Никто не сможет вам помочь, если вы не можете объяснить, что не так. В том же духе гораздо легче рассуждать о чём-то, если вы можете назвать его составные части.

Эта статья — не продвинутый гайд по печати, да и вообще не совсем гайд. Это словарь для тех, кто только что купил принтер и пытается понять, о чём вообще все говорят.

Обзор

Чтобы было проще, я разделил наш словарь на три области:

• Софт — программы и форматы файлов, используемые для проектирования модели, подготовки её к печати и управления принтером.

• Железо — физические компоненты принтера, материалы, которые он использует, и профили, которые их описывают.

• Печать — решения, связанные с превращением модели в успешный физический объект, включая стенки, заполнение, поддержки и адгезию к столу.

Чтобы это не читалось как словарь, я протащу через все три области один предмет: небольшой коннектор, который я спроектировал во Fusion, — профиль с двумя выемками и немного текстуры.

Весь путь выглядит примерно так:

Начнём с софта.

Софт

Моя первая цель была простой: найти небольшой объект в интернете и напечатать его. Вторая — сделать свою собственную деталь.

Где-то между ними я обнаружил, что не существует одной-единственной «программы для 3D-печати». Это эстафета, и каждая программа несёт палочку на своём этапе.

CAD

CAD расшифровывается как computer-aided design (автоматизированное проектирование). Это инструмент, в котором вы проектируете модель. И, честно говоря, тут особо нечего рассказывать.

Если честно, для первых печатей этот шаг можно вообще пропустить и брать готовые модели с кучи специализированных сайтов.

Если же наступит момент, когда вам понадобится спроектировать свою деталь, советую не мучиться с выбором инструмента, как некоторые мучаются с дистрибутивами linux, а просто взять fusion360. Серьёзно, он бесплатный, профессиональный и сразу научит вас правильным приёмам и паттернам. Он заставит вас думать о проектировании модели в терминах размеров, ограничений и паттернов — и вам никогда не придётся переучиваться.

Работа в fusion360

Гайдов полным-полно, даже у autodesk есть неплохой. Но мне всегда проще сначала понять общую картину, а уже потом прыгать в реализацию.

Работа во Fusion делится на две фазы: скетч и моделирование.

В фазе скетча вы рисуете свою форму — считайте это 2D-проекцией будущей модели. Если присмотреться, видно, что моя отцентрирована по началу координат: это потому, что я нарисовал только верхнюю часть и отзеркалил её вниз. Ещё вы заметите зелёные размеры, которые точно задают, насколько велика каждая часть. И наконец, есть ограничения (constraints).
Если вы помните базовую геометрию, они покажутся знакомыми — перпендикулярно, параллельно, равно.

Вы быстро поймёте, что построение модели — это куча правок, и чем сложнее модель, тем больше шансов, что очередная правка её сломает. Ограничения помогают держать модель в узде.
Например, если я задам две линии как равные, изменение одной автоматически меняет другую.

Когда базовая форма готова, можно переходить к следующему шагу — выдавливанию (extrude), или моделированию, то есть добавлению третьего измерения.

В моём случае этот шаг довольно тривиален — я просто добавляю модели 15 мм ширины. Вуаля!
Следующий шаг для моей модели — добавить две выемки. Для этого я поворачиваю модель, выбираю заднюю грань и рисую на ней новый скетч.

Осталось только выдавить его, но на этот раз меняем тип выдавливания на вырез (cut)! Я сделал это дважды, чтобы отзеркалить нижнюю часть.

Файлы 3D-моделей

3D-модель можно хранить в нескольких форматах файлов. Самые распространённые форматы, с которыми столкнётся новичок, — это STL, 3MF и STEP.

STL — один из самых старых и распространённых форматов, используемых для 3D-печати.

Файл STL описывает внешнюю поверхность объекта с помощью множества маленьких треугольников. Он хранит форму, но обычно не хранит много дополнительной информации.

3MF — более новый формат, разработанный специально для современного производства методом 3D-печати.

Важное предупреждение: скачанный файл 3MF может содержать чужие настройки принтера и материала. Проверьте их, а не доверяйте вслепую.

Файлы STEP распространены в CAD-workflow.

В отличие от STL, который хранит поверхность, состоящую из треугольников, файл STEP сохраняет больше исходной инженерной геометрии. Это значительно упрощает редактирование размеров, отверстий, изгибов и отдельных элементов.

Мне захотелось добавить модели немного текстуры, а мне нравится, как это делает bumpmesh, так что я экспортировал модель в STL и пошёл туда.

На выходе — просто ещё один STL, в треугольники которого запечена текстура. Слайсеру всё равно, как была сделана форма, — ему важно только, как выглядит её поверхность.

