Виды столов для 3D принтера. Калибровка стола

Правильная калибровка стола 3D принтера, или как его еще называют Hot Bed, это очень важно. Первый слой - это как фундамент для дома, если фундамент непрочный то и дом долго не простоит.

Если плоскость печатной поверхности будет неровная то модель может частично отклеиться или деформироваться. Первый слой может совсем не прилипнуть к печатной платформе и итогом многочасовой печати станет не аккуратная 3D модель, а пластиковая лапша.

Пример неудачной печати

Поэтому очень важно правильно откалибровать стол. Печатные платформы условно можно разделить на два вида - регулируемый и нет.

Регулируемый стол крепится к принтеру при помощи подпружиненных винтов. Он не закреплен жестко по высоте и при помощи винтов можно калибровать плоскость и зазор между столом 3D принтера и соплом.

Регулировочный винт

Нерегулируемый - это печатная платформа которая жестко закреплена на корпусе принтера. Такое решение используется в дельта принтерах. Калибруют их только программно.

Нерегулируемый стол дельта принтера

Материалы печатной платформы

Материалом из которого изготавливается стол может различаться в зависимости от того подогреваемый это стол или нет. 

Стол с подогревом

Существует несколько видов нагревательных элементов для платформы 3D принтера  - алюминиевый, текстолитовый, силиконовый и каптоновый. У каждого из них есть свои плюсы и минусы.

Текстолитовый нагреватель - недорогой, но хрупкий и может сильно изгибаться при нагреве.

Силиконовый нагреватель -  нельзя использовать самостоятельно. Обычно используется в связке с металлическим основанием.

Алюминиевый стол - дорогой, но равномернее нагревается и меньше подвержен температурной деформации, чем другие платформы.

Каптоновый нагреватель - очень дорогой, нельзя использовать самостоятельно. Обычно наклеивается на металлическое основание. Может нагреваться до 200 градусов.

Виды нагревательных печатных поверхностей

Чаще всего используется алюминиевый нагревательный стол или силиконовая грелка в связке с алюминиевой пластиной. Небольшая цена, простота обработки и высокая теплопроводность  делают алюминий самым популярным материалом для изготовления подогреваемых печатных столов.

Основной плюс подогрева печатной поверхности - это повышение адгезии (прилипаемости) первого слоя пластика. Если принтер с закрытым корпусом и подогреваемой платформой - внутри создается “пассивная термокамера”. Благодаря этому пластики с высокой усадкой не трескаются по слоям во время печати, повышается слипаемость слоев (межслойная адгезия), более равномерно распределяется внутреннее напряжение при остывании.

Но есть и минусы - при нагреве металлический стол немного расширяется, а поскольку расширяться ему некуда, его начинает выгибать. Для печатной платформы размером до 200х200 - деформация будет не очень критична, но для более больших столов это становится ощутимой проблемой. 

Каждый производитель 3D принтеров с большой областью печати решает проблему деформации металлического стола по своему. Например у Raise 3D - стол фиксируется по всей плоскости шпильками в 13 точках.

Фиксация нагреваемого стола Raise 3D

Стол без подогрева.

Печатная поверхность без нагревателя часто используется в 3D принтерах предназначенных для работы только с PLA и другими низкотемпературными пластиками. Например - принтеры для детей или большие принтеры с открытым корпусом.

Печатная поверхность без нагревателя часто используется в 3D принтерах предназначенных для работы только с PLA и другими низкотемпературными пластиками. Например - принтеры для детей или большие принтеры с открытым корпусом.

Детский принтер с акриловой печатной платформой

Столы без подогрева изготавливают из алюминия или акрила. Если стол алюминевый то сверху нужно использовать стекло или любое другое покрытие. Алюминий - мягкий метал и даже латунное сопло, при неправильной настройке, может поцарапать или испортить его.

Акриловые столы часто используются в недорогих 3D принтерах предназначенных для детей. Акрил сложно испортить или разбить. На акриловом столе можно печатать без стекла или другого покрытия. 

Поверхность стола

Чтобы первый слой точно прилип к столу намертво - используются разные поверхности которые повышают адгезию. Со съемной поверхности удобнее снимать модель. Если вам нужно сразу же начать печатать другую модель, можно просто быстро заменить одну съемную поверхность на другую.

Самая популярная поверхность стола - это обычное закаленное стекло или зеркало. Оно не дорогое и доступное. Считается что класс точности у зеркала выше, но для небольших рабочих зон (до 200х200 мм) хватит обычного закаленного стекла.

