3D-печать для чайников. Часть 3: постобработка

Доброго времени суток, уважаемые читатели!

Сим завершаем трилогию постов о 3D-печати для начинающих. Мы уже кратко ознакомились с принципами работы 3D-принтеров, подготовкой и адаптацией моделей, настройками печати и распространенными ошибками. На очереди самое интересное — постобработка.

Этот пост не является рекламой принтера, производителей филаментов или сервисов (хотя хотелось бы). Все приведенное здесь — лишь инициатива автора и иллюстрации.

Типичный набор постобработки и ремонта отпечаток: кусачки-бокорезы, растворитель, ватные палочки и запасы пластика (поддержки)

Что делать после печати?

Многие 3D-модели на стоках не требуют специальной обработки: напечатал и забыл. Но при одном условии: если у вас хороший дорогой принтер или идеальные настройки под филамент. В большинстве же случаев вы увидите грубые слои, «волосы», шпорки, наплывы и прочие прелести будней печатника. А если вы захотите покрасить модель или, о ужас, она у вас фрагментирована… Но обо всем по порядку.

Будьте осторожны при отделении моделей с рафтом. Этот ксеноморф потерял хвост и треснул в районе груди, да и левая рука теперь держится плохо.

Для начала модель нужно отделить от стола. Родные магнитные столики обычно достаточно гибкие, чтобы при небольшом усилии «отстрелить» модель, однако иногда возникают проблемы: например, чужой из PETG-пластика треснул вместе с рафтом и потерял хвост. Впрочем, его удалось починить. Но в продажу такая модель не пошла бы.

ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤПоторопивси…

Родные столики для лучшей адгезии часто заменяют акриловой пластиной или стеклом. Акрил тоже можно чутка изогнуть, но есть риск сломать его. Со стеклом уже сложнее: любую модель не рекомендуется отцеплять от стола раньше, чем тот остынет, но от стекла у вас и не получится. Правда, есть нюанс: некоторые пластики (особенно шелковые) после полного остывания усаживаются и прикрепляются к стеклу еще сильнее.

Белые ореолы вокруг — не ошибка печати, а часть адгезионных поддержек, нужных для лучшего сцепления со столиком и стабильности. Да, это лишний расход пластика, но все лучше, чем перепечатывать деталь из-за того, что она отклеилась.

Отсечение лишнего

После печати часто остаются следы технического процесса и дефекты: от заусенцев поддержек до «волос». Часто бывает, что поддержки слипаются с основной моделью (при высокой температуре, текучести пластика, малом отступе и т. д.). Но и от неприлипших поддержек остаются шпоры и заусенцы.

Так же аккуратно отсекают и бримы/лейсы — тонкие «юбки» филамента вокруг модели, служащие для лучшего прикрепления. Если понадобится, то делают это слой за слоем, пинцетом или мини-кусачками. Шипы от поддержек тоже удаляют бокорезами, стараясь не повредить модель.

Заусенцы от поддержек можно удалить по-разному: срезать, откусить, зашлифовать. Но обычно это лишь разные стадии исправления.

Всевозможные волосы и затяжки также удаляют вручную. Мне попадались советы по нагреву волосни, однако в большинстве своем нагрев помогает избавиться только от единичных тонких ниток. Толстые и многочисленные превращаются в шипы и щетину, которую все равно нужно удалять вручную. Расплавить растворителем тоже не вариант — здесь поможет только баня в ацетоне и дихлорметане, но она же «замылит» детали модели, о чем далее.

Есть и такое: дефекты столика в виде пыли, трещин и даже следов от клея.

Шлифовка и полировка

После избавления от поддержек и заусенцев, перед нами все еще видны ребристые слои. Даже самые хорошие FDM-принтеры оставляют видимыми слои, которыми укладывается пластик, что уж говорить о низшем ценовом сегменте. Даже фотополимерные принтеры формируют модель слоями, но в них это заметно слабее из-за того, что модель погружена в жижу, из которой формируется, и эта жижа немного сглаживает слои. Впрочем, после помывки это все равно заметно.

ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤАаааа, заусенцы!!!

От слоистости можно избавиться двумя путями: быстрым и качественным. Первый предполагает «абнакнавенное» залитие модели грунтовкой: сначала один слой до полного высыхания, потом второй. В принципе, если у вас статуэтка на полку, этого достаточно. Но вместе со слоями потеряется мелкая детализация, поэтому грунтуют без подготовки только крупные модели (простые маски, например, или садовые фигуры). Грунтовку затем покрывают лаком для предотвращения повреждений.

Одна из причин, по которой руки и ноги (да и в принципе цилиндрические объекты) лучше печатать вертикально, поставив «на попа», это некрасивые оплывы пластика и провисшие петли. Можно их отшлифовать, но на блестящем пластике это будет выглядеть не лучше.

Качественный путь предполагает работу руками. Много работы руками. Для этого вам понадобится набор наждачек и песчаных абразивных губок и время. Каждую сторону модели придется шлифовать вручную, растирая пластик наждачкой, пока слои не станут почти незаметными.

Следы на детали по верхней части — последствия шлифовки гравером.

Можно облегчить работу, если у вас есть под рукой шлифовальная машинка. Но она хороша на больших и относительно ровных моделях:

Если нет дремеля (гравера), для PLA подойдет и маникюрная машинка. Хотя ее мощность мала, и для заравнивания потребуется больше времени. Не забывайте периодически останавливаться и давать инструменту и пластику остыть. А еще лучше найти более грубые насадки.

Мелкие фигурки с детализацией проще будет обработать гравером, мини-дрелью или, на худой конец, маникюрным станком, хотя последнее потребует куда больше времени. Главное, обзавестись набором насадок: обязательно наждачной и парой полировальных с проволочной щеткой и грубой тканью.

Гравер, он же дремель по названию самого популярного изделия (как со скотчем). В большинстве своем, вам понадобятся насадки со средней и мелкой наждачкой и пара шлифовальных головок разной формы. Например, круглой удобно растачивать шарнироприемники

Наждачными насадками вы избавитесь от крупных дефектов вроде оплывших петель и спекшихся поддержек, а мелкими шлифовками от «шрамов» предыдущих инструментов: 

Отшлифованная нога vs не отшлифованная. Инструмент: гравер, насадка — наждачный цилиндр. Хотя это не финальный результат, разница уже заметна.

Главное, не увлекаться: по умолчанию многие принтеры делают стенку модели двойной: две линии пластика толщиной примерно с ваше сопло. То есть при носике 0,4мм толщина стенки едва ли будет 0,8мм. Любое нажатие или задержка инструмента приведет к критическому повреждению поверхности. Починить его можно, но об этом позже.

Отходы обработки одной задней лапы дракона. Часть мелких кусочков пластика попала мимо, их собирать удобнее влажной тряпкой.

Для более гладкой поверхности используют полироль и тряпку из микрофибры. Но под покраску это не особо нужно. С артикулируемыми print in place детализированными моделями, например, цепочками-драконами, непросто. Они часто снабжены чешуей, кристаллами, плавниками и прочим, да и края члеников часто имеют заусенцы. 

Шлифовать этого дракончика не имеет смысла — он потеряет большую часть своего многоцветного блеска.

Заусенцы несложно откусить, а вот отполировать мелкие чешуйки… Что ж, вам потребуется очень много времени и усидчивости. Впрочем, при печати шелковыми многоцветными пластиками шлифовать изделие не стоит: блестящие слои разных оттенков создают дополнительную иридизацию. Советую только слой ставить потоньше и скорость печати поменьше в слайсере — так будет меньше заметных неровностей.

Цвет иных миров

После удаления всех заусенцев и прочих излишков модель можно покрасить. Но не любая краска ляжет на пластик сразу.

Кстати, не забудьте обезжирить и убрать пыль перед покраской!

Если модель будет стоять на полке, можно обойтись и без лака. Но тогда придется следить за пылью.

