3DPrintStory    Процесс 3D печати    Как выбрать размер сопла для 3D принтера? Плюсы и минусы

Как выбрать размер сопла для 3D принтера? Плюсы и минусы

Когда вы выбирали свой 3D принтер, размер сопла 3D принтера, возможно, был последним, о чем вы думали. Это деталь, о которой часто забывают. Но в зависимости от того, что вам нужно напечатать, неправильный диаметр сопла может помешать.

В этой статье мы рассмотрим разные варианты размеров сопла 3D принтера и то, почему вам стоит задуматься об этом узле, разобраться из каких материалов  его изготавливают, понять взаимосвязь между размером сопла и высотой слоя и как измерить фактический диаметр сопла.

Как размер сопла влияет на 3D печать?

Диаметр сопла влияет на ширину экструзии линии 3D принтера. Это влияет на некоторые элементы вашей модели. Если вы печатаете на 3D принтере для бизнеса (делаете большое количество заказов), вам нужно убедиться, что ваш экструдер подает нужное количество материала. Если подается слишком много материала, то используется больше нити, чем требуется по факту для удачной 3D печати. Ну а меньшее количество попросту может приводить к браку.

Или, возможно, вы распечатываете различные модели, некоторые из которых очень подробные и замысловатые, а некоторые - более практичные (например, сменная дверная ручка), которые просто нужно распечатать быстро и с максимальной прочностью.

В любом случае вам понадобится правильная настройка, чтобы не тратить зря время, материал и обеспечить нормальное качество 3D модели.

Нет простого ответа на вопрос, какой размер сопла для принтера 3D самый лучший. Вам нужно взвесить, чего вы хотите добиться и какие элементы 3D модели для вас самые важные.

В зависимости от вашего 3D принтера, сопло можно довольно легко заменить (большинство из них установлены на винты), а покупка упаковки с разными размерами будет стоить вам не дорого.

Самые распространенные варианты сопла 3D принтеров

Наиболее распространенным стандартным размером сопла является сопло 0,4 мм (или 0,35 мм), используемое большинством современных производителей 3D принтеров. Причина этого в том, что это довольно большой и при этом универсальный размер сопла. Это означает, что вы можете печатать с исключительной детализацией, и это не займет много времени.

с помощью сопла для 3D печати 0,4 мм вы можете печатать до толщины слоя всего 0,1 мм или до 0,3 мм. Чем меньше высота слоя, тем лучше детализация (по оси Z) и чем больше высота слоя, тем быстрее будет ваша 3D печать, но с худшим качеством детализации.

Распространенное заблуждение состоит в том, что если кто-то не получает достаточно хорошего качества 3D печати на своем принтере с соплом 0,4 мм, они сразу думают, что им нужно сопло для 3D печати меньшего размера.

Другой распространенный меньший размер - 0,25 мм. Некоторые 3d принтеры предлагают 0,2 мм, 0,15 мм, а Mass Portal даже экспериментирует с соплами экструдеров для 3D принтеров 0,1 мм. И эксперименты действительно интересные. Благодаря такому миниатюрному соплу им удалось распечатать механизм часов с превосходной детализацией.

Как связан диаметр сопла с разрешением 3D принтера?

Теоретически меньшие размеры сопла 3D принтера позволяют добиться большей точности. Но для многих 3D принтеров, особенно более дешевых или старых моделей, сопло экструдера меньшего размера не обязательно будет иметь значение, если ваш принтер не поддерживает необходимое более высокое разрешение. Это все равно, что поставить низкопрофильные шины с высокими эксплуатационными характеристиками на старый классический автомобиль - это не заставит его двигаться быстрее и не обязательно он начнет лучше справляться с поворотами.

Это также похоже на то, как спецификации 3D принтера на бумаге (например, заявленное разрешение) не всегда приводят к лучшему качеству печати готового изделия. Подобно тому, как Ultimaker и Zortrax имеют очень похожие разрешения на бумаге, но по многим фактическим тестам Zortrax создает более качественные модели, чем Ultimaker 2.

Если вы недавно купили свой 3D принтер, то, скорее всего, вы сможете получить преимущества от использования сопла меньшего размера, поскольку разрешение по всем направлениям с каждым днем становится все выше.

Давайте рассмотрим плюсы и минусы 3D печати с соплами меньшего размера. Некоторые менее очевидны, чем другие. Затем мы рассмотрим доступные недооцененные сопла большего размера. Надеюсь, после прочтения этой статьи вы сможете ответить на вопрос: "Каким размером сопла мне следует печатать?".

