2.3
Postupy
Pro tvorbu modelu je důležitý jeho účel. Pokud je určen k tisku a použití v technické praxi, podřizujeme tomu výsledné vlastnosti výrobku (výtisku). Ovlivňuje je technologie tisku, použitý materiál i model samotný. Přidržme se technologie FDM/FFF pro její dostupnost. Prvním problémem, na který narazíme, je tvar a orientace modelu, aby jej bylo možné vůbec vytisknout, případně vytisknout co nejpohodlněji, bez následných dokončovacích operací (např. ulámání podpěr a začištění povrchu). Druhým problémem jsou nehomogenní vlastnosti v různých místech a směrech (např. pevnost kolmo na vrstvy versus rovnoběžně s nimi). Naopak výhodou je veliká škála tiskových materiálů, možnost tisku uzavřených dutin nebo zatisknutí jiných předmětů do výrobku.
2.3.1
Jak orientovat model
Zásadní je funkce, tedy, aby výrobek vydržel namáhání.
- V tahu je nejpevnější rovnoběžně s vrstvami (po letech).
- V tlaku to není jednoznačné, ale bezpečnější bude kolmo na vrstvy (přes léta). Pokud by totiž došlo k rozpadu, stále nějaký materiál zůstává mezi povrchy, které jej stlačují. Kdežto po letech by se rozštípl a zbytky by mohly odskočit.
- U ohybu je nežádoucí, aby jeho tahová složka byla kolmá na vrstvy
- Pro krut je nejvhodnější, aby osa krutu byla orientována rovnoběžně s vrstvami.
2.3.2
Problematický tvar
Pokud má model malou styčnou plochu s podložkou a není vhodné změnit orientaci nebo model rozdělit na dvě části a ty slepit, může pomoci Slicer (kap. 4) funkcí límec (brim), který rozšíří spodní vrstvu, nebo raft, který zespodu přidá strukturu pro dobré přilepení. Po dokončení tisku je potřeba přebytečný materiál odstranit a povrch začistit. Výsledek nemusí vždy působit elegantně.
Převis musí být podepřen – buď necháme podpěry na Sliceru, nebo je sami navrhneme jako součást modelu. Snažíme se, aby byly funkční, ale lehce odstranitelné. Tloušťku stěny vlastních podpěr volíme na průměr trysky tiskárny.
Most (vodorovnou plochu podepřenou na protilehlých koncích) obecně podepírat nemusíme, tedy pokud není příliš dlouhý vzhledem k tekutosti taveniny materiálu. Ve Sliceru je vhodné pro mosty použít vyšší rychlost tisku, aby se struna tuhnoucího materiálu nestihla příliš propadat. Během tuhnutí se smršťuje, a tím napíná – propad se kompenzuje. Tavenina pružných materiálů na bázi PP a TPE má nízkou viskozitu – tam dlouhé nepodepřené mosty nečekejme. Chce to s oblíbenými materiály experimentovat.
Deformace kruhové díry s vodorovnou osou, případně dalších dutých tvarů, kde se jejich stěny v horní části sbíhají, nebo tenčích stěn orientovaných jinak než svisle, je způsobena smršťováním chladnoucí taveniny na volném konci v prostoru – vrstva se na konci trochu nadzvedne a dalším průjezdem ohřáté tryska je deformována směrem, kterým se právě tryska pohybuje. Občas může dojít i k nárazu trysky do materiálu, posunu podložky nebo přeskočení kroků motoru osy x nebo y (podle směru nárazu) a znehodnocení tisku.
Svislé tenké stěny u výrobků z ABS rády praskají po letech. Pokud se jim nelze vyhnout, můžeme ve Sliceru zkusit nastavit obrys (skirt) nebo okolo umístit do těsné blízkosti další objekty, které zpomalí chladnutí, případně použít jiný materiál, např. PET-G.
Velké nebo členité objekty, které nelze vytisknout z jednoho kusu vůbec nebo by neměly požadovanou kvalitu, lze pro tisk rozdělit na více částí a pak spojit lepením, svařováním, různými západkami, šrouby, nýty apod.
2.3.3
Řešení konstrukce prvků
Rozměry modelu a vytisknutého výrobku se liší. Ve svislém směru je to nejčastěji způsobeno nastavením tiskárny, ve vodorovném hraje roli průměr trysky, výška vrstvy a viskozita taveniny. Slicer žádnou automatickou korekcí nedisponuje. I bez znalosti tolerančních polí je nám jasné, že trn a díra stejných rozměrů do sebe pasovat nebudou – nastane přesah. Pro správné lícování je třeba rozměry upravit, nejlépe u obou aktérů – vnitřní rozměr díry zvětšit a vnější rozměr trnu zmenšit tak, aby shodovaly s teoretickými rozměry modelu. Není vhodné upravovat rozměry číselně, ale doporučuji zavést proměnnou (více proměnných pro více typů spojení) s názvem např. „vule“ a tu k vybraným rozměrům přičítat, resp. od nich odečítat. Např. pro trysku s ø 0,4 mm a tloušťkou vrstvy 0,15 mm zkuste vůli nastavit 0,2 mm. Pak experimentujte.
