Нужен ли вам 3D-принтер?

В бюджетный сектор приходит относительно новый для рынка вид 3D-принтеров — ленточные. У них есть конвейер, который позволяет печатать объекты любой длины. А само нанесение слоёв идёт под углом 45 градусов.

Решил поделиться своим личным опытом владения двумя разными 3D-принтерами, а также поразмышлять о перспективах и возможностях этой области. Если вы читали меня ВК, частично статья будет содержать уже известную вам информацию, но не вся.

Немного истории и теории

Этот раздел можно пропустить, если вы знакомы с темой.

3D принтеры отгремели хайпом несколько лет назад. Ваш покорный слуга на «Гик-Пикнике» 2014-2015 наблюдал бесконечные стеллажи диковинных по тем временам устройств, которыми сейчас уже никого не удивишь. Половина людей в итоге разочарована их возможностями, а другая половина так не поняла, зачем они нужны. Тем не менее, именно сейчас развитие индустрии дошло до того, что рынок предлагает много интересных бюджетных решений, а присутствие дома 3D-принтера стало не сильно чуднее, чем присутствие робота-пылесоса или умной лампочки.

Способов 3D-печати существует несколько, но до рядового обывателя главным образом дошли всего два. Самый распространенный называется Fused Deposition Modeling или FDM. Его вы видите чаще всего: специальная каретка намазывает на деталь пластиковую нить (филамент) слой за слоем. Это очень простой и дешёвый способ, который, однако, производит детали несколько кустарного качества.

Есть и другая технология, которая называется стереолитография (SLA от stereolithography apparatus). Её суть в использовании фотополимерной смолы — специальной жидкости, которая под воздействием излучения становится твёрдой. В бытовых моделях используют УФ-экран и стол, который поднимается над ним слой за слоем. В тех местах, где пиксели дисплея включены, соприкасающаяся с ним смола становится твёрдой, а в остальных местах остаётся жидкой. Так, слой за слоем, появляется трёхмерная фигурка. Качество подобной печати невероятно высокое, но и недостатков полно, об этом ниже.

Вам ящик или цилиндр?

На массовом рынке существует всего несколько бюджетных моделей фотополимерных принтеров, и конструкция у них у всех совершенно одинаковая, поэтому выбора особо нет. А вот что касается FDM, то новый принтер от очередных китайцев появляется, пожалуй, каждый час. Они отличаются многими характеристиками, но я не буду вдаваться в тонкие детали из часовых видео с ютуба о разнице экструдеров и кинематических схем.

«Снаружи» в основном выделяются три характерные формы:

• Рама в виде перевёрнутой буквы Т (на фото)
• Ящик (выглядит как куб)
• Дельта (будет ниже в разделе про личный опыт)
• (Ну и вот появились ленточные, про них пока мало можно сказать)

«Тэшки» очень простые, недорогие, легко ремонтируются и модернизируются. «Кубы» лучше держат форму и умеют закрывать деталь от холодного воздуха снаружи. Ну, а дельты быстрые и красивые :)

Я знаю рынок по верхам, но, если вы знаете ещё меньше и не понимаете, что покупать, то совет очень простой: если мало места, берите Creality CR-10. А если места побольше, то Flying Bear Ghost 5. Остальное скажут авторы многочисленных обзоров каждой из этих моделей.

Личный опыт

Автор статьи, к своему счастью, владеет аж двумя моделями: фотополимерным Anycubic Photon и FDM-дельтой Flsun QQ-S.

Фотополимерный принтер печатает очень хорошо. Качество моделей невероятное, вы не увидите отдельные слои никогда, а мелкие детали прорабатываются очень точно.

Будучи покрашенными, эти модельки похожи на покупные образцы с полок магазинов. Казалось бы, зачем что-то ещё?

Увы, но:

1. Фотополимерная смола жутко дорогая. Литровая ёмкость стоит 5000 рублей.
2. Во время печати стоит ощутимая вонь.
3. Вся печать — очень грязный процесс, требующий перчаток и последующего бесконечного протирания всего салфетками и спиртом. Спирт годится только редкий изопропиловый, достать его сложно, уходит литрами.
4. Модели не прочные. Они не выдерживают усилий, их нельзя использовать под нагрузкой или даже просто часто дёргать.

И самое главное — качество, которое даёт такой принтер, нужно или для выпуска в производство или для изготовления предметов, функция которых связана с их внешним видов: миниатюры для настольных игр, экшен-фигурки и так далее. В общем, редкий случай.

Один принтер хорошо, а целая комната с принтерами, два лучше

Вторая у меня дельта. Это такой принтер, где положение печатающей головы задаётся, как вершина тетраэдра с помощью перемещения трёх остальных вершин. Он печатает по технологии FDM из пластиковой нити — дёшево и не воняет. Среди преимуществ дельт называют два: большая область печати по высоте и высокая скорость. Но со скоростью есть нюанс — если печатать быстро, то качество страдает очень сильно. Почти всегда лучше подождать лишний час-два и получить модельку приятнее наощупь.

Но дельта — это изящество. За ней очень приятно наблюдать. Технопорно прямо у вас дома. Обычный прямоугольный принтер не сравнится с этим.

