуздо з боку розробників .

Зараз виробники випускають двоколірні 3Д принтери виключно в експериментальних цілях. Давайте розглянемо ближче найпопулярніший у світі 3D принтер Replicator 2 , а точніше його старшого побратима Replicator 2X .

На лицьовій стороні принтера красується гордий напис “Experimental 3D printer”, і це не просто напис, це попередження “Багатокольоровий друк знаходиться на початку розвитку, завжди пам’ятайте про це.”

 

Для початку, спробуємо зрозуміти принцип роботи багатобарвного друку і розглянемо всі тонкощі даної технології.Для простоти звернемося до аналогій. Як працює сучасний кольоровий струменевий 3D принтер? Він обладнаний контейнерами з рідкими фарбами кількох кольорів. Принтер має безліч друкуючих головок, кожна з яких друкує окремим чорнилом. Головка формує мікро краплю того чи іншого кольору та наносить її на підкладку (папір). Змішування кількох різних крапель дозволяє створити будь-який відтінок. Багатокольоровий 3D друк дуже схожий. Багатокольоровий 3D принтер оснащений декількома друкуючими головками (екструдерами) і окремими бобінами з різнобарвним пластиком. Кожен екструдер формує краплю пластику та наносить її на платформу для друку. Але, є і відмінність, струменевий принтер друкує рідким чорнилом, фарби різних кольорів змішуються. У той же час 3D принтер друкує розплавленим пластиком і змішування кольорів у такій формулі неможливе. Саме тому FDM 3D друк не може мати безліч відтінків. Друк ведеться лише тими кольорами, які встановлені в принтері. Скільки екструдерів – стільки кольорів. Екструдер – одна з найдорожчих частин 3D принтера, тому додавання кожного наступного екструдера значно збільшує вартість кінцевого пристрою. Так наприклад3D принтер CubeX Trio в Україні коштуватиме на 2000 $ дорожче за свого побратима з одним екструдером.

 Мінусом також є те, що додатковий екструдер завжди збільшує розміри друкувальної голівки, а це у свою чергу зменшує розміри області друку. Саме тому Реплікатор 2 здатний друкувати об’єкти більше за розмірами ніж більш просунутий колега Реплікатор Дуал .

 Ще одним нюансом кольорового 3D друку є складність налаштування та калібрування. Як ми вже знаємо , для якісного друку життєво необхідно з медичною точністю та педантичністю виставити мінімальний зазор між соплом екструдера та платформою для друку. Так ось, виставити однаковий і правильний зазор на двох екструдерах одночасно тричі складніше. І навіть якщо Ви ідеально змогли виставити обидва сопла, то ви ніколи не будете застраховані від , скажімо, випадкового загинання країв деталі. У такі моменти, коли край Вашої деталі хоч на 40 мікрон підніметься вгору, Ваш другий екструдер буде здатний зруйнувати всю вашу конструкцію, зірвавши її з підкладки (особливо якщо він при цьому друкуванні не використовувався і був холодний).

 Наявність усіх цих складнощів часто відлякує виробників 3D принтерів . Тому сьогодні багатобарвний 3D друк є рідкісним і дорогим явищем.

 Але, при всіх недоліках, багатобарвний друк містить і масу плюсів:

– Друк двоколірних деталей. Такі деталі виглядають жвавішими, насиченішими і цікавішими за монохромні колеги.

– Нанесення написів. Використання контрастних кольорів дозволяє робити написи, що легко читаються, що незамінно при брендуванні кінцевого виробу.

– Змішування різних типів пластику . Кожен тип пластику має фізичні властивості. Друкуйте АБС та ПЛА одночасно. Це дозволить значно розширити фізичну стійкість та зовнішній вигляд Ваших предметів.

– Використання гнучкого пластику поряд з твердим. Ви можете запросто за один прохід надрукувати, скажімо, шину на макеті Вашого автомобіля.

– Друк двох предметів одночасно. Такий підхід економить Ваш час та витрати електроенергії.

– друкуємо із матеріалом підтримки. Під час класичного 3D друку принтер створює підтримку для 3D об’єктів зі звичайного пластику. Після закінчення друку матеріал підтримки потрібно видалити. Але всередину кожного об’єкта можна потрапити для фізичного зрізання підтримки. До того ж навіть якщо це зробити, видалити підтримку без сліду просто неможливо. На деталі буде видно сколи, а це не завжди прийнятно. Зовсім інша річ якщо Ви щасливий власник принтера з двома екструдерами . В такому випадку, в один екструдер Ви встановлюєте звичайний пластик для друку, а в другий пластик розчинний. Коли предмет буде готовий, Вам достатньо буде опустити Вашу деталь у спеціальну рідину і матеріал підтримки сам розчиниться, залишивши основну деталь в ідеальній формі.

