3D Printing | Πώς χρησιμοποιούμε τα υποστηρίγματα (support structures) για επιτυχημένες εκτυπώσεις

Οι FDM 3D εκτυπωτές φτιάχνουν τα αντικείμενά μας λιώνοντας μία γραμμή πλαστικού νήματος και εναποθέντοντάς τη σε στρώσεις επάνω σε μία θερμαινόμενη πλάκα. Η κάθε στρώση πρέπει να κάτσει σωστά επάνω στην προηγούμενη για να έχουμε μία επιτυχημένη εκτύπωση, αλλά πολλές φορές αυτό δεν είναι δυνατόν λόγω του είδους του αντικειμένου μας. Αν θέλουμε για παράδειγμα να εκτυπώσουμε το μοντέλο ενός όρθιου ανθρώπου με το χέρι εκτεταμένο, ο κορμός του θα βγει κανονικά από κάτω προς τα επάνω, αλλά στο χέρι το οποίο κρέμεται στον αέρα οι στρώσεις του εκτυπωτή δεν έχουν κάπου να πατήσουν. Εκεί λοιπόν θα χρειαστούμε υποστηρίγματα για τα οποία θα μιλήσουμε σήμερα.

Τα υποστηρίγματα ή αλλιώς "support structures", είναι έξτρα βοηθήματα τα οποία προσθέτει αυτόματα το πρόγραμμα slicer (π.χ. Cura) στην εκτύπωσή μας, ακριβώς στα σημεία όπου το μοντέλο μας έχει προεξοχές ή γέφυρες που στέκονται στον αέρα. Η προσθήκη αυτών των υποστηριγμάτων είναι αφενός ευεργετική για πολύπλοκα σχέδια, αλλά αφετέρου μεγαλώνει αρκετά το χρόνο εκτύπωσης και το συνολικό κόστος της.

Γέφυρες (bridges) και προεξοχές (overhangs)

Για να το κάνουμε πιο κατανοητό, ας πούμε ότι θέλουμε να εκτυπώσουμε όρθιο το γράμμα "Η". Το "Η" είναι στην ουσία δύο "Ι" με μία γέφυρα στη μέση η οποία στέκεται στον αέρα. Όταν λοιπόν ο εκτυπωτής μας φτάσει από κάτω προς τα πάνω στο σημείο της γέφυρας, η πρώτη στρώση θα πέσει στο κενό γιατί πολύ απλά βρίσκεται στον αέρα. Εκεί λοιπόν θα πρέπει να βάλουμε υποστηρίγματα, αλλιώς το μοντέλο μας θα διαλυθεί.

Σε ένα άλλο παράδειγμα ας πούμε ότι θέλουμε να εκτυπώσουμε το γράμμα "Y" και το "Τ". Τα συγκεκριμένα γράμματα ξεκινούν από κάτω προς τα πάνω με έναν κορμό και στη συνέχεια δημιουργούνται προεξοχές. Στην περίπτωση του "Υ" αν και οι δύο προεξοχές είναι στον αέρα, δε θα χρειαστούμε υποστηρίγματα, αλλά στην περίπτωση του "Τ" δεν μπορούμε να το εκτυπώσουμε χωρίς αυτά.

Ο λόγος είναι γιατί ο 3D printer μας, σε αντίθεση με τις γέφυρες, μπορεί να εκτυπώσει προεξοχές, αρκεί αυτές να είναι μικρότερες των 45 μοιρών σε σχέση με τον κορμό. Η μύτη του εκτυπωτή μπορεί δηλαδή να αφήνει σε κάθε στρώση λίγο υλικό έξω από τον κορμό, για να δημιουργήσει ένα μοντέλο με προεξοχή μικρότερη των 45 μοιρών.

Διαφήμιση

Τι ακριβώς είναι τα υποστηρίγματα και πώς τα προσθέτουμε στο μοντέλο μας

Τι ακριβώς είναι λοιπόν τα υποστηρίγματα; Είναι στην ουσία μία "σκαλωσιά" η οποία στηρίζει τα σημεία του μοντέλου μας που στέκονται στον αέρα και ενεργοποιείται πολύ απλά μέσα από το slicer πρόγραμμα που χρησιμοποιούμε. Για παράδειγμα στο Cura αφού εισάγουμε το μοντέλο μας, απλά επιλέγουμε το κουτάκι με τον τίτλο "Generate Support" και το πρόγραμμα θα βρει μόνο του όλα τα επικίνδυνα σημεία.