Качество получается хорошее. Вживую лучше, чем можно ожидать. А нить дешёвая (1000 рублей за килограмм, можно дешевле). Ещё большой плюс — широкий выбор пластика. Про пластики для тех, кто не очень в теме, я скажу вот что:

1. Самый дешёвый и поэтому любимый многими ABS (акрилонитрил бутадиен стирол) — адская химическая дрянь и ерунда. Очень плохой в применении, капризный, сильно воняет. Рекомендую не использовать его никогда. Зато дёшево, да.
2. Пластик «из кукурузы» PLA (полилактид). Им супер легко печатать, но у вас не получится как-то механически его обработать после этого (размочаливается). А ещё он сосёт влагу из воздуха, и его нужно периодически сушить.
3. PETG (полиэтиленгликольтерефталат) — тот, из которого делают бутылки. Это наш бро. Прочный, устойчив к разным воздействиям, хорошо ложится. Но дорогой, зараза, в 1.5-2 раза дороже, чем PLA.
4. Всякое остальное, что вы можете увидеть на просторах сети — SBS, Flex, HIPS, Nylon... Просто не забивайте себе этим голову, пока не смените пару-тройку принтеров.

Но и недостатков, к сожалению, не меньше, чем у фотополимерной печати:

1. Принтеры и пластики невероятно капризны. Существует десяток распространённых ошибок и проблем печати, каждая из которых возникает по мелкой малопредсказуемой причине, и вы можете потратить часы, дни, недели на выяснения, если у вас нет опыта.
2. Вам нужно хорошо понимать алгоритмы печати и различные параметры разбиения модели на слои.
3. Появляется новый параметр, за которыми нужно следить — температура стола и адгезия пластика к оному. Иногда печать невозможно начать, потому что пластик просто не липнет.
4. Примерно половина моделей на рынке довольно шумные, в том числе моя. Работа некоторых драйверов шаговых двигателей издаёт ощутимый регулярный писк.

В общем, пока что 3D-печать это удовольствие для терпеливых гиков. Впрочем, так будет не всегда. Сфера быстро развивается, энтузиасты пишут прошивки и слайсеры, решения становятся дешевле и надёжнее, а знания проникают в народ. Почему же так происходит? Потому что, вопреки некоторому заблуждению, применения есть, и их много.

Что печатать то?

Если исключать баловство, то в целом все предметы для печати можно разделить на два вида:

1. Получить дёшево и просто то, что дорого/сложно покупать
2. Получить какую-то новую функцию, которой раньше не было

Первый вариант кажется сложным, требующим умения ремонтировать вещи и разбираться в их деталях. У меня был опыт печати на 3D-принтере клапана для компрессора кофемашины, предварительно пришлось разобрать её до основания. Но встречаются и более приземлённые задачи. Если вы хоть раз ломали колесо от чемодана (очень частый случай даже для относительно свежих чемоданов), то можете понять: покупать новый чемодан при использовании его раз в полгода не слишком оправдано, а купить колесо для конкретной модели, как правило, невозможно.

Что касается совершенно новых предметов, то, если ваша душа не горит изобретательством, аки Полярная Звезда в ясную ночь, то, скорее всего, вам это направление не пригодится. Исключение, когда у вас есть дети — вот тут домашний принтер становится отличным источником нестандартных игрушек и деталей для самоделок. Здесь пространство по-настоящему безгранично. При небольших затратах по деньгам вы сможете делать своему чаду рыцарские замки, животных, диковинные механизмы, резинкострелы, фигурки и много всего ещё. А отпечатки, обычно, не жалко сломать или выбросить, если ребёнку надоест. При этом тот же PLA пластик совершенно безвреден, потому что, как я упоминал, сделан из тросника или кукурузы.

Но и более сложные ситуации случаются. Прошлым летом владельцы 3D-принтеров массово печатали для врачей специальные переходники с подводных масок на фильтры, потому что в разгар пандемии в больницах не хватало на всех средств индивидуальной защиты. Писал об этом большую статью.

Недалёкое будущее

Упомянутые новые ленточные устройства расширяют область применения, позволяя, например, печатать детали для мебели и другие габаритные предметы. Пока что эти модели в бюджетном секторе сырые, а проблем с ними больше, чем с обычными. К тому же, скорость работы зачастую оставляет желать лучшего — на более менее крупную вещь потребуется до нескольких суток непрерывной печати. Уж проще дойти до магазина.

Тем не менее, нельзя не отметить увеличившееся проникновение 3D-принтеров в широкие массы. Бюджетные модели с отличным качеством уже давно можно купить за стоимость среднеклассового смартфона. Лет через 10 простым смертным будет доступна печать металлом и другими более сложными материалами (сейчас такие решения есть, но они баснословно дороги). А простоту и автоматику продолжат совершенствовать, иначе рынку просто некуда развиваться. Принтеры научат самостоятельно решать часть проблем. Это уже происходит — например, всё чаще появляется автоматическая калибровка стола.

Откройте эту статью в 2031 и посмотрите на свой рабочий стол. Если там не будет стоять 3D-принтер, то где-то развитие человечества свернуло не туда.