Слоновья нога в 3D-печати. Как избавиться?

В мире 3D-печати такой дефект как “слоновья нога” встречается достаточно часто, и на наш взгляд ему не уделяют достаточное количество внимания.

Для большинства областей применения 3D-печати этим недостатком можно пренебречь, так как он не сильно влияет на конечный результат.

Однако когда дело доходит до практических приложений, слоновья нога может представлять серьезные проблемы. Этот дефект резко снижает допуски, что значительно затрудняет подгонку деталей друг к другу.

Например, вы хотите подогнать одну деталь к другой, но сталкиваетесь с проблемой, потому что первый слой значительно больше последующих.

В архитектурной сфере инженеры могут использовать 3D-печать для проверки и определения точности конструкции до того, как она будет изготовлена ​​в значительных и дорогостоящих масштабах. Если в отпечатке есть дефект, он искажает представление конечного продукта.

Например, если инженер-строитель проектирует здание, а отпечаток неисправен, он не будет правильно отображать структуру здания.

Мы оказываем услуги 3D-печати уже несколько лет, и наличие слоновьей ноги для большинства проектов наших клиентов является недопустимым дефектом.

Надеемся, что своим предисловием мы убедили вас, что от слоновьей ноги все-таки стоит избавиться. И в этом посте мы познакомим вас с базовыми способами исправления этой проблемы.

Некоторые наши рекомендации могут показаться сложными для новичков. Но на самом деле гораздо сложнее НЕ знать, что делать, чем иметь четкое пошаговое руководство.

Что такое слоновья нога в 3D-печати?

Слоновья нога — это деформация 3D-модели, возникающая под влиянием температуры и веса модели.

Верхние слои давят на еще не остывший первый слой и под воздействием массы объекта первый слой расплющивается, а его геометрия искажается. Соответственно, чем выше ваша модель, тем в большей степени проявляется эффект слоновьей ноги.

В нашем блоге мы уже неоднократно упоминали, что печать первого слоя и калибровка платформы имеют критическое значения для получения качественных отпечатков. И, описывая причины возникновения и способы устранения слоновьей ноги, мы снова вынуждены вернуться к этой теме.

8 вариантов избавления от слоновьей ноги в 3D-печати.

Среди всех многочисленных ограничений и проблем, с которыми сталкиваются пользователи при 3D-печати, слоновья нога остается одной из самых простых для решения. Вам нужно просто провести несколько тестовых операций, чтобы определить, какой именно фактор в вашем случае вызывает этот эффект.

1. Калибровка стола 3D-принтера.

Исправление практически любой проблемы 3D-печати начинается с калибровки платформы. И слоновья нога не исключение.

Этот эффект может появляться из-за неправильно откалиброванного стола или неправильно настроенной высоты сопла.

Расположение сопла слишком близко к платформе 3D-принтера приводит к тому, что первый слой слишком вдавливается в платформу и расплющивается.

Принцип калибровки заключается в том, чтобы сопло находилось на одинаковом расстоянии от платформы на всей рабочей области принтера.

Кроме того, как это часто бывает в 3D-печати, правильное выравнивание платформы, может в целом привести к улучшению качества печати ваших проектов.

Калибровка платформы 3D-принтера - это ключевой фактор 3D-печати, позволяющий устранить множество проблем 3D-печати.

2. Уменьшение температуры печатной платформы.

Высокая температура стола не позволяет слою достаточно охладиться.

Наплавление на него последующих слоев детали приводит к сдавливанию объекта и проявлению слоновьей ноги.

Обычно температура стола выставляется в соответствии с рекомендациями производителей пластика. Правильно подобранная температура обеспечивает хорошую адгезию слоя с платформой.

Если вы наблюдаете эффект слоновьей ноги, попробуйте снизить температуру платформы.

Не спешите при выполнении этого процесса. Рекомендуется постепенно уменьшать температуру на 5 °C, пока вы не начнете получать качественные отпечатки.

Если вы достигли минимальной рекомендуемой температуры для платформы, но проблема не исчезла, скорее всего слоновью ногу вызывает иная причина и вам следует рассмотреть остальные варианты.

3. Установите охлаждение первого слоя.

В большинстве слайсеров по умолчанию отключено охлаждение первых слоев. Отключение вентиляторов на первом слое обеспечивает хорошую адгезию детали к платформе.

Но мы уже выяснили, что слоновья нога появляется, когда первый слой не успевает остыть.

Увеличение начальной скорости вентилятора до 5 или 10% обеспечит более быстрое охлаждение филамента и предупредит сплющивание начального слоя.

Для улучшения адгезии рекомендуем вам использовать 3D-лак для печати.

4. Увеличьте время печати первого слоя.

Увеличение времени печати начального слоя — это также решение, связанное с охлаждением, но вместо активации/увеличения скорости вентилятора или снижения температуры стола мы устанавливаем маленькую скорость печати первого слоя.

Это даст ему время остыть, прежде чем принтер начнет печатать 2-й слой.

Если первый слой не успел остыть, то нанесение второго слоя сжимает первый слой. Эта проблема может также привести к неправильным размерам вашей детали не только по горизонтали, но и по вертикали.

