O prędkości druku 3D

Jedną z głównych cech druku 3D jest to, że jest ... powolny. Wydrukowanie 5-centymetrowej figurki może zająć ponad 90 minut, a na wykonanie większych przedmiotów często trzeba czekać nawet parę godzin. W odróżnieniu od technologii przemysłowych jakich np. formowanie wtryskowe, druk przestrzenny nadaje się w zasadzie tylko do wykonywania pojedynczych egzemplarzy lub ew. krótkich serii produkcyjnych. Przy potrzebie wytworzenia dużej liczby obiektów kompletnie się nie sprawdza - i mam tu na myśli zarówno FDM jak i inne metody, takie jak druk z żywicy czy selektywne spiekanie laserem. W tym poście napiszę trochę więcej o prędkości przy druku roztopionym plastikiem, plus nieco o swoich eksperymentach w tym temacie.

Prędkość drukowania - a konkretnie przesuwania się stołu / głowicy w trakcie druku - jest jednym z ważniejszych parametrów pracy drukarki. Można ustawić ją inaczej dla każdego drukowanego obiektu i od niej w dużej mierze zależy czas, w jakim obiekt zostanie wykonany. Jednak w większości przypadków duża prędkość wpływa negatywnie na jakość i dokładność wydrukowanego przedmiotu, co może być widoczne w postaci zniekształceń / niedokładności na gotowym obiekcie. Nie we wszystkich jednak przypadkach im większa prędkość tym gorszy efekt końcowy i vice versa. W niektórych sytuacjach (np. przy drukowaniu wystających lub zawieszonych części) odpowiednio wysoka prędkość jest konieczna żeby wydruk się udał.

W większości popularnych slicerów (programów przygotowujących model do druku) prędkość określa się nie jednym, a kilkoma parametrami. Zazwyczaj można oddzielnie zdefiniować prędkość dla pierwszej warstwy, dla supportów, ścian zewnętrznych i płaszczyzn poziomych, oraz prędkość drukowania wnętrza obiektu.

Ustawienia prędkości w programie KISSlicer

Ustawienia w programie Slic3r

I ustawienia w programie Cura

Z mojego doświadczenia wynika, że największe znaczenie dla jakości mają:

• prędkość dla pierwszej warstwy - przy szybkim druku pierwsza warstwa nie przykleja się dobrze do stołu, przez co rogi i brzegi obiektu potrafią odgiąć się do góry w trakcie pracy drukarki. Zwykle ustawiam tą prędkość na 20 mm/s.
• prędkość dla ścian zewnętrznych - dobrze jest ustawić niezbyt dużą wartość dla zachowania ładnych pionowych krawędzi w obiekcie, np. w przypadku sześciościennej kostki. Przy drukowaniu okręgu albo innych form bez ostrych kątów w przekroju parametr ten nie ma tak dużego znaczenia.
• prędkość drukowania supportów (w niektórych sytuacjach) - jeśli są one zbyt delikatne to zdarza się, że przy większych prędkościach druku odłamują się od stołu. Jednak głównie zależy to od parametrów i algorytmu tworzenia wsporników.

Najmniej istotna jest prędkość drukowania fragmentów wewnątrz obiektu - konturów i płaszczyzn wewnętrznych oraz samego wypełnienia. Ponieważ w gotowym obiekcie nie będą one widoczne, można sobie tutaj pozwolić na większą niedokładność. Co często slicery same sugerują.

Sam przez większość czasu drukowałem na tzw. bezpiecznych ustawieniach - z niskimi prędkościami (do 40mm/s), przy których większość wydruków wychodziła w miarę dobrze. Dopiero przy okazji drukowania półkowych uchwytów na filament postanowiłem trochę podkręcić parametry slicera - był to wydruk przy którym zależało mi bardziej na czasie niż na dokładności. Efekt okazał się fatalny - przy prędkości 50-60 mm/s silniki gubiły kroki przez co cały wydruk się rozjeżdżał:

Jakiś czas później przymierzyłem się do szybszego drukowania po raz drugi. Tym razem przesmarowałem WD-40 prowadnice drukarki i na spokojnie wyregulowałem sterowniki do silników krokowych (step-sticki). Do tego ustawiłem w slicerze parametry kontroli przyspieszenia na 3000 mm/s². Wszystko dało bardzo dobry efekt - po paru próbach okazało się że jestem w stanie drukować z szybkością 200 mm/s (przy jałowych ruchach 300mm/s).  Jakość w tych testach grała drugorzędną rolę - przede wszystkim istotne było zachowanie się silników drukarki, które na szczęście już nie miały problemów z przeciążeniami:

Przy powyższym wydruku testowym tak naprawdę najwięcej problemów miałem z odklejaniem się obiektów w trakcie druku - stąd ograniczenie prędkości pierwszej warstwy do 20mm/s. Na pewno pomogłoby dodanie brimu (dodatkowej 1-warstwowej obwódki dookoła obiektów) - choć wtedy cały wydruk trwałby sporo dłużej.

Z prędkościami wydruku najlepiej jest samemu poeksperymentować. Nie da się ustalić jednego najlepszego zestawu parametrów slicera dla danego obiektu - każdy model drukarki 3D będzie trochę inaczej radził sobie z wydrukami przy różnych prędkościach. Również poszczególne egzemplarze drukarek mogą się zachowywać odrobinę różnie - zwłaszcza takie montowane samodzielnie, gdzie każda sztuka jest minimalnie inaczej skręcona. Dlatego dobrze jest na własnym urządzeniu sprawdzić jego możliwości przy różnych ustawieniach - nawet jeśli będzie się do wiązało ze zmarnowaniem sporej ilości filamentu na nieudane wydruki, dobrze jest wiedzieć jakie nasza maszyna ma możliwości.