Само по себе стекло плохо удерживает первый слой, поэтому для повышения адгезии используются различные клеи или наклейки. 

Обычное стекло может лопнуть от перепада температур или “раскрошиться”, тогда модель отрывается вместе с кусочками стекла. Хорошо что его легко заменить.

Кусочек стекла оторвался вместе с моделью

Ситалловое стекло - по сути это обычное стекло с добавлением оксида бора. Это делает его более крепким чем обычное стекло и устойчивым к перепаду температур. Но стоимость такого стекла значительно выше чем обычного или закаленного.

Ситалловое стекло

Перфорированный стол - используется в основном для печати ABS пластика. Благодаря перфорации пластик прочно прилипает к печатной платформе. Что бы низ модели получился ровным в настройках слайсера нужно включить печать на рафте (подложке).

Перфорированный стол используется в принтерах UP!

Наклейки - существует огромное разнообразие наклеек на печатные платформы. Это может быть как и обычный малярный скотч, так и специализированная поверхность (шершавая с клеевой поверхностью).

Готовая модель проще снимается с гибкой подложки, чем например со стекла. С некоторых подложек модель легко снимается после остывания печатной платформы. Для некоторых нужно нагреть стол и уже потом отрывать модель.

Отдельно можно выделить разнообразные составы которые наносятся на поверхность печатной платформы для повышения адгезии первых слоев. 3D лаки, 3D клеи и т.д. Наверное у каждого 3D мейкера найдется свой особенный рецепт того самого состава на который липнет почти все. Это может быть клей БФ смешанный с растворителем или спиртом, ABS разведенный в ацетоне, квас с сахаром, клей карандаш и т.д.

Не стоит распылить лак и другие составы в виде спрея внутри принтера. Частички клея могут оседать на механизмах, вентиляторах и даже попасть на электронику Это может привести к поломкам 3D принтера. Просто достаньте поверхность печатного стола из принтера и нанесите клей.

Виды калибровки

Помимо выбора поверхности печатной платформы, важно правильно выровнять плоскость стола и выставить правильный зазор между столом и соплом. Калибровка может быть автоматическая и ручная. 

Принтеры с большими печатными поверхностями, например Raise 3D Pro 2 и Pro 2 Plus, калибруются на заводе. Пользователю остается только проверить зазор между столом и соплом, т.к при транспортировке он может сбиться.

Автоматическая калибровка

Автоматическая калибровка производится при помощи датчика (оптического или контактного), который крепится рядом с экструдером. Принтер поочередно проверяет несколько точек на печатной платформе и запоминает значения. Первый слой будет печататься с поправкой на кривизну стола.

Можно встретить калибровку при помощи токопроводящей подложки которую размещают вместо печатной поверхности. Этот способ встречается редко, но все же имеет место быть. Обычно его используют для калибровки 3D принтеров с кинематикой дельта или дельта робот.

Автоматическая калибровка позволяет быстро и без усилий выровнять стол. Особенно незаменимой она становится для принтеров с кинематикой “дельта” или “дельта робот”. Оптические датчики “не видят” стекло, поэтому для принтеров с оптическим датчиком лучше использовать другие поверхности печатной платформы. 

В некоторых моделях принтеров есть меню с подсказками помогающее правильно настроить плоскость платформы и зазор. Достаточно запустить “помощника” и следовать инструкции на экране. Это не совсем автоматическая калибровка, но с такой помощью новичку становится намного проще правильно откалибровать стол.

Пример 3D принтера с автоматической калибровкой - Raise E2.  На экструдере  Raise E2 расположен контактный датчик для определения расстояния между соплом и печатной поверхностью. Полученные значения помогают скорректировать высоту печати первого слоя. Калибровать можно не весь стол, а только область на которой будет располагаться модель.

Ручная калибровка

Ручная калибровка - это когда плоскость стола и зазор между столом и соплом пользователь выставляет сам. Для этого под печатной платформой есть винты или барашки которыми можно регулировать высоту печатной платформы.

Калибровочные винты

Стандартный зазор между платформой и соплом, у большинства принтеров, должен составлять - 0,1-0,2мм. Если под рукой нет набора щупов, его может заменить стандартный лист А4 сложенный пополам. Перед калибровкой печатную поверхность (если она с подогревом) и сопло нужно нагреть. 