Ну и конечно, делать это стоит на свежем воздухе или в проветриваемом изолированном помещении. Разлет даже маленького баллончика краски или аэрографа весьма большой, так что позаботьтесь о защите окружающих объектов и одежды. А также органов дыхания.

В принципе, акриловая краска и так ложится на PLA. Однако для ровного окраса ее придется нанести трижды, и без лака вы рискуете стереть ее.

Лучше всего на PLA и PETG ложатся пластики на основе акрила. Они не просто хоршо ложатся, но и неплохо адгезируются и не слишком сильно растекаются по слоям.
В большинстве случаев перед детальной покраской вам придется покрыть модельку грунтом. Грунт — базовая краска, предназначенная для создания прослойки между базовым материалом и красками покапризнее. Есть разные виды грунтов разных цветов. Я использую в основном автомобильный акриловый грунт: белый, черный и сиреневый.

ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤБыло…

Для более ровного слоя грунт придется нанести дважды или трижды в зависимости от толщины слоя, и периодически переворачивая модель. Помните, что мелкая детализация вроде имитации трещин, чешуек и волосков может потеряться. Учитывайте это при подготовке моделей перед печатью.

ㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤㅤ…стало

На самом деле причина окраски была банальна: у масочки сломалась нижняя челюсть, и после склеивания видны были некрасивые швы. Что ж, черный грунт, доставленный мне по ошибке вместо фиолетовой краски, плюс жемчужная краска плюс немного акрилового золотого маркера. При желании мелкие детали можно подрисовать акриловыми маркерами.

После росписи окрашенную фигурку лучше всего залить лаком для закрепления. Естественно, лучше всего брать такой же акриловый лак, как и краски. Использование разных красок и лаков на одной модели может привести к химическому «отторжению», размытию и растрескиванию. 

Акриловыми маркерами также можно добавить моделей на модели и без грунта. Например, сделать пуговицы или как здесь — элементы мундира и пряжку.

Сборка деталей

А что делать, если модель частями? Например, не поместилась на печатном столе или вы решили облегчить печать деталей с нависаниями и порезали ее. Ну, что делать, собирать.

А ты сегодня славил Солнце?

В идеале места сборки должны быть или совсем ровными (и печатать их следует от стола) или иметь симметричные угловатые впадины и пазы, о чем мы говорили в предыдущей статье. Из-за особенностей построения послойной нарезки при подготовке к печати и усадки пластика пазы не следует делать тютелька в тютельку (что называется no tolerance или zero tolerance), весьма небольшое количество принтеров и материалов позволяют делать модели с идеальным совпадением пазов.

На моем принтере одноцветные стоковые PLA можно печатать с «толерантностью» 0,2-0,5 мм, шелковые 0,5-1мм. Но если после сборки не предполагается какая-либо подвижность, можно забить на точный подгон до десятых долей миллиметра и сделать зазор чуть больше: растворитель или клей все равно отнимут немного пространства.

Маску пришлось нещадно порезать в слайсере, чтобы она поместилась на столике. Каждый кусочек печатался отдельно, после чего склеивался при помощи дихлорметана.

Чем склеивать пластик? На самом деле подойдет любой клей по пластику. PLA и PETG неплохо держатся виниловыми и акриловыми клеями. Я чаще всего использую «Титан» на основе поливинилацетата (иногда пишут «сополимеры винилацетата»). Он прозрачный, неплохо держится на разрыв и, кстати, добавляет прочности изделию. Но у него есть минут — он всасывает воздух и пузырится, а еще долго сохнет. Минимум два часа он сохраняет эластичность, что позволяет немного подкорректировать положение деталей. Однако пузыристая прозрачная масса не очень хорошо смотрится, к тому же имеет объем, поэтому все швы придется фиксить затирками и полировкой или вовсе скрывать глубоко внутри модели. 

После полного застывания шов посередине становится почти незаметным.

