Сравнение 3d принтеров. Строение печатной головки

Уже давно каждый может самостоятельно напечатать у себя дома любые тексты, фотографии и даже картины. Новшеством являются 3D-принтеры, которые, как обещают их производители, способны создавать из тонких слоев пластика практически любой предмет размером от грецкого до кокосового ореха.

Если у вас достаточно креативности и изобретательского духа, 3D-принтер откроет бесконечные возможности для вашей домашней мастерской. Однако с этой молодой технологией пока связано достаточно много проблем. Чтобы облегчить вам выбор, мы собрали несколько самых интересных устройств нового типа в техническом центре CHIP и проверили, как они выполняют «обещания» своих создателей.

Приобрести некоторые из представленных принтеров можно у дистрибьютеров или заказать с доставкой почтой. Однако следует учитывать, что тогда их цена будет выше из-за таможенных пошлин. Проще всего вводятся в эксплуатацию устройства, которые продаются уже смонтированными, - MakerBot, Sintermask, Pearl и iRapid. Принтер Ultimaker поставляется смонтированным не полностью или в виде набора деталей, для сборки которых опытному инженеру тест-центра CHIP потребовались целых 16 часов работы. Velleman K8200 продается только как сложный комплект отдельных компонентов, требующий 24 часов сборки.

У большинства устройств выявились проблемы, влияющие на качество печати. Так, у Ultimaker длинноваты направляющие, и их крепления при печати ослабевают. Мотор принтера Velleman стоит неровно (фото справа), а ребристую подставку нужно накрывать стеклянной пластиной. У продающегося смонтированным MakerBot болтается блок контроллера - впрочем, на результате печати это, к счастью, не сказывается. Внешний вид устройств различен: от голых алюминиевых стоек принтера Velleman до мощного фанерного корпуса Ultimaker или аккуратного пластмассового ящика Pearl.

Различия в повседневной работе

Технология 3D-печати существует не так долго. Этим объясняется то, что работа с устройствами относительно сложна. Перед каждым заданием пользователю следует проверить и отрегулировать печатную платформу, на которой возникают готовые предметы. После первых - неизбежно неудачных - попыток необходимо оптимизировать настройки печати. Некоторые мелочи бывают очень полезны. Так, MakerBot имеет всего три регулировочных винта, автоматически приводит печатающую головку в правильную позицию и отображает на дисплее необходимые указания - все это значительно облегчает калибровку.

Регулировать модели Pearl и Fabbster тоже достаточно просто. С остальными устройствами, имеющими по четыре винта и требующими ручной отладки точек калибровки, иногда приходится возиться по полчаса, пока все будет правильно настроено. Изрядно раздражает Ultimaker, у которого часто приходится дополнительно тщательно регулировать его подпружиненное основание.

Заправка материалом для печати почти у всех протестированных принтеров очень проста. В них применяются бобины с пластиковой нитью, толщина которой составляет приблизительно 2 мм. Волокно продевают в направляющую трубку, вставляют в подающий механизм и, наконец, заправляют в печатающую головку. Исключение составляет лишь Fabbster со своими короткими полимерными прутками, которые нужно заряжать по одному, а это несколько более трудоемко. К тому же во время печати подача материала часто бывает ненадежна и прерывается. Зато такие филигранные изделия, как наша шахматная фигура (см. таблицу внизу), только выигрывают от того, что зазубрины на прутках позволяют точнее дозировать материал.

В плане управления все рассмотренные 3D-принтеры оснащены по-спартански: ни у одного из участников теста нет больше пяти кнопок и одного LCD-дисплея с небольшим разрешением. Однако большинство настроек можно установить исключительно с помощью программы управления принтером на ПК. Трехмерная модель, которую пользователь загружает из Интернета или создает самостоятельно, используя CAD-приложение, сначала импортируется в утилиту, которая поставляется вместе с устройством. Из 3D-модели ПО генерирует задание для управления принтером. Для этого пользователю необходимо задать различные параметры печати. Настройка качества печати определяет количество горизонтальных слоев (slices), на которые программа должна разложить модель.

Кроме того, в приложении задается создание поддержек для свисающих элементов и плотность заполнения пустот. Простыми, но достаточно функциональными оказались утилиты для MakerBot и Ultimaker. Программа Open Source под названием RepetierHost, которую используют создатели устройств Velleman и iRapid, обладает множеством настроек, но требует известных навыков работы с ней. Софт принтера Pearl недостаточно внятен, к тому же он крайне медленно работает при пересчете слоев - прежде всего, когда нужно подготовить и напечатать сразу несколько объектов.

