Обзор подложек и покрытий горячего стола для 3D печати методом послойного наплавления

ОБЗОР ПОДЛОЖЕК И ПОКРЫТИЙ ГОРЯЧЕГО СТОЛА ДЛЯ 3D ПЕЧАТИ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО НАПЛАВЛЕНИЯ

А.М. Дожделев, канд. техн. наук А.Ю. Лаврентьев, канд. техн. наук Тверской государственный технический университет

DOI: 10.24411/2500-1000-2019-11480

Аннотация. В статье рассмотрен вопрос оптимального выбора подложки или покрытия горячего стола для 3D печати методом послойного наплавления. Приведены наиболее популярные методы, используемые для надежного и технологичного крепления печатаемых изделий на горячем столе принтера. В статье перечислены их достоинства, недостатки с целью выбора оптимального метода для конкретных задач 3D печати.

Ключевые слова: 3D печать, термопластик, послойное наплавление, филамент, ABS, PLA, SBS, PETG, HIPS.

3Б печать изделий методом послойного наплавления получила в настоящее время довольно широкое распространение из-за простоты технологического процесса, доступности оборудования и материалов для печати и распространенности программного обеспечения [1, 2]. Данный метод позволяет изготавливать изделия из пластиков с различными свойствами, при этом изготавливаемые модели могут иметь довольно сложные формы [3]. Как и у любого технологического процесса, у 3Б печати есть свои особенности и проблемы, с которыми приходится сталкиваться как любителям, так и профессионалам. Одной из таких проблем является выбор подложки или покрытия горячего стола 3Б принтера, работающего по принципу послойной наплавки филамента, чему и посвящена данная обзорная статья.

Если при печати термопластиком РЬЛ (Полилактид) проблем с прилипанием модели к столу не возникает, то при печати другими видами филамента, требующими повышенную температуру стола из-за усадки или адгезии, эти проблемы практически неизбежны. На малых моделях при откалиброванном столе проблем тоже может не возникать, но с увеличением объема изделия увеличивается и объемная усадка, что может привести к частичному или даже полному отрыву изделия от горячего стола принтера. Также причиной отрыва может быть малая жесткость прин-

тера (часто встречается в дешевых моделях), большая скорость печати или крайне высокое, но при этом узкое печатаемое изделие. Частичный отрыв изделия от стола приводит к деформации изделия, а при печати из ABS (акрилонитрил бутадиен стирол) помимо деформации может произойти расслаивание изделия из-за внутренних напряжений в области деформации. В ходе своей деятельности в данном направлении автор также встречался с возникновением трещин, идущих поперек слоев и возникших в процессе незначительного нагрева уже напечатанного изделия. Полный же отрыв модели от стола зачастую приводит к неисправимому браку и загрязнению сопла экструдера.

Одним из способов, позволяющим обеспечить необходимый уровень закрепления модели процессе печати, является оптимальный выбор подложки или покрытия горячего стола принтера. Как правило, при покупке такого оборудования в комплекте идет алюминиевый подогреваемый стол с покрытием, которое, к сожалению, быстро приходит в негодность и пригодно только для PLA.

В специализированных магазинах можно купить готовое решение для подобных проблем, однако стоить оно будет недешево. К таким решениям можно отнести синий скотч 3М, адгезионные пленки, адгезионные лаки, клеи и наклейки на стекла. Несмотря на заявляемый значительный

ресурс при довольно высокой цене подобный расходный материал существенно увеличивает себестоимость напечатанных изделий. Материал, который зачастую рекомендуется печатать на таких покрытиях: ABS, PLA, HIPS, PETG, SBS. К минусам пленок и наклеек стоит отнести следующие пункты: Остается заметный белый налет у ряда производителей данного товара, сложность отрыва массивных изделий без повреждения или деформации покрытия, плавление поверхности при случайном контакте с соплом, что часто случается при калибровке или печати первого слоя с неоткалиброванным столиком [4].