Вы, наверное, уже догадались, что чем меньше размер сопла в экструдере, тем более детальную модель вы сможете получить в результате 3D печати. Тонкое сопло отлично подходит для сложных фигурок, или если вам нужно напечатать очень тонкие стенки для обшивки самолета, или, например, модели с высокой прозрачностью и тому подобное.

На фото ниже показана напечатанная обшивка модели самолета, которая была сделана стандартным соплом диаметром 0,4 мм. Если эиу же обшивку напечатать соплом диаметром 0,2 мм, то вес (и прочность) уменьшился бы вдвое.

Стоит отметить, что 3D принтер с соплом 0,2 мм подает в два раза меньше материала, чем сопло 0,4 мм. И это фактически приводит к увеличению времени печати в те же два раза. При этом стоит обратить внимание, что прочность и детализация это обратные величины от времени. Так что для получения качественных 3D моделей с использованием тонкого сопла и высокого разрешения вам придется запастись терпением (раза так в 2 больше чем при печати стандартным 0,4 экструдером :)). В некоторых случая это обосновано,  внекоторых это пустая трата времени...

Как правило, чем меньше размер сопла, тем выше вероятность возникновения проблем с 3D принтером. Особенно, если вы используете дешевые материалы - они могут хорошо проявить себя при печати невысоких моделей и более толстыми соплами, но если вам нужны детализированные модели, которые печатаются с использованием тонкого сопла, то стоит также озадачиться покупкой качественных нитей для 3D печати.

Другие факторы при 3D печати соплом тонкого диаметра менее очевидны - например, с выступами могут возникать проблемы. Это связано с тем, что каждый слой имеет меньшую ширину для следующего слоя. Преодоление мостов также может вызвать трудности.

Но есть и хорошие новости! Там, где формируются свесы, материал суппортов будет намного проще удалить, если печатается тонким соплом. Из-за повышения точности ваш слайсер может использовать минимум материала между вашей моделью и опорами, поэтому они будут легче отламываться и иметь меньше поврежденных контактных площадок, требующих шлифовки.

И, наконец, самое неприятное в тонком сопле - легкость, с которой оно засоряется. Если вы уменьшите размер до 0,2 мм или даже 0,1 мм, вам понадобится небольшая частица, чтобы засорить хотэнд. Надо очень внимательно следить за чистотой вашего материала для 3D печати и регулярно очищать сопло вашего 3D принтера. Иначе вы не оберетесь дополнительных ненужных проблем.

Стоит также уделить время пониманию взаимосвязи между размером сопла и толщиной слоя. Если вкратце, то первый параметр определяет детализацию по горизонтали (по осям x и y), а второй регулирует разрешение по вертикали или оси z.

Как измерить размер сопла 3D принтера?

Хотя фактический диаметр сопла должен быть выгравирован на его боковой стороне, прочитать это значение не всегда возможно, если оно уже установлено в экструдере или если вы печатали с ним какое-то время. В конце концов, есть понятие износа и, возможно, вы не уверены, что сопло того же размера, что и раньше. 

Чтобы определить, какого размера ваше сопло на самом деле, очень медленно выдавите немного материала в воздух (высокая скорость может изменить форму или размер) при самых низких настройках, при которых вы можете подавать материал (примерно 1 мм/с). После охлаждения используйте микрометр, если он у вас есть. Они, как правило, более точны, чем цифровые штангенциркули. Имейте в виду, что после экструдирования филамент, вероятно, расширится. Материал низкого качества или слишком горячий экструдер (особенно если вы выдавливаете со скоростью 1 мм/с) приведет к большему расширению материала, что приведет к неточным показаниям.

Так же бывает полезно знать размер, до которого расширяется ваш материал после экструзии, если вы работаете над получением действительно красивой и точной модели. Так что не стесняйтесь экспериментировать с более высокой скоростью, которая немного больше похожа на вашу фактическую 3D печать.

Как связана высота слоя 3D печати и диаметр сопла?

Простыми словами - это толщина каждой линии экструдированного материала, составляющая каждый слой вашей модели. Чем тоньше высота слоя (или толщина слоя), тем мельче детализация печати по оси Z (вертикальный размер вашей модели), но тем больше слоев потребуется. Увеличивает время печати.

Эти характеристики связаны, но не полностью. Например, можно напечатать, используя более тонкое сопло с более толстым слоем, если вертикальное разрешение менее важно для вас. А можно использовать более толстое сопло с очень маленькой высотой слоя. Хотя в этом случае не стоит слишком увлекаться. Для поддержания адекватного давления высота вашего слоя должна быть как минимум на 20% меньше ширины сопла - а в большинстве случаев для достижения наилучших результатов 3D печати она должна составлять около 50%.

Как определить правильное расстояние от сопла до рабочего стола 3D принтера?

