Nowatorska metoda druku 3D w technologii FDM bez wyraźnie widocznych warstw

Łukasz Długosz Kategoria: Programy i strony www 25 sie 2019

Druk 3D w technologii FDM nierozerwalnie kojarzy nam się z widocznymi warstwami. Dla jednych ma to swój urok, ale dla pozostałej większości jest to efekt niepożądany, z którym na wszelkie sposoby staramy się walczyć. Niemieccy naukowcy znaleźli sposób jak znacząco wyeliminować ich widoczność, a najlepsze w tym wszystkim jest to, że każdy z nas może z tej metody skorzystać.

Praktycznie każda z metod druku 3D opiera się na budowaniu modelu warstwa po warstwie. Nie ma tutaj znaczenia, czy jest to tani FDM, czy droższe SLA lub SLS, warstwy zawsze się pojawiają. Minimalizowanie ich widoczności na powierzchni zewnętrznej wydruku odbywa się z reguły poprzez ustawianie ich grubości. Im cieńsza warstwa, tym mniej jest widoczna, a nasz obiekt ma gładszą powierzchnię. W metodzie FDM drukujemy na stosunkowo wysokich warstwach, dlatego też powszechnie uważa się, że efekt ten jest domeną tej właśnie technologii.

Tematyką poprawy jakości powierzchni modeli drukowanych w technologii FDM zajęli się naukowcy z Uniwersytetu w Hamburgu. Opracowali oni nowatorski sposób cięcia modeli 3D, tak aby uzyskać możliwie jak najgładszą powierzchnię zewnętrzną. Metoda ta opiera się na drukowaniu najbardziej zewnętrznych warstw w sposób nieplanarny, co eliminuje efekt tak zwanych schodków z układających się na sobie kolejnych warstw. Poza efektem wizualnym, otrzymane w ten sposób wydruki 3D, cechują się też większą wytrzymałością.

Opracowana metoda druku 3D działa z wykorzystaniem kombinacji warstw nieplanarnych na powierzchniach warstw płaskich, na dowolnym wykonywanym obiekcie. Wszystko to jest możliwe bez wykonywania żadnych modyfikacji posiadanej drukarki 3D. Modyfikację przeprowadzono jedynie w oprogramowaniu do cięcia plików Slic3r, dodając do niego możliwość drukowania powierzchni niepłaskich. Chociaż slicer ten może być wykorzystywany z dowolną drukarką 3D, to w badaniach posłużono się urządzeniem Ultimaker 2.

Tajemnicą warstw nieplanarnych jest fakt, że podążają one za ukształtowaniem powierzchni, czyli nie są drukowane jedynie w układzie równoległym do płaszczyzny platformy roboczej. Dzięki specjalnemu algorytmowi oprogramowanie wykrywa obszary, które powinny być drukowane warstwami nieplanarnymi, sprawdzając jednocześnie możliwość potencjalnej kolizji głowicy z wykonywanym modelem 3D, tak aby skutecznie jej uniknąć. Obszar znajdujący się poniżej warstw nieplanarnych drukowany jest przy pomocy tradycyjnego układu równoległego.

Jakość powierzchni obiektów drukowanych nowym sposobem jest zdecydowanie lepsza niż w przypadku warstw płaskich. Ponadto czas wydruku przy stosowaniu obu metod jest do siebie bardzo zbliżony. Sam proces można zobaczyć na filmie poniżej. Widać wyraźnie, że jedyne parametry, które musimy wprowadzić w dodatkowych polach Slic3r’a to wysokość dyszy oraz kąt pochylenia powierzchni jej grota.