Качество, скорость печати и шум

Чтобы перенести на принтер задание для печати, удобнее всего сохранить его на карте памяти SD. Дело в том, что из-за шума и запаха, неизбежных во время работы, 3D-принтер следует держать в отдельном, хорошо проветриваемом помещении, как правило, далеко от компьютера. Карты читают все устройства, кроме Velleman и iRapid - у них можно воспользоваться портами USB. После начала печати каждый принтер сначала прогревает свое экструзионное сопло на печатающей головке, это может занять от двух (Ultimaker) до добрых десяти (Velleman) минут.

Затем начинается непосредственно процесс работы - с более (Pearl) или менее (Velleman) громкими звуками. При оптимальном раскладе мелкий предмет готов через десять-двадцать минут, а вот для крупного может потребоваться несколько часов, если только печать не прервется (на начальном этапе нашего тестирования это происходило в половине всех случаев). Возможные причины ошибок разнообразны. Чаще всего предмет деформируется и открепляется. Как правило, это случается у принтеров, платформа которых не имеет подогрева. Если объект сложен и в нем недостаточно поддерживающих структур, он может осесть внутрь себя. В обоих случаях экструдер продолжает печатать «в пустоте», что приводит к запутыванию незакрепленной нити. Воздушный пузырь или засорившееся сопло могут остановить подачу материала. Избежать ошибок печати помогает только тщательная подготовка. Перед работой с крупными предметами следует отрегулировать печатную платформу, проверить правильность подачи материала и прочистить экструзионное сопло.

Если в совершенстве освоить все эти операции и научиться, как опытный ремесленник, делать оптимальные настройки для каждого печатаемого объекта, то можно снизить количество ошибок до 20%. В качестве материала в большинстве принтеров применяется пластик ПЛА. Это вещество, изготовленное на основе молочной кислоты, плавится при температуре от 150 до 160 °C. Так как оно имеет свойство тянуться нитями, пустоты в печатаемых предметах зачастую получаются не такими чистыми, как при применении альтернативного материала АБС.

Последний обладает более высокой температурой плавления - от 220 до 250 °C - и из-за большей разницы с температурой в помещении печатаемые предметы чаще деформируются. Поэтому принтер, работающий с пластиком АБС, должен иметь печатающую платформу с подогревом. Она будет поддерживать температуру создаваемого объекта до тех пор, когда он будет готов и сможет равномерно охладиться.

Результаты теста

Наиболее надежно и качественно работает MakerBot Replicator 2. Кроме того, его детали отличаются очень тщательной обработкой. Кстати, при подготовке данного номера поступила новость о выпуске двух новых моделей этого принтера. Цена миниатюрного Replicator Mini (99x99x124 мм) в США составляет $1375. Профессиональная модель, способная работать без ПК, под названием Z18 позволяет печатать изделия до 45 см высотой.

Опытным пользователям вполне подойдет устройство Ultimaker. Это быстрый и хороший принтер, требующий, однако, регулярной дополнительной настройки. Недавно появилась его обновленная модель, Ultimaker 2. При тех же габаритах она может напечатать объект большего размера. Pearl - это настоящая удача для начинающих: он не требует сложной подготовки, и дает в итоге грубоватую, но вполне приемлемую печать.

Добрый день, друзья! Этот пост я хочу посвятить некоторым моим знакомым, которые не совсем понимают ценообразование 3D-принтеров и постоянно спрашивают про типы FDM, а так же для тех, кто интересуется покупкой и кому лень разбираться в ньюансах.
Итак, начнём. Разделим принтеры для дома, творчества и мелкого бизнеса (в общем FDM) на несколько категорий:
- Закажи запчасти и собери сам : это те 3D-принтеры, которые Вы можете собрать своими руками, если они более менее прямые. Многие называют эти принтеры RepRap, что не совсем верно. RepRap - это понятие «самореплицирующегося механизма для быстрого прототипирования», что является самой сутью всех 3D-принтеров
- DIY-kit : 3D-принтеры из категории собери сам. Как правило это те же самые "Закажи запчасти и собери сам", только уже с полным комплектом запчастей, которые предлагают производители в комплекте с инструкцией для сборки
- Принтеры из коробки : это уже собранные и доработанные/откалиброванные принтеры
Давайте теперь рассмотрим подробней по каждой из категорий!

