Двухцветная и трехцветная печать на FDM 3D принтерах. Многоцветная 3D печать. 3D принтеры с двумя экструдерами.

Хотите узнать по какому принципу построена многоцветная печать в современных 3D принтерах?

 Тогда, приступим.

 Если внимательно изучить рынок 3D принтеров, то можно заметить, что функцией многоцветной печати обладают не более 5% моделей 3D принтеров, которые существует сейчас на рынке. Несмотря на востребованность у покупателей, производители не спешат баловать нас цветными 3D принтерами. И тому есть целый ряд причин. Основная причина состоит в том, что технология FDM 3D печати еще не достаточно “отшлифована” и имеет множество “шероховатостей“. Тратить время инженеров на модернизацию системы до двух экструдеров, пока не отточена работа с одним было бы неоправданно глупо со стороны разработчиков.

Сейчас, производители выпускают двухцветные 3Д принтеры исключительно в экспериментальных целях. Давайте, рассмотрим поближе самый популярный в мире 3D принтер Replicator 2, а точнее его старшего собрата Replicator 2X.

На лицевой стороне принтера красуется гордая надпись “Experimental 3D printer”, и это не просто надпись, это предупреждение “Многоцветная печать находится в начале развития, всегда помните об этом.”

 

Для начала, давайте попытаемся понять принцип работы многоцветной печати и рассмотрим все тонкости данной технологии. Для простоты, обратимся к аналогиям. Как работает современный цветной струйный 3D принтер? Он оборудован контейнерами с жидкими красками нескольких цветов. Принтер имеет множество печатающих головок, каждая из которых печатает отдельными чернилами. Головка формирует микро каплю того или иного цвета и наносит ее на подложку (бумагу). Смешивание нескольких разных капель позволяет создать любой оттенок. Многоцветная 3D печать очень похожа. Многоцветный 3D принтер оснащен несколькими печатающими головками (экструдерами) и несколько отдельными бобинами с разноцветным пластиком. Каждый экструдер формирует каплю пластика и наносит ее на платформу для печати. Но, есть и отличие, струйный принтер печатает жидкими чернилами, краски разных цветов смешиваются. В тоже время 3D принтер печатает расплавленным пластиком и смешивание цветов в такой формуле невозможно. Именно поэтому FDM 3D печать не может иметь множеством оттенков. Печать ведется только теми цветами, которые установлены в принтер. Сколько экструдеров – столько цветов. Экструдер – одна из самых дорогих частей 3D принтера, поэтому добавление каждого последующего экструдера значительно увеличивает стоимость конечного устройства. Так например 3D принтер CubeX Trio в Украине будет стоить на 2000$ дороже своего собрата с одним экструдером.

 Минусом также является то, что дополнительный экструдер всегда увеличивает размеры печатающей головки, а это в свою очередь уменьшает размеры области печати. Именно поэтому Репликатор 2 способен печатать объекты больше по размерам чем свой более продвинутый коллега Репликатор Дуал.

 Еще одним нюансом цветной 3D печати является сложность настройки и калибровки. Как мы уже знаем, для качественной печати жизненно необходимо с медицинской точностью и педантичностью выставить минимальный зазор между соплом экструдера и платформой для печати. Так вот, выставить одинаковый и правильный зазор на двух экструдерах одновременно трикрат сложнее. И даже если Вы идеально смогли выставить оба сопла, то вы никогда не будете застрахован от , скажем, случайного”загибание краев” детали. В такие моменты, когда край Вашей детали хоть на 40 микрон поднимется вверх, Ваш второй экструдер будет способен разрушить всю вашу конструкцию, сорвав ее с подложки (особенно если он при этой печати не использовался и был холодный).

 Наличие всех этих сложностей часто отпугивает производителей 3D принтеров. Поэтому сегодня, многоцветная 3D печать является редким и дорогостоящим явлением.

 Но, при всех недостатках, многоцветная печать содержит и массу плюсов:

– печать двухцветных деталей. Такие детали выглядят живее, насыщенней и интересней монохромных коллег.

– нанесение надписей. Использование контрастных цветов позволяет делать надписи легко читаемые, что незаменимо при брендировании конечного изделия.

– смешивание разных типов пластика. Каждый тип пластика имеет свои физические свойства. Печатайте АБС и ПЛА одновременно. Это позволит значительно расширить физическую устойчивость и внешний вид Ваших предметов.

– использование гибкого пластика наряду с твердым. Вы можете запросто за один проход напечатать, скажем, шину на макете Вашего автомобиля.

– печать двух предметов одновременно. Такой подход экономит Ваше время и расход электроэнергии.