Слайсер

Слайсер — это программа, которая подготавливает 3D-модель к печати. Он нарезает модель на слои и прокладывает путь, по которому принтер пройдёт на каждом из них.

Здесь же вы решаете такие вещи, как:

• генерации поддержек

• толщины стенок

• формы и процента заполнения

• направления слоёв

Затем слайсер создаёт файл с инструкциями для принтера. Он называется G-code.

G-code

G-code — это язык, используемый для управления многими производственными станками, включая 3D-принтеры.

Файл G-code содержит тысячи или миллионы небольших инструкций.

Концептуально эти инструкции говорят что-то вроде:

Нагрей сопло до 220°C.
Нагрей печатный стол до 60°C.
Перемести в эту позицию.
Вытолкни такое-то количество филамента.
Перемести в следующую позицию.
Увеличь высоту на один слой.
Включи вентилятор охлаждения.

Сами инструкции выглядят скорее вот так:

G1 X80 Y40 Z0.2 F3000
G1 E0.5 F200
M104 S220
M140 S60

; connector.gcode, слой 1, в сокращении
; Нагрей сопло до 220°C.
M104 S220
; Нагрей печатный стол до 60°C.
M140 S60
; Ждём оба.
M190 S60
M109 S220
; Домой: коснуться концевиков.
G28
; XYZ абсолютные, E на движение.
G90
M83
; Перемести в эту позицию.
G1 Z0.2 F600
G1 X94.5 Y87 F9000
; Skirt: один круг, чтобы пошёл пластик.
G1 X145.5 Y87 E1.908 F1800
G1 X145.5 Y113 E0.973
G1 X94.5 Y113 E1.908
G1 X94.5 Y87 E0.973
; Втянуть, переехать, вернуть.
G1 E-0.8 F2100
G1 X97.5 Y90 F9000
G1 E0.8 F2100
; Стенка. Вытолкни столько пластика.
G1 X97.5 Y95 E0.187 F1200
G1 X105 Y97.01 E0.291
G1 X110.49 Y102.5 E0.291
G1 X112.5 Y110 E0.291
G1 X117.5 Y110 E0.187
G1 X117.5 Y95 E0.561
G1 X122.5 Y95 E0.187
G1 X122.5 Y110 E0.561
G1 X127.5 Y110 E0.187
G1 X129.51 Y102.5 E0.291
G1 X135 Y97.01 E0.291
G1 X142.5 Y95 E0.291
G1 X142.5 Y90 E0.187
G1 X97.5 Y90 E1.684
; Заполняем хребет туда-обратно.
G1 X98.5 Y91 F9000
G1 X141.5 Y91 E1.609 F1500
G1 X141.5 Y92 E0.037
G1 X98.5 Y92 E1.609
G1 X98.5 Y93 E0.037
G1 X141.5 Y93 E1.609
G1 X141.5 Y94 E0.037
G1 X98.5 Y94 E1.609
; (рычаги: то же самое, сокращено)
; Увеличь высоту на один слой.
G1 Z0.4 F600
; Включи вентилятор охлаждения.
M106 S255

Обычно вы их трогать не будете.

Прошивка

Прошивка (firmware) — это софт, работающий внутри самого принтера.

Она получает G-code и переводит его в реальное поведение станка.

Прошивка управляет ВСЕМ в вашем принтере и обычно идёт с ним в комплекте.

Как новичок вы её трогать не будете. Просто знайте, что она существует, чтобы это слово не пугало, когда всплывёт в заметках к обновлениям, ветках про совместимость или на форумах про моды.

Хост-софт

Хост-софт предоставляет интерфейс для связи с принтером и управления им. Это ваши Creality Print, приложения Bambu Lab и т. д. У большинства принтеров есть собственный хост-интерфейс.

Есть два общих способа отправить печать:

Облачная печать может быть удобной, особенно для удалённого доступа. Локальная печать даёт мне больше контроля и не зависит от доступности внешнего сервиса.

Стоит ли вам сейчас об этом переживать? Нет.

Железо

У принтера много компонентов, но для начала вам достаточно распознавать лишь основные.

Стол и печатная поверхность

Печатный стол (print bed) — это платформа, на которой печатается объект; съёмный лист сверху — это плита для печати (build plate), она же build surface или print surface. Большинство столов подогреваемые: нагрев помогает первому слою прилипнуть и борется с деформацией (warping). Распространённые поверхности: текстурированный PEI, гладкий PEI, стекло, пружинная сталь с покрытием.

Первый слой печатается прямо на этой поверхности, так что держите её в чистоте. Жир от пальцев — на удивление отличная антиадгезионная смазка.

Экструдер, хотэнд и сопло

Три детали, которые все путают, так что давайте разберёмся:

• Экструдер захватывает филамент и проталкивает его.

• Хотэнд его плавит.

• Сопло — это наконечник, из которого выходит расплавленный пластик.