Более аккуратно выглядят швы от растворителя. Самым распространенным растворителем является дихлорметан. Некоторые используют ацетон, но у ацетона резкий запах. Ацетон, особенно немного полежавший, любит выпадать хлопьями при высыхании и «жрать» пластик. Почему так происходит, я не уверена, но от несвежего ацетона пластик коробится и оплывает сильнее, причем часто белеет.

Дихлорметан недорогой и отлично работает и с PLA, и с PETG (с небольшими отличиями в зависимости от марки пластика и примесей), почти не имеет запаха и очень быстро испаряется. Это и плюс, и минус: надышаться им не сложнее, чем ацетоном, но в отличие от ацетона, вы это поймете, только когда у вас начнет неметь нос и горло и кружиться голова.

При работе с растворителем необходимо соблюдать меры предосторожности, в том числе надевать перчатки и маску. Конечно, отравиться им при приклеивании одного фрагмента 2х2 см к другому такому же весьма проблематично, и при попадании одной капли на кожу последняя с вас не слезет. Но при работе с маской дракона мне пришлось надевать респиратор, а саму сборку разбить на несколько подходов. И дело не только в том, чтобы запчасти схватились и застыли как положено, но и в возможном отравлении.

Поскольку растворитель не добавляет объема (на самом деле добавляет, но значительно меньше, чем клей), им можно соединять детали с околонулевой толерантностью и почти бесшовно сочленять цельные фигурки. «Излишков» на краю шва будет совсем немного, и их легко удалить тряпочкой или ватной палочкой. Ватная палочка, кстати, — неплохой аппликатор для нанесения дихлорметана. Главное, не затягивать: он очень быстро испаряется, а пластик сохнет.

Вот лишь малая часть тест-полосок от создания маски. 
Я всегда оставляла небольшие тестовые полоски, с которых стартует печать (это нужно для очистки сопла в том числе), и впоследствии при сборке это пригодилось: тонкие эластичные полоски легко нарезать и дозированно заращивать дефекты тем же цветом, что и основная модель.

Во время печати случилась ошибка и один из фрагментов напечатался не полностью. Я приклеила сначала готовый кусок, а затем допечатала недостающий. Верхушка оказалась неровной, так что при помощи растворителя и полосок я заделала щель до состояния почти незаметной.

Синим обозначены запланированные стыки отпечатанных фрагментов. Красным — непредвиденный и пофикшенный. После покраски он бы вовсе стал невидимым.

Дихлорметаном же можно и полировать поверхность. Если вам нужна идеальная гладкость и красить ее не планируется, вы можете организовать дихлорметановую баню: пожертвовать банку или стеклянную коробку, налив на дно небольшое количество растворителя и подвесив над ним фигурку. Но напоминаю еще раз: это может быть опасно! Если у вас есть балкон, отдельная мастерская или гараж, проводите парение там, оградив детей и животных. Кроме того, это скушает некоторые мелкие детали, так что придется следить за каждым изделием индивидуально.

Не рекомендую проводить это с шелковыми пластиками: в силу особенностей структуры пластика растворитель испортит цвет и блестящую текстуру, оставив некрасивые пятна.

Челюсть для горгульи я сделала с пазами под зубы. Поскольку голову я потом буду красить, и печать головы вызвала бы проблемы с зубами (на губах это даже заметно), было решено сделать их самостоятельным объектом. С сочленяемыми моделями работать сложнее, особенно с теми, которые должны «защелкиваться».

Куклы на резинках и шарнирах

Экшен-фигурка на болтах (ссылка)

Хорошо, когда модель из категории «склеил и забыл». Но что делать с куклами?
Существует примерно полтора десятка способов реализации сборных подвижных моделей, начиная с «болтиковых» и заканчивая классическими BJD-суставами на резинках. Самый простой — болтичный или пазовый: вы вставляете болтик (металлический или напечатанный), защелкиваете/закручиваете и все. Таковы некоторые детали экшн-фигурки Dummy 13, ностальгические куски биониклов с крестовинами и тубами-защелками.