Μπορεί όλα να ακούγονται ιδανικά μέχρι στιγμής, ειδικά αν έχεις αποτύχει να εκτυπώσεις δυο ή τρεις φορές ένα συγκεκριμένο μοντέλο, αλλά τα υποστηρίγματα έχουν και τα αρνητικά τους. Μερικά από αυτά είναι τα εξής:

• Ξοδεύουμε περισσότερο νήμα και άρα αυξάνουμε το κόστος της εκτύπωσης. Ειδικά σε μεγάλα print αυτό μπορεί να είναι απαγορευτικό.
• Η εκτύπωσή μας αργεί περισσότερο να ολοκληρωθεί, γιατί θα πρέπει να εκτυπωθούν και τα υποστηρίγματα μαζί με το μοντέλο μας.
• Χρειάζεται έξτρα δουλειά μετά το τέλος της εκτύπωσης για να αφαιρέσεις τα υποστηρίγματα και ίσως να τρίψεις τα σημεία όπου ακουμπάνε το μοντέλο.
• Μπορεί να τραυματίσεις το αντικείμενό σου κατά την αφαίρεσή τους.
• Τα υποστηρίγματα είναι απλά για πέταμα μετά την αφαίρεση από το μοντέλο.

Διαφήμιση

Πώς μειώνουμε τη χρήση υποστηριγμάτων στο 3D printing

Με όλα τα παραπάνω λοιπόν καταλαβαίνουμε ότι τα υποστηρίγματα είναι ένα αναγκαίο κακό. Αν τα προσθέσεις θα ξοδέψεις περισσότερο νήμα, ενώ αν δεν τα βάλεις μπορεί το μοντέλο σου να καταστραφεί κατά τη διάρκεια της εκτύπωσης. Υπάρχουν όμως τρόποι για να βρούμε τη χρυσή τομή και να εκτυπώνουμε με όσο λιγότερα γίνεται.

Είπαμε για παράδειγμα ότι οι προεξοχές με λιγότερο από 45 μοίρες μπορούν να εκτυπωθούν χωρίς υποστήριξη. Το ίδιο ισχύει και για τις γέφυρες αν αυτές έχουν μήκους μικρότερο από πέντε χιλιοστά (5mm). Αν επίσης τοποθετήσουμε το μοντέλο μας με διαφορετικό τρόπο στο Cura, μπορούμε να μειώσουμε τα υποστηρίγματα. Για παράδειγμα αν αυτό το κουτί τοποθετηθεί με τη βάση να ακουμπάει την πλάκα εκτύπωσης, τότε δε χρειάζεται υποστηρίγματα. Αν όμως τοποθετηθεί ανάποδα, τότε ο εκτυπωτής μας θα το γεμίσει εσωτερικά για να στηρίξει το επάνω μέρος του.

Το ίδιο ισχύει και με τα γράμματα που λέγαμε στην αρχή. Αντί δηλαδή να τα εκτυπώσουμε όρθια, μπορούμε πολύ απλά να τα ξαπλώσουμε στην πλάκα εκτύπωσης. Αυτό βέβαια θα έχει άλλες συνέπειες, κυρίως στην ποιότητα της πλευράς που ακουμπάει στην πλάκα, αλλά αυτή είναι μία συζήτηση για επόμενο άρθρο.

Μπορούμε τέλος να δούμε τις δυνατότητες του εκτυπωτή μας όσον αφορά την εκτύπωση γεφυρών και προεξοχών. Κατεβάζουμε και εκτυπώνουμε αυτό το δοκιμαστικό μοντέλο, το οποίο έχει δημιουργηθεί για αυτόν ακριβώς το σκοπό και τσεκάρουμε από το τελικό αποτέλεσμα αν όλα έχουν βγει όπως θα έπρεπε.

Πηγή - Εικόνες