3d εκτύπωση στο εργαστήριο μας

Το εργαστήριο μας διαθέτει δύο 3D εκτυπωτές της εταιρίας Creality, τον CR-20 Pro και τον Ender-2 Pro. Η βασική διαφορά τους είναι στις διαστάσεις της πλάκας και κατά συνέπεια στο μέγιστο μέγεθος των εκτυπώσεων που μποορύν να μας προσφέρουν. Ο Ender-2 Pro είναι μικρότερος και διαθέτει μέγεθος πλάκας (bed) 15Χ15 εκατοστά, ενώ το CR-20 Pro διαθέτει μέγεθος πλάκας 30Χ30 εκατοστά.

Και οι δυο 3D εκτυπωτές δέχονται κάρτα SD, στην οποία μπορούμε να αποθηκεύσουμε το μοντέλο που θέλουμε να κατασκευάσουμε.

Προετοιμασία μοντέλου στο TinkerCAD

Η 3D εκτύπωση είναι μια διαδικασία η οποία για να επιτύχει χρειάζεται μια καλή προετοιμασία από μέρους μας. Αρχικά θα πρέπει να κατανοήσουμε πως δουλεύει ένας 3D εκτυπωτής.

Σωστή τοποθέτηση στο TinkerCAD

Ο 3D εκτυπωτής λιώνει ένα ειδικό υλικό το οποίο πολύ γρήγορα κρυώνει και γίνεται στερεό. Η εκτύπωση ξεκινά από το κάτω μέρος (πρώτη στρώση) και σιγά σιγά το μηχάνημα ανεβαίνει προς τα πάνω (επόμενες στρώσεις) για να ολοκληρώσει το αντικείμενο. Εμείς θα πρέπει πάντα να προσέχουμε να έχουμε το αντικείμενο μας τοποθετημένο με τέτοιο τρόπο ώστε η μεγαλύτερη επιφάνεια του να ακουμπάει στην πλάκα εκτύπωσης.

Από τη στιγμή που η εκτύπωση γίνεται από κάτω προς τα πάνω προσπαθούμε όσο γίνεται να μην έχουμε επιφάνειες του μοντέλου μας που να ξεκινάν από μεγάλο ύψος, γιατί αυτό θα απαιτήσει αργότερα να βάλουμε στηρίγματα.

Αποθήκευση σε μορφή STL

Αφού ολοκληρώσουμε τον σχεδιασμό και την τοποθέτηση του μοντέλου στο TinkerCAD πρέπει να το αποθηκεύσουμε στον υπολογιστή μας σε μορφή STL. Για να το πετύχουμε αυτό χρησιμοποιούμε το πλήκτρο Export, επιλέγουμε την μορφή STL και αποθηκεύουμε το αρχείο σε κάποιον φάκελο του υπολογιστή.

Στρωματοποίηση – Slicing του μοντέλου

Για να μπορέσουμε να εκτυπώσουμε τα μοντέλα που έχουμε κατασκευάσει θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ένα ειδικό πρόγραμμα που ονομάζεται Slicer, το οποίο θα πάρει το αρχείο STL και με βάση τον συγκεκριμένο εκτυπωτή θα δημιουργήσει τις τελικές οδηγίες σε ένα άλλο αρχείο. Τα προγράμματα Slicer χωρίζουν το τρισδιάστατο μοντέλο σε στρώσεις (layers) το πάχος των οποίων είναι μερικά δέκατα του χιλιοστού. Για κάθε στρώση υπολογίζουν την κίνηση που πρέπει να κάνει η κεφαλή του εκτυπωτή καθώς αφήνει το λιωμένο υλικό στην πλάκα.

Εγκατάσταση Slicer στον υπολογιστή

Το πρόγραμμα που χρησιμοποιούμε εμείς στο εργαστήριο μας είναι το Creality Slicer το οποίο μπορούμε να το κατεβάσουμε δωρεάν από τον δικτυακό τόπο της Creality. Αυτό χρειάζεται να γίνει μόνο μια φορά. Από την στιγμή που το εγκαταστήσουμε μπορούμε να το χρησιμοποιούμε κάθε φορά χωρίς να χρειάζεται εγκατάσταση.

Για να εγκαταστήσουμε το πρόγραμμα στον υπολογιστή μας θα πρέπει να αποσυμπιέσουμε το αρχείο zip και να τρέξουμε το αρχείο εγκατάστασης.

Προσθήκη εκτυπωτών στο Slicer

Μετά την ολοκλήρωση της εγκατάστασης και την πρώτη φορά που θα ανοίξουμε το πρόγραμμα θα πρέπει να δηλώσουμε τους εκτυπωτές μας. Εμείς στο εργαστήριο έχουμε 2 τους οποίους πρέπει να προσθέσουμε. Η σειρά με την οποία τους προσθέτουμε δεν έχει σημασία. Σε αυτό το παράδειγμα δηλώνω αρχικά στην εγκατάσταση τον CR-20 Pro.