– печатаем с материалом поддержки. Во время классической 3D печати принтер создает поддержку для 3D объектов из обычного пластика. После окончания печати материал поддержки необходимо удалить. Но внутрь не каждого объекта можно попасть для физического срезания поддержки. К тому же, даже если это сделать, удалить поддержку без следа просто невозможно. На детали будут видны сколы, а это не всегда приемлемо. Совсем другое дело если Вы счастливый обладатель принтера с двумя экструдерами. В таком случае, в один экструдер Вы устанавливаете обычный пластик для печати, а во второй растворимый пластик. Когда предмет будет готов, Вам достаточно будет опустить Вашу деталь в специальную жидкость и материал поддержки сам растворится, оставив основную деталь в идеальной нетронутой форме.

 На рынке Украине встречаются 2 разнотипных материала поддержки:

Первый – самый популярный – PVA. Пластик хорош тем, что растворим в обычной воде. Более того, раствор такого пластика в воде прекрасно подходит для приклеивания Ваших последующих деталей к платформе 3D принтера.

Второй – более редкий – HIPS. Этот пластик хорош тем, что его можно использовать и как основной пластик для печати, и как материал поддержки. Изделия из него получаются достаточно прочными  и термостойкими. Растворителем для этого типа пластика является Лимонен. К сожалению в Украине достать лимонен в больших объемах крайне дорого и сложно.

Так что, для нас с Вами, лучшим вариантом является PVA пластик. Он открывает нам дверь в мир сложной и познавательной 3D печати. Благодаря ему можно печатать многокомпонентные движущие механизмы, хрупкие конструкции и горизонтальные перекрытия не рискуя повредить основное изделие.

 Выходит, что несмотря на все сложности, многоцветная 3D печать является крайне нужным и полезным функционалом домашнего 3D принтером.

 Лучшим цветным 3d принтером на рынке Украины является Replicator Dual и его многочисленные китайски клоны. Принтер оснащен двумя полностью независимыми экструдерами, а также обладает двумя встроенными креплениями для установки бобин с пластиком.

 Фактически двухцветный 3D принтер – это два разных 3D принтера, совмещенных на одной ЧПУ платформе, а двухцветная 3D печать – это сдвоенный набор команд, передаваемый на 3D принтер.

 По такой же логике построено все программной обеспечение для многоцветной 3D печати. Перед печатью вы рисуете две разные STL модели, которые потом в редакторе вручную накладываете одна на одну. Мне кажется, что такой подход ужасно неудобен. Было бы намного проще изначально создать в 3D редакторе двухцветную 3D модель, а затем минуя посредников отправить ее на Ваш 3D принтер.

 По традиции, лучшее всего программное обеспечение для двухцветной 3D печати реализовано в принтерах Cubify. Все остальное ПО хоть и содержит функцию многоцветной 3D печати, но находится она в крайне зачаточном состоянии.

 Почетное второе место заняло ПО для принтеров Makerbot – MakerWare. Функция двухцветной печати проста и удобна, но как только вы ее активируете, можете смело забыть о всех дополнительных функция. С этого момента Вы не сможете выбрать RAFT или построение поддержки (* читайте примечание).

 На третьем месте находится софт для принтеров Reprap и Ultimaker – Cura. Многоцветная печать появилась в последней версии ПО и носит статус бета. Часто, даже установив галочку “многоцветная печать” эта функция так и не активируется. Но обижаться не приходится, бета она и есть бета.

 На последнем месте спрятался дедушка ReplicatoG. Создатель также наградил его функцией двухцветной печати. Для того, чтобы напечатать двухцветную модель Вам сначала придется просчитать модель для левого экструдера, затем для правого, а затем склеить эти два файла вместе. Процедура, должен признать, не быстрая.

 Помните, что для того, чтобы напечатать двухцветную модель, Вам в начале необходимо скачать двухцветные модели для 3d принтера в формате stl. На текущий момент ПО для 3D принтера не умеет частично раскрашивать отдельную модель. Вам в начале необходимо в 3D редакторе разрезать модель на составные части и уже после этого загружать ее в ПО для 3D принтера.

Вывод:

Многоцветная FDM печать необычайно полезная и интересная технология, которая на данном этапе находится в стадии развития. Если Вы только начинаете осваивать 3D печать, то стоит присмотреться к моделям с одним экструдером. Если Вы хотите купить модель с запасом функционала на будущее, то Вам стоит присмотреться к принтерам MigceCuble или Duplicator 4.

 * Судя по всему компания все-таки отреагировала на многочисленные просьбы нашей компании и модернизировала  ПО для двухцветной печати. 01.02.13 свет увидело ПО MakerWare 2.3, которое получило продвинутые настройки для двухцветной 3D печати. Как и раньше, это По совместимо как с оригинальными принтерами Replicator, так и с их китайскими клонами.