Okraje rotačních součástí a děr bývají často sraženy úkosem – kuželovou plochou – většinou pod úhlem 45° (pláště komolého kužele od jeho osy). Speciálním případem je zapuštění kuželové hlavy šroubu do jinak válcové díry. Pokud nemáme k dispozici výkres výrobce, postačí jednoduchá poučka – průměr dříku šroubu použijeme jako výšku i poloměr kužele pro zahloubení.
„Komíny“ pro samořezné šrouby do plastu mají válcovou díru o průměru přibližně 0,8násobku jmenovitého průměru závitu šroubu. Ale abychom zabránili utržení komínu, musí se vnější stěny s rostoucí vzdáleností od hlavy šroubu rozšiřovat, aby se při utahování komín neutrhl (takže zvenku bude mít tvar kužele).
Zaoblení hran a rohů nebývá v OpenSCADu jednoduché, nezřídka vyžaduje důvtip tvůrce a vždy prodlužuje dobu renderu. Ukázky jsou uvedeny v příkladu v odd. 2.2.4.5. U komplikovaných těles a požadavků na zaoblení jen vybraných přechodů je třeba místo lokalizovat, např. pomocí intersection().
Obecné duté tvary řešíme pomocí difference(), kdy dutinu vytvoříme odečtením zmenšeného vnějšího tělesa o tloušťku pláště.
U komplikovaného objektu si volíme více referenčních bodů (proměnných typu vektor), pro zjednodušení výrazů, např. u posunutí. Vůči referenčním bodům popisujeme související objekty relativně a pak teprve s celou soustavou provedeme transformaci do konečného umístění (posuneme, otočíme apod.).
Parametrizace usnadňuje úpravy. Pro univerzální konstrukční prvky (závit, jehlan apod.) je vhodné používat moduly, lokální proměnné a vytvářet z nich knihovny. Pro speciality, které nemají univerzální využití, použijeme globální proměnné. Zásadně se vyhýbáme použití číselných aditivních konstant (typu „ještě milimetr“) – pokud nám nějaký tvar nevychází, podle představ, prověříme, zda jsme neudělali chybu v úvaze, případně vytvoříme novou proměnnou. Konkrétní číselné konstanty působí problémy při změně parametrů výrobku (např. při změně rozměrů bychom museli sami přepočítat konstanty).
Zbytečně jemné detaily prodlužují render i přípravu tisku. FDM/FFF tiskárnou nebudeme tisknout s tloušťkou vrstvy pod 0,1 mm, nemá tedy smysl vytvářet modely s detaily o rozměrech pod touto hodnotou.
Výtisk chladne značně nerovnoměrně (nic na tom nezmění ani vyhřívaná podložka, ani případné zakrytování tiskárny). Vlivem toho vzniká pnutí – čím větší výtisk, tím větší deformace vlivem pnutí – ploché předměty se prohýbají, tenké stěny z ABS mohou i prasknout mezi vrstvami. Pnutí lze odstranit žíháním – zahříváním nad teplotu tzv. skelného přechodu po určitou dobu (např. PET-G na 110 °C po dobu 30 min). Vhodnými materiály pro žíhání jsou PET-G a PLA. Stačí horkovzdušná trouba s regulací teploty a trpělivost. Žíhání se nehodí pro tvarově složité výtisky s množstvím detailů. Více v článku https://blog.prusaprinters.org/cs/jak-zesilit-svuj-vytisk-zihanim_32119/.
2.3.4
Přípustné dokončovací operace
Nejlepším výsledkem je výrobek, který lze po sejmutí z tiskové podložky okamžitě použít. Nicméně 3D tisk není dokonalou technologií, která zvládne vše, proto si uveďme jakási „pravidla cechu 3D tiskařů FDM/FFF“ pro dokončovací operace, jejichž účelem není zamaskovat chyby tvůrce:
- zahlazení povrchu po ulomení podpěr nebo límce,
- očištění spodní stěny od přilepení k podložce,
- barvení,
- spojování dílů (lepení, nýtování, šroubování…),
- leštění a vyhlazování povrchu (ABS pomocí acetonových par apod.),
- žíhání pro zpevnění nebo odstranění pnutí,
- vystružení kruhových děr,
- umělci a modeláři smějí cokoliv.