3D-принтер "закажи запчасти и собери сам"

Вы наверняка слышали про Mendel, Prusa, Darwin и т.д....если не слышали, то вам сюда -> http://reprap.org/wiki/RepRap_Machines
Для сборки такого 3D-принтера Вам потребуется:
- инженерный склад ума
- навыки программирования
- умение пользоваться отвёрткой/паяльником/плоскогубцами и т.д.
- умение читать электронные схемы
- от 15 тысяч рублей и выше
- знание великого и могучего..
В сети сейчас достаточно ресурсов, где можно найти схемы и примеры сборок таких устройств. Самый распространённый ресурс (родоначальник проекта) http://reprap.org/wiki/RepRap/ru . На портале 3Dtoday можно почитать блог уважаемого Алексея:
Если этот принтер - это Ваш выбор, то вот так выглядит примерная последовательность действий:
- Изучить http://reprap.org/wiki/Main_Page
- Выбрать ту модель принтера, которая Вас устроит. Можно выбрать из сотен и тысяч уже собранных моделей и просто заказать список запчастей (которые уже подобраны), либо же спроектировать свой вариант (вот, где потребуется инженерный склад ума и умение работать в CAD-программах)
- Подобрать запчасти на сайте aliexpress или поискать их у российских производителей
- Заказать запчасти
- Собрать принтер и наслаждаться процессом доработок, программинга и допилов

3D-принтер "закажи запчасти и собери сам. Вариант 2"

Данный вариант представляет собой сборку 3D-принтера по схемам известных и не очень производителей. Самой популярной моделью является , схему которого компания Ultimaker выложила в свободный доступ. Более подробно про такую сборку Вы можете почитать в блоге у уважаемого .
Что Вам потребуется:
- изучить схему принтера
- заказать запчасти
- заказать лазерную или другую резку корпусных частей
- после получения всего комплекта запчастей - сборка и настройка
Стоимость принтера в данном варианте немного возрастает из-за наличия корпуса (материал корпуса, резка (если не лобзиком)). Устройство можно собрать за 20 тыс. рублей и более.

3D-принтер DIY-kit

Итак, давайте разберемся с этой категорией 3D-принтеров. Что такое DIY (Do it yourself)- дословно означает "Собери это сам". То есть - Собери этот комплект Сам!
Что подразумевает комплект - компании производители складывают в коробочку все запчасти принтера и прикладывают инструкцию по сборке. По сути этот и есть тот же самый "закажи запчасти и собери сам", но в варианте - заказывать ничего не надо - мы уже сами тебе собрали все запчасти, а тебе осталось только собрать из них готовый принтер.
Как правило, такие комплекты пользуются популярностью и стоят не совсем дорого.
За такой комплект придётся выложить от 23 тысяч рублей и выше (всё зависит от качества запчастей и наглости производителей)
В итоге у нас получается вот такая красота:

3D-принтер из коробки

Итак, вы решили, что собирать принтеры - это не для Вас и купить готовый принтер. Доля таких устройств на рынке составляет более 70 процентов. Принципиальных отличий по принципу работы FDM практически не существует.
Цена на такие устройства начинается от 40 тысяч и до бесконечности. Средний ценник: 100 тысяч рублей.
В чём заключается основная ошибка покупателя: надо взять дешевле. А дешевле может быть либо Китай, либо некачественные комплектующие.
Как купить дешевле? - ответ прост - многие производители продают те же Мендели, Прюши и Дельты в собранном состоянии. Да, это немного дороже, чем DIY, но сэкономить получится!
В чём преимущество таких устройств :
- Печать из коробки. Я уверен, что многие сейчас начнут возмущаться, что это не так. Но всё-таки они могут это. Вам потребуется небольшая калибровка платформы. И понимание настроек печати в слайсерах.
- Многие производители постоянно работают над ошибками (допиливают свои принтеры) и качество печати соответственно улучшается.
- Поддержка производителя (если не купили на Алиэкспрессе)
- Гарантия производителя (если не купили на Алиэкспрессе)
В чём минусы :
- Самый жирный минус - это цена! От чего же она зависит? - спросите Вы. Вот составляющие: аренда производственных площадей, оплата работы сборщиков/инженеров, оплата работы менеджеров, оплата работы персонала компании, оплата аренды офиса, оплата налогов, оплата патентов, крутотень бренда ну и на яхту директору тоже надо накопить.
Давайте представим разницу цен между китайским айфоном и американо-китайским айфоном. Ну соответственно кому и какие предпочтения Вы отдадите...
- Второй потенциальный минус - софт - он может быть написанным под принтер и иметь ограниченный функционал
- Третий потенциальный минус - расходники - можно нарваться на принтер, который "кушает" только родные расходники и придётся вам раскошеливаться на приличные суммы.