Шарнирный защелкивающийся сустав. Конкретно с этим было не так все: хрупкий светящийся пластик, неправильно выставленное положение, высокая скорость печати, что не давало спекаться слоям… На будущее: такие шарниры лучше печатать либо целиком горизонтально, либо под углом 30-45 градусов к поверхности, чтобы увеличить прочность.

Шарнирный защелкивающийся — это суставы биониклов и Dummy 13, дракона Seven the articulated dragon и некоторых других. Шарнир и шарнироприемник печатаются отдельно с минимально функциональной толерантностью, после чего шарнир вставляется в шарнироприемник. Свобода движения шарнира зависит от формы приемника и толерантности.

Здесь шарнир печатается отдельно от других деталей. Соединить его с базой нетривиальная задачка, зато печатать его копии можно бесконечно. Чтобы нормально сочленить их, мне приходится обтачивать каждый. Увы, но либо так, либо увеличивать все части модели в два раза.

Зачастую перед соединением воедино шарниры придется обработать — обточить и выровнять. С пазами та же история. Поскольку слоеный пластик — материал относительно хрупкий, делать это нужно осторожно, по возможности не прикладывая много усилий. Если чуть-чуть переборщить, пластик треснет или вовсе сломается деталь. Конечно, всегда можно отпечатать новую, но в случае с большими моделями со множеством деталей… Ну, вы поняли.

Чтобы собрать эту часть, пришлось печатать в 5 подходов (по несколько члеников, чтобы уменьшить вероятность ошибки, и то пару раз сбилось) суммарно на 10 часов. А потом три часа аккуратно отделять поддержки и убирать заусенцы перед соединением.

Если при небольшом усилии детали не сходятся, можно немного расточить соединение или использовать смазку (обычную силиконовую смазку или WD40). Однако любая смазка потом добавит головной боли при покраске, это следует учитывать и держать под рукой обезжириватель или просто моющее средство.

Сет для сборки моей разработки

Другой тип шарниров — шарниры «со страховкой». Обычный шарнир тоже можно подстраховать продернутой ниткой или леской, особенно если предполагается интенсивное его использование. Но тут речь пойдет о классическом BJD-суставе, как у Ball Jointed Dolls за 50к с алиэкспресса.

Примерная схема оснащения BJD резинками. Да, узел рук должен быть внутри тела.

В прошлой статье краем задевали подготовку таких кукол, главной особенностью которых является их пустотелость: сквозные каналы в конечностях и полости в туловище, а также округлые пустотелые шарниры с разрезами. Форма шарниров и шарнироприемников может сильно отличаться в зависимости от производителя и стиля куклы, в современных BJD даже не все из них примерно шаровидной формы.

Этот малыш тоже шарнирный, но вместо резинки в нем тонкая ниточка.

Внутри фигуры протягивают длинные петли эластичного шнура или резинки. Одна общая петля для рук, проходящая через торс, и петля побольше для ног, закрепленная через все тело в районе шеи для устойчивости. Резинка не только скрепляет детали, но и выступает ограничителем и служит для выставления позы, если достаточно хорошо натянута. Слишком тонкая резинка будет «гулять», плохо натянутая сделает из куклы слабую марионетку, а слишком толстая и перетянутая сломает шарниры.

Процесс продергивания резинового шнура.

Разумеется, отпечатанные на 3D-принтере запчасти для BJD будут более хрупкими, чем отлитые из того же пластика или резины, хотя и имеют преимущества перед фарфором. Кроме того, вам нужно следить за стенками внутренних каналов: отошедшие слои, остатки поддержек, заусенцы и петли на стенках могут зацепить резинку или вовсе ее порвать, так что придется потрудиться. 

Иногда краевые слои могут отходить или не спекаться, и получаются вот такие перетяжки. Их и края шарнироприемника нужно выровнять.

Плюсы таких шарниров в том, что ничего притирать и защелкивать не надо, да и риск сломать шарнир минимален. Минусы — пластик хорошо скользит относительно себя (если нет больших дефектов), и даже натянутые резинки не спасают суставы от «гуляния». Хотя это можно уменьшить тем, что нанести небольшое количество силиконового герметика или эластичного клея на внутреннюю поверхность шарнироприемника.