Очевидным является также и то, что использование качественного филамента для 3D-принтеров с одинаковым диаметром по всей длине обеспечивает равномерную экструзию и снижает вероятность появления слоновьей ноги.

5. Снизьте скорость потока первого слоя.

Возможно, ваш принтер настроен на переэкструзию, и на начальных слоях выдавливается слишком много пластика. Чрезмерное экструдирование может быть также связано с тем, что ваше сопло находится слишком близко к платформе. Мы упоминали об этом в первом пункте нашего руководства.

Вы можете откалибровать принтер, используя наше руководства по настройке шагов экструдера.

Как откалибровать шаги экструдера (E-steps).

Или вы можете просто уменьшить скорость потока первого слоя до 95%. Это не окажет никакого влияния на адгезию первого слоя, но повлияет на слоновью ногу.

6. Добавление рафта к вашей модели.

Рафт — это горизонтальная сетка, созданная путем наложения нитей пластика на платформу.

Поскольку проблема слоновьей ноги возникает между рабочей платформой и первым слоем, рафт примет этот удар на себя.

Этот способ безусловно избавит вас от слоновьей ноги, но он является скорее обходным путем, чем решением проблемы.

Используя этот вариант, вы получите шероховатую поверхность вашей детали и вам придется потратить некоторое время на удаление плота. Тем не менее вы можете рассматривать это как полезную альтернативу, особенно в тех случаях, когда вам нужно поместить одну деталь в другую.

7. Использование фасок в моделях.

Бывают случаи, когда избавиться от слоновьих ног вообще не представляется возможным. Все варианты кажутся неспособными обеспечить ожидаемые результаты.

Если для вас настройка и калибровка принтера является утомительным процессом, а небольшое изменение 3D-модели кажется более простым путем, то выбирайте этот вариант.

Все, что вам нужно сделать, это добавить небольшую фаску под углом 45° к нижней части вашей модели. На рисунке изображены две одинаковые детали. Слева деталь с фаской, справа без.

Любое программное обеспечение для моделирования обладает набором функций для создания фаски и обычно это не занимает много времени.

Верхние слои своим весом надавят на первый слой, а фаска скомпенсирует появление слоновьей ноги на вашем отпечатке.

8. Компенсация слоновьей ноги в слайсере.

Еще более простой метод избавления от слоновьей ноги — это компенсация при помощи слайсера. Cura, один из наиболее популярных и повсеместно используемых слайсеров, внедрил эту настройку в свое программное обеспечение.

Этот параметр называется initial layer horizontal expansion (горизонтальное расширение первого слоя), находится в разделе Shell (Стенки).

Вы также можете легко его найти, введя в строку поиска слово elephant или слон в русской версии.

В Slic3r и PrusaSlicer этот параметр называется Elephant foot compensation.

В Slic3r вы можете найти этот параметр здесь: Print Settings tab -> Advanced settings

В PrusaSlicer параметр находится в разделе Print settings - Advanced - Elephant foot compensation. Чтобы получить доступ к этому параметру, PrusaSlicer должен быть в расширенном или экспертном режиме.

В Simplify3D есть настройка “horizontal size compensation”. По умолчанию она применяется ко всем слоям, но вы можете ограничить ее только для печати первого слоя.

Чтобы рассчитать правильное значение компенсации, рекомендуем вам напечатать тестовый кубик. После печати замерьте размеры вашего кубика в верхней и нижней частях.

Предположим, размеры кубика в верхней части составляют 20,02 мм, а в нижней части 20,3 мм (слоновья нога).

Для расчета коэффициента компенсации, подставьте эти значения в следующую формулу:

(20,02-20,3)/2=-0,14.

Мы получили отрицательное значение, и именно его и нужно установить в слайсере. По сути этот метод создает фаску без изменения самой модели, а при помощи слайсера.

Вывод.

Слоновья нога на 3D-принтере — распространенная ошибка, которую легко исправить.

В этом посте мы описали несколько подходов, которые помогут достичь наилучших возможных результатов.

Важно понимать, что пункты 1-5 действительно решают проблему слоновьей ноги, тогда как пункты 6-8 просто скрывают ее.

Использование рафта избавит вас от слоновьей ноги, но вы потратите больше времени и материалов и не получите гладкую поверхность нижнего слоя.

Мы рекомендуем сначала попробовать более простые решения, которые не отнимают много времени.

Если вы определили причину, которая вызывает дефект слоновьей ноги, то используйте конкретное решение, направленное на устранение причины.

Такие проблемы, как слоновья нога, могут на некоторое время помешать мотивации, но не могут остановить тех, кто достаточно сосредоточен на достижении ожидаемых результатов.

Немного тестов и терпения и вы не только получите качественные отпечатки, но и обретете дополнительный опыт, который будет помогать вам и в решении других задач 3D-печати.

Если вы хотите раскрыть скрытые возможности 3D-печати, вы должны самостоятельно решать эти небольшие проблемы. Учитесь и развивайтесь, печатая потрясающие дизайны.

Удачной печати!