Хотэнд — это целый узел (нагреватель, датчик температуры, нагревательный блок, термобарьер, радиатор), на конце которого прикручено сопло. Люди называют весь этот узел «соплом»; теперь вы знаете, как правильно. Это пригодится, когда филамент застрянет в сопле и хотэнд придётся снимать.

Экструдеры бывают двух компоновок. Direct-drive (прямой) стоит на движущейся печатающей головке прямо рядом с хотэндом: это даёт точный контроль над филаментом и сильно упрощает печать гибкими материалами вроде TPU. Bowden (боуден) стоит на раме и проталкивает филамент через длинную трубку: головка становится легче, но мягкий филамент контролировать сложнее.

Стандартное сопло — 0,4 мм. Меньше — тоньше детализация и медленнее печать; больше — быстрее печать и толще линии. Латунные сопла справляются с обычным филаментом; абразивным филаментам с углеволокном, стекловолокном или светящимися частицами нужно закалённое сопло, иначе они сгрызут латунь.

Филамент

Филамент — это пластик, которым вы кормите принтер. Он продаётся на катушках по весу, обычно по 1 кг. Первыми вы встретите вот эти:

• PLA: легко печатается, подходит для декоративных и универсальных вещей.

• PETG: прочнее и более термостойкий, чем PLA, но даёт больше нитей (stringing).

• TPU: гибкий.

• ABS / ASA: лучше держат тепло, но их сложнее печатать, и они выделяют испарения.

• Нейлон: прочный и износостойкий, но впитывает влагу как губка.

Профили

Профиль — это сохранённый набор настроек слайсера. Три профиля работают вместе:

Профиль принтера
+ Профиль филамента
+ Профиль процесса
= Нарезанная печать

• Профиль принтера: машина. Объём печати, форма стола, диаметр сопла, лимиты скорости и ускорения, стартовый и финальный G-code. С неверным профилем движения станка могут стать небезопасными.

• Профиль филамента: материал. Температуры сопла и стола, охлаждение, максимальный поток, ретракт. Стандартный профиль PETG — хорошая отправная точка, но разные производители и даже разные цвета ведут себя немного по-разному.

• Профиль процесса: как именно будет печататься этот объект. Высота слоя, стенки, заполнение, поддержки, скорость, верхние и нижние слои. Называются они как-нибудь вроде 0.20 mm Standard или 0.12 mm Fine.

Для своей первой печати я выбрал свой принтер, стандартный профиль PLA и стандартный профиль процесса 0,20 мм.

И тут слайсер вывалил на меня стену незнакомых терминов.

Печать

Это решения, которые слайсер принимает (или просит принять вас), превращая модель в слои.

Высота слоя

Высота слоя (layer height) — это толщина каждого горизонтального слоя. С соплом 0,4 мм: 0,12 мм — тонкая детализация, 0,20 мм — повседневный вариант по умолчанию, 0,28 мм — когда торопитесь. Более тонкие слои дают более гладкую поверхность, но больше слоёв — больше времени.

Не путайте её с диаметром сопла: сопло определяет ширину линии, высота слоя — её высоту.

Стенки, верхние и нижние слои, заполнение

Стенки (walls) (периметры, wall loops, shell — каждый слайсер называет их по-своему) — это внешняя оболочка. Верхние и нижние слои закрывают эту оболочку сверху и снизу. Заполнение (infill) — внутренняя структура между ними; его описывают процентом и паттерном, например 15% gyroid.

Вот что стоит запомнить: стенки важнее заполнения. Лишняя стенка обычно даёт больше прочности, чем выкрученное заполнение; ориентация, материал и направление силы часто важнее. Для декора хватит двух стенок; функциональным деталям — три, четыре или больше. 10–20% заполнения хватает для большинства обычных печатей, а 100% редко бывает первым или лучшим решением.

Слишком мало верхних слоёв — и заполнение просвечивает или остаются зазоры. Думайте в миллиметрах, а не в количестве слоёв: пять слоёв по 0,20 мм — это миллиметр оболочки.

Нависания, поддержки и мосты

Каждому слою нужно что-то под ним. Нависание (overhang) выступает наружу без достаточного количества материала снизу: умеренные печатаются нормально, крутые провисают или не получаются.

Поддержки (supports) — это временные леса, которые печатаются под такими частями и потом отламываются. Обычные поддержки — прямые колонны: крепкие, но прожорливее и касаются большей части модели. Древовидные (tree) ветвятся, расходуют меньше материала и обычно легче снимаются. В любом случае они стоят времени и филамента, оставляют следы и любят прятаться там, куда не пролезут плоскогубцы.

Мост (bridge) — исключение: участок, закреплённый с обоих концов. Принтер натягивает пластик через промежуток, как верёвку, и при хорошем охлаждении и правильной скорости короткие мосты печатаются без поддержек.