 На ринку України зустрічаються 2 різнотипні матеріали підтримки:

Перший – найпопулярніший – PVA . Пластик хороший тим, що розчинний у звичайній воді. Більш того, розчин такого пластику у воді чудово підходить для приклеювання Ваших наступних деталей до платформи 3D принтера.

Другий – більш рідкісний – HIPS . Цей пластик хороший тим, що його можна використовувати як основний пластик для друку, і як матеріал підтримки. Вироби з нього виходять досить міцними та термостійкими. Розчинником для цього типу пластику є Лімонен . На жаль, в Україні дістати лимонний у великих обсягах вкрай дорого і складно.

Отже, для нас із Вами, найкращим варіантом є  PVA  пластик. Він відкриває нам двері у світ складного та пізнавального 3D друку. Завдяки йому можна друкувати  багатокомпонентні рушійні механізми, крихкі конструкції та горизонтальні перекриття, не ризикуючи пошкодити основний виріб.

 Виходить, що, незважаючи на всі складнощі, багатобарвний 3D друк є вкрай потрібним і корисним функціоналом домашнього 3D принтером.

 Найкращим кольоровим 3d принтером на ринку України є Replicator Dual та його численні китайські клони . Принтер оснащений двома повністю незалежними екструдерами, а також має два вбудовані кріплення для установки бобін з пластиком.

 Фактично двоколірний 3D принтер – це два різні 3D принтери, поєднані на одній ЧПУ платформі, а двоколірний 3D друк – це здвоєний набір команд, що передається на 3D принтер.

 За такою ж логікою побудовано все програмне забезпечення для багатобарвного 3D друку. Перед друком ви малюєте дві різні STL моделі, які потім у редакторі вручну накладаєте одна на одну. Мені здається, що такий підхід дуже незручний. Було б набагато простіше спочатку створити в 3D редакторі двоколірну 3D модель, а потім мимо посередників відправити її на Ваш 3D принтер.

 За традицією, найкраще програмне забезпечення для двоколірного 3D друку реалізовано в принтерах Cubify . Все інше ПО хоч і містить функцію багатоколірного 3D друку, але вона знаходиться в вкрай зародковому стані.

 Почесне друге місце посіло програмне забезпечення для принтерів Makerbot – MakerWare. Функція двоколірного друку проста і зручна, але як тільки ви її активуєте, можете сміливо забути про всі додаткові функції. З цього моменту Ви не зможете вибрати RAFT або побудову підтримки ( * читайте примітку ).

 На третьому місці знаходиться софт для принтерів Reprap та Ultimaker – Cura. Багатокольоровий друк з’явився в останній версії ПЗ і має статус бета. Часто, навіть встановивши галочку “багатокольоровий друк”, ця функція так і не активується. Але ображатись не доводиться, бета вона і є бета.

 На останньому місці сховався дідусь ReplicatoG. Автор також нагородив його функцією двоколірного друку. Для того, щоб надрукувати двокольорову модель, Вам спочатку доведеться прорахувати модель для лівого екструдера, потім для правого, а потім склеїти ці два файли разом. Процедура, маю визнати, не швидка.

 Пам’ятайте, що для того, щоб надрукувати двоколірну модель, Вам на початку необхідно завантажити двокольорові моделі для 3d принтера у форматі stl. На даний момент програмне забезпечення для 3D принтера не вміє частково розфарбовувати окрему модель. Вам на початку необхідно в 3D редакторі розрізати модель на складові і вже після цього завантажувати її в ПЗ для 3D принтера.

Висновок:

Багатокольоровий FDM друк надзвичайно корисна та цікава технологія, яка на даному етапі знаходиться у стадії розвитку. Якщо Ви тільки починаєте освоювати 3D друк, варто придивитися до моделей з одним екструдером . Якщо Ви хочете купити модель із запасом функціоналу на майбутнє, то Вам варто придивитися до принтерів MigceCuble або Duplicator 4 .

 * Судячи з усього, компанія все-таки відреагувала на численні прохання нашої компанії і модернізувала ПЗ для двоколірного друку. 01.02.13 світло побачило ПЗ MakerWare 2.3, яке отримало просунуті налаштування для двоколірного 3D друку. Як і раніше, це По сумісно як з оригінальними принтерами Replicator , так і з їх китайськими клонами .