Давайте подведем итог!

Третья категория - "Принтер из коробки" - вам просто нужен принтер без танцев с бубном (хотя и не факт). - цена принтера будет составлять в среднем 100 тысяч рублей. (исключение - собранный комплект для сборки, китайский принтер, российский производитель)

Мы подобрали самые распространенные ошибки и заблуждения, которые часто совершают наши клиенты при самостоятельном выборе 3D-принтера . Грамотно подобранный 3D-принтер может значительно снизить затраты и увеличить эффективность работы.

Что бы обезопасить Вас от подобных ошибок, мы разберем их всех по очереди:

1. Необходимость глубоких знаний.

На самом деле, чтобы начать работать на 3D-принтере, совершенно не нужно обладать продвинутыми знаниями 3D моделирования . Можно ограничиться небольшой теорией. В сети есть бесплатные ресурсы с несколькими сотнями тысяч 3D моделей, например www.thingiverse.com а также http://www.grabcad.com . На этих сайтах Вы можете найти огромное количество 3D моделей, которые подойдут для печати на первых порах.

2. Чем больше область печати, тем лучше

Не всегда размер имеет значение. Принтеры с небольшой областью печати могут печатать огромные модели в несколько частей. Гораздо проще распечатать какую-то модель по частям – и качество выше, и погрешность меньше. Выбирая 3D-принтер, обращайте внимание на то, что Вы планируете печатать, быть может, подойдет принтер с совсем небольшим размером камеры.

3. Несколько экструдеров лучше, чем один

Вопрос о количестве экструдеров стоит наиболее остро – все хотят получить модели с несколькими цветами, либо иметь возможность печати удаляемым материалом поддержки. Правда в том, что качество у принтеров с несколькими экструдерами ниже, чем у одно-экструдерных принтеров и процент брака выше.

При печати несколькими цветами одновременно, в модели появляются небольшие вкрапления разных цветов. Все это необходимо учитывать при выборе 3D-принтера с несколькими экструдерами, но есть и плюсы – надежность. Если один экструдер выйдет из строя, то всегда можно использовать второй.

4. Неправильный выбор технологии 3D печати

Очень часто клиенты не могут определиться с технологией печати. Здесь два основных параметра – качество и материал. Важно знать, что именно пойдет в печать – прототипы, для которых достаточно FDM технологии и PLA-пластика , функциональные модели из ABS , мастер-модели высокого качества по технологии SLA, макеты. Когда Вы определились, можно начинать подбирать технологию – но нужно помнить, что качество модели напрямую зависит от технологии печати. Например для печати ювелирных колец, подойдет только стереолитография (SLA), а для изготовления прототипов, может хватить и гораздо более дешевой технологии послойного наплавления (FDM).

5. Выбор неправильного материала

Если Вы хотите использовать распечатанную модель в механизме или в жестких внешних условиях (трение, удары, агрессивная среда), то будет разумно печатать её и ABS-пластика. Если необходимо напечатать прототип, макет, или просто приглянувшуюся вещицу, то лучше использовать экологически чистый PLA-пластик. Поэтому, перед выбором 3D-принтера, определитесь какие задачи Вы планируете решать по средствам 3D-печати.

6. Выбор бюджетного 3D принтера

В наши дни появляется все больше и больше дешевых 3D-принтеров. В основном это аналоги MakerBot и других европейских фирм. В целом, они обладают низким качеством печати, и очень недорогой ценой (в два и более раза ниже чем всемирно известные бренды 3D принтеров). К сожалению, у подавляющего большинства из них, через несколько месяцев работы происходит быстрый износ деталей, и качество печати еще больше падает. Что бы вновь печатать качественные модели, приходится заменить часть основных запчастей принтера. Также следует отметитть неудобство использования и некачественное ПО, отсутствие собственной эко-системы.

7. Погоня за высоким качеством

Многие гонятся за высоким и ультра-высоким качеством печати. Вопрос в том, нужно ли такое качество конкретно для Вашей модели? Если Вы печатаете модели для ювелирного дела, то качество действительно должно быть высочайшим. Но если Вам нужно распечатать небольшой корпус в качестве прототипа, чтобы посмотреть как он будет выглядеть – хватит и 200 микрон. Так же нужно помнить, что чем выше качество, тем дольше модель печатается.

В целом, мы надеемся что смогли внести ясность в нелегком вопросе выбора 3D принтера , ведь правильно выбранный принтер – залог успеха, и просто радость от создания чего-то нового прямо на Вашем столе.