Αφού δηλώσουμε τον πρώτο εκτυπωτή μπορούμε να δηλώσουμε και τον δεύτερο από το μενού Settings – Printer – Add Printer.

Η προσθήκη των εκτυπωτών γίνεται μια φορά και οι ρυθμίσεις τους αποθηκεύονται από το πρόγραμμα. Δεν χρειάζεται να τους ξαναπροσθέτουμε κάθε φορά που κάνουμε εκτύπωση.

Φόρτωση του μοντέλου STL

Για να φορτώσω το μοντέλο STL που κατέβασα από το TinkerCAD στο πρόγραμμα Slicer χρησιμοποιώ το πλήκτρο με τον καφέ φάκελο και το επιλέγω από την θέση στην οποία το αποθήκευσα στον υπολογιστή μου.

Μπορούμε να φορτώσουμε και παραπάνω από ένα μοντέλα στο πρόγραμμα αρκεί να χωράν στην πλάκα εκτύπωσης.

Μετακίνηση μοντέλων

Για να μετακινήσουμε τα μοντέλα ή το μοντέλο στην πλάκα εκτύπωσης, πρώτα το επιλέγουμε κάνοντας κλικ πάνω του και μετά χρησιμοποιούμε το εργαλείο Move από την εργαλειοθήκη που είναι στα αριστερά.

Αν έχουμε παραπάνω από ένα μοντέλα, είναι καλό να τα βάζουμε σχετικά κοντά ώστε να μην χρειάζεται η κεφαλή εκτύπωσης να διανύει μεγάλες αποστάσεις και να καθυστερεί.

Περιστροφή μοντέλου

Το πρόγραμμα μας δίνει τη δυνατότητα να περιστρέψουμε τα μοντέλα μας για να τα τοποθετήσουμε με τον καλύτερο δυνατό τρόπο στην πλάκα εκτύπωσης. Χρησιμοποιούμε το εργαλείο Rotate από την αριστερή εργαλειοθήκη.

Επιλογή 3D εκτυπωτή

Αν έχουμε παραπάνω από έναν εκτυπωτές όπως εμείς στο εργαστήριο μας, χρειάζεται κάθε φορά να επιλέγουμε σε ποιον θα εκτυπώσουμε το μοντέλο από το μενού που υπάρχει στο πάνω μέρος της οθόνης. Μόλις κάνουμε την επιλογή, αυτόματα αλλάζει και το μέγεθος της πλάκας εκτύπωσης στο πρόγραμμα.

Επιλογή υλικού εκτύπωσης

Μια πολύ σημαντική επιλογή κάθε φορά που έχουμε να εκτυπώσουμε ένα μοντέλο, είναι η επιλογή του υλικού που θα χρησιμοποιήσουμε. Στο εργαστήριο μας διαθέτουμε κυρίως υλικό PLA, το οποίο εκτυπώνεται αρκετά εύκολα και χωρίς προβλήματα, ενώ επίσης δεν παράγει και επικίνδυνες οσμές καθώς παράγεται από ανανεώσιμες πηγές, όπως το άμυλο καλαμποκιού, οι ρίζες ταπιόκα σε φλούδες, ή το ζαχαροκάλαμο. Μια 2η επιλογή που διαθέτουμε είναι το υλικό TPU Flex, το οποίο μας επιτρέπει να εκτυπώνουμε εύκαμπτα μοντέλα, αλλά είναι πιο δύσκολο στην εκτύπωση και μπορεί πιο έυκολα να δημιουργήσει προβλήματα κατά την διάρκεια της.

Προφίλ και γέμισμα εκτύπωσης

Οι πρώτες 2 επιλογές στις ρυθμίσεις εκτύπωσης αφορούν το προφίλ (profile) και το γέμισμα (infill) της εκτύπωσης. Για να κερδίσουμε χρόνο και υλικό οι εκτυπώσεις μας δεν είναι εντελώς γεμάτες από μέσα, αλλά τις κάνουμε πιο αραιές. Το πάχος του προφίλ και το ποσοστό της γέμισης καθορίζονται από τις επιλογές αυτές. Συνήθως κρατάμε την βασική ποιότητα (standard quality) για τις δοκιμαστικές μας εκτυπώσεις, και μόνο όταν είμαστε σίγουροι ότι τα σχέδια μας είναι εντάξει και προχωράμε στις τελικές εκτυπώσεις επιλέγουμε καλύτερη ποιότητα.

Στηρίγματα

Υπάρχουν περιπτώσεις που το μοντέλο μας είναι περίπλοκο και έχει επιφάνειες που ξεκινάν από το κενό και όχι από την πλάκα. Τότε χρειάζεται να προσθέσουμε στηρίγματα (support), τσεκάροντας την επιλογή στις ρυθμίσεις, τα οποία τα ξεκολλάμε μετά το τέλος της εκτύπωσης. Το πρόγραμμα μας ειδοποιεί για το αν υπάρχουν επιφάνειες που χρειάζονται στηρίγματα, βάφοντας τις κόκκινες.