При правильной настройке расстояния между столом и соплом основание готовой модели должно иметь почти идеально гладкую, стеклянную поверхность. Многие предполагают, что для правильной установки расстояния между соплом и столом 3D принтера необходимо использовать измерительный щуп, но на самом деле даже он может оказаться слишком толстым. Так что стоит подумать в сторону уже зарекомендовавшей себя калибровки стола с помощью листка бумаги. Стоит использовать тонкую бумагу. Например, бумага для чеков - отличный выбор. Положите бумагу для чеков под сопло и постепенно опускайте сопло вниз, пока бумага для чеков не будет немного сопротивляться ей, когда вы попытаетесь ее выдвинуть. 3D печать на такой высоте придаст нижней части модели отличный вид и в случае высоких моделей, печать точно не собьется.

Какова максимальная высота слоя 3D печати в сравнении с размером сопла?

Вам не обязательно нужен калькулятор высоты слоя на 3D принтере, но, как правило, максимальная высота слоя составляет 50% от ширины сопла. В некоторых случаях вы можете подняться выше (возможно, 75%), но в этом случае вы должны осознавать, что можете пожертвовать надежностью.

Лучше всего поэкспериментировать с параметрами вашей модели, если вы понимаете взаимосвязь между размером сопла 3D принтера и высотой слоя, которую вы будете использовать для печати. Таким образом, для сопла 0,4 мм вам нужно будет печатать с высотой слоя 0,2 мм или до 0,3 мм. Ваш минимум должен быть около 0,1 мм. Если меньше, то по факту вы просто увеличиваете время ожидания без особой пользы (на том же сопле размером 0,4 мм).

В большинстве случаев стоит печатать более тонкие слои с меньшими диаметрами сопел и, как правило, более толстые слои с более толстыми соплами. Просто обратите внимание, что если вы печатаете более толстым диаметром сопла и с очень тонким слоем по высоте, вам нужно будет снизить настройки экструзии в слайсере, чтобы предотвратить чрезмерную подачу материала.

Также стоит отметить, что независимо от размера вы всегда должны быть уверены, что у вас всегда чистое сопло. Один из самых простых способов сделать это - использовать высококачественную чистящую нить. Вам нужно использовать всего несколько граммов его каждый раз, когда вы чистите, но это предотвратит накопление углерода со временем.

Так зачем мне использовать сопло 0,8 мм или толще?

Подобные размеры сопла были более распространены на старых 3D принтерах, но теперь возвращаются. Все дело в том, чтобы использовать то, что вам нужно, и не более того. Для большого количества моделей запас 0,4 мм, который, вероятно, идет в комплекте с вашим 3D принтером, может быть излишним в плане детализации.

Если вам нужна прочность и скорость, а детализация менее важны, то стоит использовать сопло 0,8 мм или даже 1,0 мм. И не забывайте, что модели, напечатанные с соплом толщиной 0,8 мм могут быть очень детализированными, так как многое зависит также от вашего 3D принтера.

Единственный небольшой недостаток может заключаться в том, что вы используете больше материала, но с более толстыми стенками детали вы, вероятно, сможете компенсировать это меньшим заполнением.

Не существует единого оптимального диаметра сопла для всех моделей, вам просто нужно принять во внимание все факторы и решить какой размер сопла вам больше походит.

Какой размер сопла следует использовать для композитных материалов?

Стоит отметить, что композитные материалы (любые нити на основе частиц, такие как древесный наполнитель, медный наполнитель, нейлон из углеродного волокна или армированный стеклом нейлон) будут вызывать проблемы с экструзией при использовании более тонкого сопла.

Это связано с тем, что в этих нитях есть частицы, которые, хотя и имеют наноразмеры, могут вызывать проблемы при прохождении через сопла диаметром менее 0,4 мм. Для композитных материалов лучше использовать сопла не менее 0,5 мм, а для любого металла, стекла или материалов из углеродного волокна вам понадобится закаленное сопло. Латунное сопло, которое идет в комплекте с вашим 3D принтером, скорее всего, не прослужит вам долго и его диаметр увеличится через несколько часов печати.

Сопло 0,5 мм из нержавеющей стали или сопло из вольфрама прослужит намного дольше для композитных материалов, но истоить, окнечно же, будет дороже.

Итак, если вы все еще задаетесь вопросом: "Какой размер сопла экструдера выбрать?", вот выводы по соплу диаметром меньше стандартных 0,4 мм:

- стоит использовать для мелких детализированных моделей, если ваш 3D принтер поддерживает высокое разрешение;

- 3D печать может занять значительно больше времени, более толстые сопла могут значительно сократить время печати;

- свесы печатать сложнее, но опоры отламываются легче;

- вам нужен материал от качественного проверенного производителя, иначе сопло может легко засориться.