В зависимости от того, как лежит коннектор, верх его выемок — либо короткий мост, либо вообще не проблема. Что подводит нас к ориентации.

Ориентация

Ориентация (orientation) — это то, как модель расположена на столе, и это самое дешёвое исправление из всех. От того, какая сторона смотрит вниз, зависят прочность, поддержки, качество поверхности, время печати и точность.

Два правила. Печать слабее между слоями, чем вдоль них, поэтому функциональную деталь ориентируйте под нагрузки, которые она будет испытывать, а не под минимальный расход филамента. И повернуть модель в удобное для печати положение обычно лучше, чем обвешивать её поддержками.

Адгезия к столу: skirt, brim и raft

Адгезия к столу (bed adhesion) — это то, насколько хорошо прилипает первый слой. Потеряете её — и печать сдвинется, загнётся вверх или превратится в комок пластика, прилипший к соплу.

Слайсер даёт три инструмента, от самого лёгкого к самому тяжёлому:

• Skirt (юбка): несколько линий вокруг объекта, не касаясь его. Прокачивает сопло и показывает, что филамент идёт. С адгезией она толком не помогает.

• Brim (кайма): плоский бортик, прикреплённый к нижнему краю, чтобы увеличить площадь контакта. Хорош для узких, высоких или остроугольных деталей и материалов, склонных к деформации. После печати отрывается.

• Raft (плот): толстая платформа под всей моделью. Больше материала, больше времени, грубое дно. Современным принтерам он нужен редко.

Первый слой

Первый слой — это основа всей печати. Сопло должно быть достаточно близко, чтобы вдавить пластик в стол, но не настолько, чтобы перекрыть поток или поцарапать плиту.

Слишком высоко: линии остаются раздельными, печать не прилипает, углы задираются. Слишком низко: сопло царапает, линии выходят тонкими и грубыми, а поток захлёбывается.

Автовыравнивание стола помогает, но грязь или неверное смещение сопла (nozzle offset) всё равно могут всё испортить.

Ретракт и швы

Когда сопло перемещается между отдельными частями печати, расплавленный пластик продолжает вытекать и оставляет stringing (паутинку) — тонкие пластиковые волоски между частями. Ретракт (retraction) слегка втягивает филамент назад перед каждым холостым перемещением. Слишком слабый — будет паутинка; слишком сильный может вызвать проблемы с подачей или засоры.

Каждый виток стенки тоже должен где-то начинаться и заканчиваться, и эти маленькие следы выстраиваются в Z-шов. Слайсер позволяет выбрать, где он будет (сзади, в ближайшем углу, случайно), и для декоративных печатей это важно.

Калибровка

Калибровка — это тестовые печати (температурные башни, поток, pressure advance, ретракт и так далее), чтобы настроить принтер или материал.

Перед первой печатью ничего из этого не нужно: профили по умолчанию — вполне рабочая отправная точка. Калибровка окупается, когда у вас есть конкретная проблема:

• Stringing → тест температуры или ретракта.

• Слабые стенки → проверить поток.

• Скруглённые углы → pressure advance.

• Плохая адгезия → осмотреть первый слой и почистить стол.

Калибровка должна отвечать на вопрос. Она не должна превращаться в ритуал, выполняемый без понимания того, что именно тестируется.

Назад к коннектору

Когда словарь на месте, весь путь умещается в несколько строк.

Текстурированный STL из bumpmesh отправляется в слайсер вместе с моим профилем принтера, профилем филамента и стандартным профилем процесса. Для функциональной детали вроде этой я бы взял слои 0,20 мм, три стенки, 15% гироид-заполнение, автоматические поддержки только там, где без них никак, и skirt.

Жмём Slice, а потом действительно смотрим превью: ничего не висит в воздухе, поддержки выглядят разумно, у первого слоя достаточно контакта со столом.

Отправляем G-code. Прошивка нагревает стол и сопло и выполняет инструкции строчка за строчкой. Экструдер проталкивает, хотэнд плавит, сопло укладывает. Стенки формируют внешнюю часть, заполнение — внутреннюю, ретракт держит холостые перемещения чистыми.

Никакой магии — просто цепочка из софта, файлов, профилей, железа, материалов и решений. Когда у звеньев есть названия и что-то идёт не так, я могу задать гораздо более осмысленный вопрос, чем:

Почему моя печать выглядит плохо?

Я могу сказать:

У моей печати из PETG есть stringing между отдельными частями. Я использую direct-drive экструдер, сопло 0,4 мм и стандартный профиль PETG. Стоит ли попробовать более низкую температуру или настроить ретракт?

В этом и есть настоящая ценность словаря.

Он не делает меня экспертом мгновенно, но даёт инструменты, чтобы учиться.