Поддержки в 3D-печати: почему некоторым моделям нужны «леса»

Если вы получали расчёт стоимости, где упоминались «поддержки», и задавались вопросом, зачем принтеру помощь, чтобы напечатать вашу модель, вот объяснение. Поддержки это временные строительные леса, и понимание того, как они работают, многое объясняет: почему одни модели дороже, печатаются дольше или имеют одну чуть более шершавую сторону.

Проблема: пластик не висит в воздухе

3D-принтер строит снизу вверх, слой за слоем, и каждому слою нужно на что-то опираться. С вертикальной стенкой всё просто: каждый слой лежит на предыдущем. Пологий склон тоже нормально, потому что каждый слой в основном опирается на нижний. Но вытянутая рука, низ подбородка, балкон на book nook или перемычка козырька шлема не имеют под собой ничего. Без помощи принтер выдавил бы пластик в пустоту, и он бы провис, оплыл или упал.

Поддержки решают эту задачу. Слайсер (программа, готовящая модель к печати) добавляет под каждое нависание тонкие одноразовые колонны или решётки, чтобы у каждого слоя была опора, а после печати эти конструкции удаляют.

Правило 45 градусов

Большинство FDM-принтеров справляются с нависаниями до примерно 45 градусов от вертикали без поддержек, потому что при таком угле достаточная часть каждого слоя лежит на предыдущем. Круче качество быстро падает; после примерно 60 градусов поддержка обязательна. Короткие горизонтальные пролёты (несколько десятков миллиметров) принтер может «перекинуть мостом»: натягивает нить через зазор, и следующие слои строятся на ней.

Элемент	Нужна поддержка?
Вертикальная стенка	Нет
Склон до 45 градусов	Нет
Склон 45–60 градусов	Иногда, зависит от материала и поверхности
Горизонтальное нависание, короткий пролёт	Обычно мост, без поддержки
Горизонтальное нависание, длинный пролёт	Да
Вытянутая рука, меч, крыло	Да
Отверстие с плоским верхом	Маленькие нет, крупные да

У смоляных принтеров логика похожая, но поддержки нужны ещё чаще: каждый слой отрывается от плёнки, и неподдержанные участки могут порваться. Смоляные поддержки тонкие, многочисленные и сужаются к крошечному кончику, который оставляет маленький бугорок.

Во что вам обходятся поддержки

Поддержки не бесплатны и влияют на три вещи, которые важны заказчику.

• Время: поддержки печатаются как любой другой материал, то есть добавляют минуты или часы, а их удаление и зачистка добавляют ручную работу.
• Материал: каждый грамм поддержек это пластик, который отправится в мусор. На фигурке с множеством нависаний поддержки могут весить столько же, сколько сама модель.
• Поверхность: там, где поддержка касается модели, остаётся более шершавый участок, который нужно шлифовать. Поэтому «лучшую» сторону модели ставят вверх, а поддержки уходят на спину или низ.

Отчасти поэтому две модели одного размера могут стоить по-разному. Из чего складывается цена, разобрано в статье сколько стоит 3D-печать.

Как студия сводит поддержки к минимуму

Сокращение поддержек само по себе ремесло, и это одна из вещей, за которые вы платите студии.

1. Ориентация. Поворот модели может превратить нависание в самонесущий склон. Наклонённая вперёд фигура может лучше печататься на спине; шлем лучше всего печатается вверх ногами.
2. Разрезание. Модель делят на части так, чтобы у каждой было плоское основание и мало нависаний, а потом склеивают. Дракон превращается в тело, крылья и хвост.
3. Древовидные поддержки. Современные слайсеры выращивают ветвящиеся, похожие на деревья поддержки, которые касаются модели в меньшем числе точек и снимаются чище старых блочных.
4. Изменения в дизайне. Фаски вместо плоских нависаний, каплевидные отверстия вместо круглых, маленькие приливы там, где поддержка иначе оставила бы след на видимой грани. Об этом наша статья дизайн под 3D-печать.
5. Выбор материала. PLA лучше PETG держит мосты и нависания; tough-смола терпит меньше поддержек, чем хрупкая.

Book nook, например, проектируются как набор стен и полов, каждый из которых печатается плашмя, поэтому изделие, полное балконов и арок, в итоге почти не требует поддержек.

Удаление поддержек без повреждений

После печати поддержки отламывают руками, срезают бокорезами или, для смолы, откусывают до финальной засветки, пока материал ещё чуть мягкий. Точки контакта затем шлифуют или подчищают. На покрашенных работах следы полностью исчезают под грунтом; на моделях без обработки на стороне с поддержками может остаться едва заметное пятно. Если определённая грань вашей модели должна быть идеальной, скажите об этом студии, и её сориентируют вверх и оставят без поддержек. Этапы отделки описаны в статье постобработка 3D-печати.

Нужно ли вам об этом думать?

По большому счёту нет. Когда вы отправляете модель в Fantasy Lab 3D, мы проверяем нависания, выбираем ориентацию, решаем между древовидными и обычными поддержками и говорим, улучшит ли результат разрезание. Если вы проектируете файл сами, единственная полезная привычка думать, где у модели «низ» и какие грани будут на виду. Всё остальное наша работа.

Готовы заказать?

Отправьте модель или описание через форму на сайте, и Fantasy Lab 3D оценит поддержки, ориентацию и отделку и вернётся с планом и расчётом. Можно написать и в Instagram @fantasylab3d.almaty.