Ενίσχυση προσκόλλησης

Επίσης σε περιπτώσεις που η αρχική επιφάνεια της εκτύπωσης είναι μικρή και υπάρχει κίνδυνος να ξεκολλήσει από την πλάκα εκτύπωσης, μπορούμε να τσεκάρουμε και την επιλογή adhesion επιλέγοντας να δημιουργηθεί μια “σχεδία” (raft) στην οποία να τοποθετηθεί πάνω το μοντέλο μας.

Slice

Αφού είμαστε έτοιμοι πατάμε το πλήκτρο Slice και περιμένουμε να ολοκληρωθούν οι οδηγίες. Αμέσως μετά μπορούμε να δούμε την διάρκεια της εκτύπωσης καθώς και πόσο υλικό θα χρησιμοποιηθεί.

Πριν αποθηκεύσω το τελικό αρχείο εκτύπωσης πάντα κάνω μια προεπισκόπηση, πατώντας το πλήκτρο Preview για να ελέγξω τον τρόπο με τον οποίο θα γίνει η εκτύπωση. Στην οθόνη του Preview μπορώ να μετακινώ την μπάρα που είναι στα δεξιά ώστε να βλέπω την πορεία της εκτύπωσης σε κάθε στρώση.

Αποθήκευση στην κάρτα SD

Αφού έχω ελέγξει και το preview μπορώ να προσθέσω στον υπολογιστή την κάρτα SD με την βοήθεια του ειδικού usb stick και να αποθηκεύσω εκεί το τελικό αρχείο από την επιλογή Save to disk.

Εκτύπωση στο 3D μηχάνημα

Αφού αποθηκεύσουμε το τελικό αρχείο στην κάρτα SD είμαστε έτοιμοι για να προχωρήσουμε στα μηχανήματα μας. Αρχικά θα πρέπει να τα ενεργοποιήσουμε, ανοίγοντας τους διακόπτες on-off που βρίσκονται στα πλάγια.

Μόλις ανοίξουν οι εκτυπωτές εμφανίζεται η οθόνη πληροφοριών, η οποία μας ενημερώνει για την θερμοκρασία της κεφαλής, της πλάκας, την κατάσταση του ανεμιστήρα κ.α.

Για να ελέγξουμε τον εκτυπωτή χρησιμοποιούμε το στρογγυλό χειριστήριο το οποίο και περιστρέφεται και μπορεί να πιεστεί. Με την περιστροφή πηγαίνουμε πάνω-κάτω στο μενού, ενώ με την πίεση κάνουμε τις επιλογές μας.

Προθέρμανση εκτυπωτή

Πριν εκτυπώσουμε, αρχικά θα πρέπει να προθερμάνουμε το μηχάνημα μας. Η κεφαλή εκτύπωσης θα πρέπει να έχει θερμοκρασία κοντά στους 200 βαθμούς κελσίου για να λιώνει το νήμα, ενώ η πλάκα θα πρέπει να έχει θερμοκρασία κοντά στους 50 βαθούς κελσίου για να μπορέσει να κολλήσει το λιωμένο νήμα καθώς πέφτει. Για να ενεργοποιήσουμε την προθέρμανση πρέπει να βρούμε την επιλογή Preheat για το υλικό που θέλουμε. Το κάθε υλικό έχει άλλες θερμοκρασίες και για αυτί θα πρέπει να είμαστε προσεκτικοί. Επειδή συνήθως εκτυπώνουμε με PLA επιλέγουμε να κάνουμε προθέρμανση για αυτό το υλικό.

Αλλαγή νήματος

Πολλές φορές χρειάζεται να αλλάξουμε νήμα για να εκτυπώσουμε, επιλέγοντας ένα διαφορετικό χρώμα ή ένα άλλο υλικό. Για να κάνουμε την αλλαγή χρειάζεται αρχικά να προθερμάνουμε τον εκτυπωτή και μετά να επιλέξουμε από το μενού την επιλογή change filament.

Μόλις πατήσουμε το change filament τα μηχανήματα θα αρχίσουν να τραβάν προς τα πίσω το νήμα μέχρι ένα σημείο και μετά θα πρέπει εμείς να τραβήξουμε το υπόλοιπο με το χέρι μας, αφού πρώτα πιέσουμε την ασφάλεια.

Το νέο νήμα θα το τοποθετήσουμε με παρόμοιο τρόπο. Πρώτα κόβουμε με τον κόφτη την άκρη του νήματος ώστε να είναι καθαρή και μετά πιέζοντας πάλι με το ένα χέρι την ασφάλεια, πιέζουμε το νήμα να μπει στον οδηγό μέχρι να αρχίσει να βγαίνει υλικό από την κεφαλή.

Εκτύπωση

Αφού έχουμε το υλικό που θέλουμε και έχουμε προθερμάνει το εκτυπωτή μας, τοποθετούμε την κάρτα SD στο μηχάνημα και από το κεντρικό μενού επιλέγουμε Print from Card ή Print from TF. Επιλέγουμε το αρχείο και σε λίγα δευτερόλεπτα η εκτύπωση θα ξεκινήσει.