Для уменьшения стоимости данного вида расходного материала обладатели 3D принтеров часто используют не столь специализированные средства. К ним можно отнести установку на подогреваемый стол стекла (рекомендуется использовать матовое стекло шероховатой стороной вверх), однако данный способ не так надежен и требует использования дополнительных средств. Многие любители PLA используют наклеивание на стол молярного скотча, что тоже малопригодно при печати объемных изделий. Для печати, к примеру, ABS, некоторые применяют покрытие, состоящее из растворенного в ацетоне термопластика (такой вариант уместен при печати материалами, которые не стойки к данному растворителю). Также на рабочую поверхность стола, на котором установлено стекло, наносят клей-карандаш. Такой способ применим при использовании большинства термопластиков, однако требует периодического смачивания рабочей поверхности, ее обновлению и очистке от старого клея. Однако из-за его водорас-творимости этот процесс довольно легок. Среди любителей 3D печати также есть люди, использующие для улучшения схва-

ком сладкую воду или даже пиво. На форумах такие люди предлагают использовать определенные сорта этого напитка или даже марки, что, возможно, и имеет под собой определенную научную причину, но больше похоже на суеверия. Более удобным, по мнению автора, является нанесение на стекло, размещенное на горячем столике принтера, лака для волос.

Также, наиболее удачным из доступных вариантов является использование в качестве адгезионного покрытия подогреваемого столика пленку для ламинирования. Ее наклеивание на столик следует осуществлять клеящей стороной к его поверхности, однако для предотвращения довольно трудоемкого процесса очищения алюминиевого столика от клея следует прибегнуть к малярному скотчу. В данном случае он выполняет роль предохраняющей столик прослойки, вместе с которой защитный слой будет по истечению срока службы удален и заменен на новый. Скотч клеится на холодный стол, на скотч ламинирующая пленка, после чего требуется произвести нагрев стола до 110 0С. В случае необходимости пузырьки с воздухом требуется «разогнать» пластиковой карточкой или пластиковым шпателем [5].

Как можно заметить, среди неспециализированных средств, позволяющих обеспечить необходимый уровень адгезии первых слоев термопластика при печати модели, можно увидеть как довольно странные и эксцентричные варианты, так и вполне здравые идеи, позволяющие использовать доступные материалы и тем самым снижать себестоимость изделия. Кроме того, к этим методам можно прибегнуть в случае, когда профессиональное средство закончилось или износилось, а доставка нового займёт длительное время из-за специфичности товара.

тывания первых слоев изделия со столи-

Библиографический список

1.Мартынов, P.C. 3D моделирование и 3D печать. Методы, технологии, инновации [Текст] / P.C. Мартынов // Сборник научных статей V международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 54-й годовщине полета Ю.А. Гагарина в космос. - Краснодар, 2015. - С. 190-193.

2. Кангин, М.В. Анализ и выбор материала для печати детали «трафарет» на 3D принтере [Текст] / Е.К. Михеев, М.А. Солдатова // Межвузовский сборник статей по материалам IV Всероссийской научно-практической конференции. Арзамасский политехнический ин-

ститут (филиал) Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. - Нижний Новгород, 2017. - С. 213-216.

3. Вицукаев, А.В., Принцип выбора материала для антенны типа "волновой канал", напечатанной с помощью ЗВ-принтера [Текст] / О.В. Павлович, Ю.М. Царькова, А.А. Масленникова // Электроника и микроэлектроника СВЧ. - 2018. - С. 58-62.

4. Подложка для горячего стола на 3D принтер, от бренда Creozone. Отличная замена стеклу, пиву, сладкой воде, клею и лаку для волос. - [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://3dtoday.ru/blogs/nemoi13/the-substrate-for-the-hot-table-for-3d-printer-from-brand-creozone-gre/.

5. Покрытие стола для печати пластиком ABS. - [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://3dtoday.ru/blogs/klimd/table-cover-for-printing-plastic-abs.

REVIEW OF THE SUBSTRATES AND COATINGS OF THE HOT TABLE FOR 3D PRINTING BY THE METHOD OF LAYER-FOAMING

A.M. Dozhdelev, Candidate of Technical Sciences A.Yu. Lavrentiev, Candidate of Technical Sciences Tver State Technical University

Abstract. The article considers the issue of the optimal choice of substrate or coating of a hot table for 3D printing by the method of layer-by-layer deposition. The most popular methods used for reliable and technological fastening ofprinted products on a hot printer table are given. The article lists their advantages and disadvantages in order to choose the best method for specific 3D printing tasks.

Keywords: 3D printing, thermoplastics, layering, filament, ABS, PLA, SBS, PETG, HIPS.