Иногда производители 3D принтеров рекомендуют зазор между столом и соплом - 0. Поэтому перед калибровкой прочитайте инструкцию.

Мы рассмотрим калибровку двух самых распространенных кинематик - картезианскую и дельта.

Картезианская кинематика основана на декартовой системе координат и движении головы 3D принтера по осям x, y, z.

Пример принтера с картезианской кинематикой

В дельтах перемещение экструдера происходит по 3 одинаковым осям при помощи кареток, перемещающихся по вертикальным направляющим. Дельта принтер можно назвать упрощенным дельта - роботом, но это все же две разных кинематики.

Пример принтера с кинематикой дельта

Калибровка стола 3D принтера с картезианской кинематикой

У разных производителей инструкция по калибровке может немного отличатся. Мы рассмотрим тут калибровку принтера со стандартной кинематикой.

1. Нагрейте стол и сопло. При нагреве металл немного расширяется, так что на “горячую” и на “холодную” зазор между печатной платформой и соплом может отличаться.

2. Через меню принтера отправьте стол и экструдер в “дом” или нулевое положение по всем осям. Обычно нулевая точка это - ближний левый угол у экструдера и верхнее положение печатной платформы. Обязательно нужно следить чтобы 3D принтер не уперся соплом в стол и не повредил его. Если это первая калибровка - при помощи гаек опустите стол максимально низко.

3. Через меню принтера или вручную (для этого нужно отключить двигатели через меню) передвиньте экструдер так чтобы сопло оказалось над регулировочным винтом.

4. При помощи щупа и регулировочного винта выставите зазор между печатной платформой и соплом.

5. Повторите все действия над всеми калибровочными винтами. Обычно винтов 3 или 4.

6. После выравнивания плоскости над винтами передвиньте экструдер в центр и проверьте зазор. Если зазор соответствует щупу, то плоскость стола и расстояние до платформы откалиброваны правильно.

Калибровка стола дельта принтера

Калибровка дельта принтера - это очень объемная тема, поэтому здесь мы опишем лишь общие принципы.

У дельта принтера нет привычных нам осей x, y и z. Вместо этого у дельта принтера есть 3 башни - A, B, C, по которым передвигаются каретки.

Поскольку стол у дельты статичный, то он калибруется программно. Калибруется зазор по 3м точкам (у колонн) и линза (центр) стола. Линза может быть вогнутая или выгнутая.

Перед калибровкой проверьте механику принтера - ремни должны быть натянуты равномерно, не должно быть люфтов кареток и эффектора (пластина к которой крепится экструдер). Если ремни будут натянуты плохо или неравномерно откалибровать принтер будет проблематично.

Некоторые 3D мейкеры проверяют натяжку ремней при помощи тюнера. Равномерно натянутые ремни будут звучать одинаково, а вот правильная “нота” находится опытным путем.

Для калибровки дельты есть огромное количество программ, но обычно используется одна из двух - Pronterface или Repetier-Host. При помощи них можно напрямую обращаться к принтеру используя специальные команды и менять значения в прошивке. 

В качестве вспомогательных программ можно использовать виртуальный калькулятор и уже оттуда переносить значения в прошивку или скачать готовый GCode. В них необходимо указать параметры вашего принтера - прошивку (обычно это Marlin или Repetier) длину диагоналей, окружность и т.д. Эти параметры можно взять из прошивки или измерить штангенциркулем. Важно максимально точно указать все параметры иначе откалибровать принтер не удастся. 

Сначала выравниваются 3 точки у башен A, B, C и только потом уже корректируется линза в центре стола. 

Ручная калибровка дельты сложна, но повторять ее приходится не часто. Обычно повторно калибровать принтер нужно только после замены некоторых механических узлов, ремней или замены покрытия печатной платформы.

Итоги

Процесс калибровки может показаться муторным и сложным, но на самом стоит один раз сделать это самостоятельно и процесс уже не будет казаться таким пугающим. К тому же большинство производителей стараются помочь начинающим пользователям и оснащают свои принтеры датчиками автокалибровки или стараются максимально упростить этот процесс подробными подсказками в меню.

А разнообразие покрытий для печатного стола поможет найти именно ту поверхность которая подойдет под ваши задачи. Как показывает практика у каждого 3D мейкера, новичка или опытного, есть свой проверенный способ чтобы первый слой прилип намертво. 

Не бойтесь экспериментов и пусть каждая 3D печать будет успешной.