Вот так моя BJD-нечисть выглядит целиком (без головы). Тонкие резинки держат позу не слишком крепко, и некоторые шарниры придется пофиксить, но первый блин всегда комом.

>Комбинированные изделия

А если я хочу прилепить на изделие мох, мех или тканевую перепонку крыла? Или вообще сделать диораму с 3D-фигуркой среди настоящих растений? А можно залить эпоксидкой? Можно это сделать? Да конечно можно! Кто ж вам запретит?

Технически, эта маска — тоже комбинированное изделие. Помимо пластика, соединенного и укрепленного растворителем, в нем есть резинки, вспененный полиэтилен и двусторонний скотч.

Как говорилось ранее, PLA — один из самых экологичных пластиков как в плане производства, так и в плане использования. Он изготавливается из отходов обработки кукурузы и сахарной свеклы как побочный продукт производства сахара, кукурузного крахмала и прочего. Такой своеобразный жмых, производимый вместе с мелассой, который слегка полимеризовали (кстати, поэтому свежий PLA иногда имеет сладковатый запах и бывает немного жирным, отчего его перед использованием надо просушить). PETG-пластик менее экологичен, однако его производят очень много. Оба пластика легко склеиваются между собой поливинилацетатом и дихлорметаном, а уж внутри своих химических групп проблем не возникает. А что насчет других материалов?

С этим тоже проблем особо нет. С помощью того же поливинилацетата или любого другого клея по пластику можно приклеить к модели практически что угодно, разве что мех придется клеить осторожно, чтобы не свалялся. Мех и прочую ткань также можно просто пришить к пластику, заранее предусмотрев в модели отверстия или т-образный выступ (например, на затылке или шее печатной головы), вокруг которого можно затянуть ткань. Кроме того, пластиковые детали можно просто приклеить на сшитую или валяную фигурку, как делают некоторые производители крафтовых игрушек.

С диорамой тоже все просто: хотите — делайте пазы, хотите — стендик, хотите — просто приклейте. Разве что перед заливкой эпоксидной смолой придется заровнять поверхность, а потом загрунтовать тонким слоем самой эпоксидки для создания ровной поверхности, и только после этого заливать целиком. Это нужно для предотвращения образования пузырьков. Каких-то уникальных подходов не требуется.

Проблемы могут возникнуть с проволоками: металл плохо держится любым клеем, и на подвижных моделях и игрушках может отойти, так что тут есть два пути:

• делаем перекладину, выступ или петлю на пластике и крепим проволоку к ней, прикручивая плоскогубцами. Для надежности можно оплавить пластик в месте прикрепления.
• делаем петлю или утолщение на проволоке и заливаем его клеем/плавленным пластиком в месте прикрепления

Разве что с посудой и пищевыми изделиями следует быть осторожными: PLA и PETG считаются безопасными пластиками (особенно PLA), однако клеи, растворители и лаки токсичны, и контактировать с пищей и игрушками для маленьких детей не должны. Саму отпечатку фигурки на кружку или фигурную ложку использовать можно, но склеивать ее дихлорметаном и красить нельзя.

Итоги

Итак, сим завершаем мини-серию статей о 3D-печати для чайников от чайников. Мы познакомились с основами 3D-печати и кратко пробежались по подготовке к печати. Рассмотрели частые ошибки печатников и разобрали постобработку изделий. Надеюсь, что эта информация если и не пригодится вам лично, то хотя бы станет интересным материалом для прочтения на вечер. А может, вы больше стали сочувствовать тем, кому приходится делать модели на заказ и печатать их или вы поняли, отчего цена на них бывает достаточно высока?

В конце еще раз напомню о технике безопасности при работе с принтером и обработке моделей. Помните о защите от химических веществ, ожогах и ранах от острых инструментов, следите за электроприборами и не поскупитесь на маски и перчатки.

Всего хорошего и не болейте.

---

НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
— 15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS