ATS Maker

Обзор Фотополимерного SLA 3D-принтера ATSMake

Пионерами стали Formlab с выпущенным ими 3D принтером Form-1. Эта техника получилась удачной, но все же имелся ряд недочетов: слабый лазер, так сказать, не бюджетная цена (больше 5 000 долларов США) и очередь в более чем три месяца, для получения такого 3D принтера.

Успех, который произвел Формлаб, не давал покоя различным конкурентам. У данного проекта стремительно росло число неприметных клонов. Поставки формлабс не могли удовлетворить потребности быстрорастущего рынка, а другие фирмы не могли в кротчайшие сроки изготовить бюджетный и качественный аналог.

Ситуация быстро поменялась при появлении на рынке компании TMTCTW, которая уже создала действующую модель своего принтера для 3D печати под названием TMTCTW SLA50. Не замечая потребности заново изобретать велосипед, а также, будучи владельцами самого, что ни на есть, китайского склада ума, ведущие специалисты данной фирмы полностью изучили и проанализировали специфику, разобрав Form-1 на составляющие, и воссоздали свою копию. Хорошо, что нужное ПО уже существовало и находилось в открытом доступе.

Давайте разберемся, как же сделан SLA 3D принтер, и какие инновации внесли инженеры в их версию 3D принтера.

SLA принтер для 3D печати включает в себя:

• источник УФ излучения, который находится внизу принтера. В данном случае, это лазер. Чем сильнее источник, тем оперативнее создается объект и тем быстрее снашивается емкость для полимера.
• корпус. Большой и массивный корпус уменьшает шансы влияния вибрации на процесс печати
• гальванометр (гальванометрический сканатор) — это приспособление состоит из двух зеркал и двух гальванометрических высокоточных двигателей. При помощи данной конфигурации можно с ювелирной точностью управлять лазерным лучом и с большой скоростью в двухмерной плоскости легко рисовать разнообразные трудоемкие предметы. Быстрота передвижения лазерного луча в 3D принтере ATSMake может достигать 2500 мм в секунду, что в несколько десятков раз больше чем скорость FDM конкурентов.
• платформа для 3D печати. Чаще всего это большая плоскость из алюминия с безупречно ровным днищем.
• зеркало, которое закреплено под углом 45 градусов и отбивает луч лазера на дно емкости.
• механизм, поднимающий /опускающий платформу. В случае с Уранусом — это высокоточная рельсовая направляющая, ШВП и мощный двигатель. В роли ограничителей выступают оптические концевики с вмонтированными светодиодами. О точности такой системы волноваться не стоит.
• емкость для полимера («ванночки с прозрачным» дном). Вид емкости может быть абсолютно любой. Есть только одно обязательное требование — это прозрачное, для ультрафиолета, дно и большой уровень скольжения поверхности. В 3D принтерах ATSMake применяется 3мм акрил, покрытый прозрачным силиконом.
• плата управления. Чаще всего, для подобных задач применяется Arduino Mega в комплекте с необходимой обвязкой.
• механизм, который качает емкость (поочередно поднимает, а потом опускает одну из сторон емкости). В результате данного «кивка», который совершается после создания каждого слоя, фотополимер. находящийся в емкости, перемешивается, а новой слой намного легче отрывается от днища ванночки.

Как вы видите, эта технология не очень хитра, по этой причине инженеры TMTCTW не только сумели ее создать и вывести на рынок, но и модифицировать. К примеру, в 3D принтере ATSMake используется голубой лазер, который по мощности в 2 раза превосходит принтер Formlabs. Кстати, лишь около недели тому назад Формлабс признали свою ошибку и презентовали выпуск обновленной модели под названием Form 1+ с усиленным лазером.

По существу, это одна единственная значительная разница между этими двумя принтерами. Другие изменения носят больше косметический характер.ATSMake тяжелее, больше, а так же у него отсутствует дисплей на своем корпусе.

Давайте откроем коробку с нашим 3D принтером и исследуем комплектацию, проведем его подготовку к работе.

Вы получите свой 3D принтер в огромной картонной коробке весом чуть более 30 кг., внутри которой будет находиться такое содержимое:

• сам принтер;
• пенопластовый уплотнитель;
• платформа из алюминия для 3D печати;
• кабель питания;
• одну емкость для полимера;
• USB кабель;
• USB лицензионный ключ для программного обеспечения;

Не особо богатая комплектация, но содержит все нужное для печати при условии, что у вас уже есть фотополимер.

Итак, приступим к работе:

Следует учесть, что в этом примере мы описываем максимальный порядок шагов, которые нужны для подготовки 3D принтера. В большинстве случаев, вам нужно будет просто вынуть принтер из коробки, и вы можете начать печать. Но по причине, что это подробный обзор, мы задались целью объяснить максимальные возможности устройства, опишем полную процедуру, включая калибровку и чистку 3D принтера.

 1) Сперва, выньте принтер из коробки и поставьте его на стол, заранее постелив на поверхность что-то непромокаемое, например, чистый мусорный пакет. Идеально, если этот стол находится подальше от прямых солнечных лучей. При попадании прямого солнечного света, фотополимер становится твердым за несколько мгновений.

2) Проверьте, все ли комплектующие принтера чисты и нет ли на них пыл. Вам же не хочется, чтобы пылинки повредили Вашу 3D печать? В случае, если в емкости на днище вы все-таки обнаружили небольшое количество ворсинок или пыли, то их нужно удалить. Возьмите дистиллированную воду и промойте днище. Дополнительно для данных задач можно применять не агрессивные моющие средства. Будьте предельно осторожны и не испортите днище емкости.

3) Поставьте емкость на место для фотополимера и закрепите ее 4 красными болтами, которые должны присутствовать в комплекте.

4) Скачайте и напечатайте калибровочную таблицу для того, чтобы проверить точности настройки гальванометра. Расположите ее на днище емкости.

ВАЖНО: проверьте, что вы распечатали таблицу в масштабе 1:1. Если вы все сделали верно, то размер квадрата на калибровочной таблице обязан в точности совпадать с размерами области печати.

5) На этой стадии вам необходимы будут драйвера и программное обеспечение к Вашему 3D принтеру. В соответствии с политикой производителя ПО высылается клиенту на электронную почту, после приобретения товара.

6) Подключите принтер для 3D печати к Вашему компьютеру (лучше применять для данной цели ноутбук из-за того, что в него встроена батарея) и поставьте нужные драйвера (располагаются в папке с ПО 3D принтера).

Вашей операционной системой будет определено 2 новых устройства, каждое из которых управляется через собственный самостоятельный виртуальный COM порт, и в соответствии с этим имеет свой преобразователь USB to COM.

Первое устройство — это управление двумя шаговыми двигателями, второе — управление гальванометром. Технически — это две раздельные платы Arduino, которые сопряжены вместе при использовании USB хаба.

Таким образом, технически, ваш персональный компьютер поставит в системе целых 5ть новых драйверов, на что потребуется некоторое время, которое вы можете уверенно потратить на исследование вашего нового принтера для 3D печати

Как калиброваться и подготавливать к работе SLA 3D принтера ATSMake

Включите программу — лазерный тест (название файла TMTCTW Laser test.exe). На Вашей калибровочной таблице должна возникнуть лазерная калибровочная сетка. Если форма и размеры сетки совпадают с той, что была вами напечатана на калибровочной таблице, то можете смело отключать тест. Ваш лазер откалиброван и нет никакой необходимости в подстройке. Если же картинка разнится, то вам нужно пройти простую операцию калибровки. Как это совершить, вы можете узнать из этого руководства, или посмотреть видео.

После того, как мы удостоверились в том, что лазер выровнялся, нам нужно откалибровать положение емкости по отношению к положению платформы. Для этого поставим платформу из алюминия на ее штатное посадочное место, надев ее на кронштейн по специальным пазам. Закрепляется платформа с помощью черного большого барашка.

Загрузите программу TMTCTW Planets-ATSMake Terminal.exe. (Программа не включится, если не указан лицензионный ключ или к персональному компьютеру не подключили принтер)

Интерфейс программы довольно простой, и не составит никакого труда понять, что к чему:

Используя кнопку «Move down to End», опустите платформу вниз до упора. Платформа должна безупречно ровно прижаться ко дну емкости. После того, как двигатель опустит платформу в крайнее положение, на концевике зажжется красный светодиод. Чаще всего, идеального соприкосновения не происходит. Связано это с тем, что емкость специально имеет небольшой угол зазора по отношению к платформе. Для точной подстройки необходимо по чуть-чуть наклонять емкость вниз. Осуществляется это с помощью кнопки «Move down».

Одной подстройки с помощью программы чаще всего не хватает для точной калибровки платформы. Для безупречной настройки Вам понадобится сделать калибровку точки соприкосновения платформы с концевиком. Осуществляется это таким способом:

В данном устройстве находятся высокоточные оптические концевики. Похожи они на буквы П черного цвета. Когда какая-нибудь вещь оказывается между гранями концевика, материнская плата считает, что электродвигатель достигнул граничного положения и делает его остановку. Над каждым концевиком находится регулировочный винт, крутя его по часовой стрелке, вы опускаете конец винта. Чем ниже вы опустите регулировочный винт, тем раньше концевик прекратит работу электродвигателя, и тем больше будет установленный зазор.

Тяжело? Тогда давайте сделаем еще проще

Крутя регулировочный винт по часовой стрелке, вы делаете больше зазор между платформой и дном емкости, а против – делаете его меньше. Точно такое нам необходимо будет сделать и для настройки угла наклона емкости при помощи регулировочного винта.

Вращая эти винты, вы должны получить идеальное положение днища емкости по отношению к платформе. Когда вы получите идеальное размещение, то это положение можно закрепить, используя специальную фиксирующую гайку, накрутив ее на регулировочный винт. Гайка не дает возможности осуществлять произвольные движения винта в процессе 3D печати.

К огромному сожалению, получить идеальный прижим «на глаз» — невозможно. Поэтому для проверки нужно будет некоторое количество раз напечатать специально предназначенный для этого калибровальный файл. В файле содержится изображение 5ти небольших кубиков, которые должны находятся по углам платформы. После печати файла-теста, все 5ть кубиков должны быть зафиксированы на платформе, если какие-то из этих кубиков остались на днище емкости, то это сообщает о том, что этот угол вам нужно поднять выше, чтобы в данной точке сделать меньше зазор между днищем ванночки и платформой.

К счастью, данную процедуру следует проводить очень редко. Всего лишь один раз за все время функционирования 3D принтера, или в самом наихудшем варианте, один раз, после монтажа новой емкости для печати.

Таким образом, мы неспешно подошли к тому этапу, когда нам нужно изучить основы производства печати предметов на SLA 3D принтере ATSMake.

 Но прежде, чем мы приступим к этому, нам необходимо понять, что, же такое фотополимер.

Фотополимер — это материал, который под влиянием света, чаще всего ультрафиолетового, переходит из жидкого состояния в твердообразное. После затвердевания, фотополимер, по своим характеристикам, очень похож на что-то среднее между оргстеклом и ABS пластиком.

Фотополимеры для 3D печати можно охарактеризовать двумя основными показателями:

• сила свечения (время), которое нужно потратить на поляризацию одного слоя;
• глубина (уровень) попадания света в фотополимер, которая обуславливает наилучшую высоту слоя для 3D печати.

Эти характеристики необходимо знать о вашем фотополимере еще до того, как вы решите приступить к 3D печати. Осознание того, как распространяется свет внутри жидкого полимера, даст вам возможность подобрать наилучшие настройки для печати и предотвратить различные ошибки.

Пример №1: если в используемом вами фотополимере проникновение света равняется 50-75 микрон, а вы задаи в настройках печати параметрного слоя 100 микрон, то ваш принтер просто не сумеет нормально полимеризовать фотополимер, и по этой причине слои не смогут прилипнуть друг к другу и будут оседать на днище ванночки.

Пример №2: если ваш фотополимер обладает проникновением 100-200 микрон, то при печати с параметрами со слоем 25 микрон свет будет попадать внутрь вашего объекта на 5-7 слоев больше, чем Вы того ждали, и это, скорее всего, приведет к тому, что миниатюрные части предмета станут «слизанными» вследствие незапланированной полимеризации внутренних слоев предмета.

Если вы уже осознали и переварили все, что было написано выше, то это значит, что сообразили, почему изготовители стереолитографических принтеров для 3D печати так любят оборудовать свои конструкции «универсальными» фотополимерами.

Таким образом, как мы уже описали это выше, ATSMake поставляется c фотополимером, при этом необходимо осознавать, что достаточно мощный лазер дает возможность применять в нем буквально любой фотополимер, который доступен для 3D печати на рынке. Однако, невзирая на это, изготовитель все же предлагает своим клиентам, за дополнительную плату, покупать «родные» расходные материалы. Этот полимер имеет достаточно высокий уровень «попадания» света, незначительное время засветки, а так же однородную структуру. Это обеспечивает оптимальный результат, когда вне зависимости от ваших настроек вы сможете получить приемлемое качество SLA 3D печати.

Применяя данный полимер очень сложно сделать ошибку в настройках печати. В то же время, сотворить с его помощью высокодетализированный ювелирный объект вам, скорее всего, не получится. Дополнительным плюсом этого полимера считается то, что он полупрозрачный, что позволяет в процессе печати следить за уровнем прижима платформы к днищу и наблюдать, как делается ваш 3Д объект.

Получив драгоценный опыт на «родном» полимере, ювелиру или профессионалу мы посоветуем перейти на фотополимеры с меньшим уровнем проникновения света. При этом вам необходимо будет осознать еще одно стереолитографическое правило. Технически, чересчур тяжело локализовать распространение света в фотополимерах. Чаще всего, инженеры осуществляют эту задачу при помощи добавления в фотополимер различных минеральных красителей, которые не растворятся в полимере и во время печати выпадают в осадок. Такой осадок может сделать вполне серьезные трудности в процессе печати, так как, собравшись на днище емкости, он будет мешать проникновение лазерного луча.

Но все эти нюансы и тонкости, с которыми пересекаются профессионалы стереолитографии, ведомые жаждой исследования новых полимеров и любопытством, нам на этой стадии не нужны. Поэтому мы не будем забивать вам ими голову и расскажем, как запустить вашу первую тестовую печать.

Для запуска печати нужно следующее:

открыть заранее подготовленный файл с расширением *.tmtctwg (который мы уже скачали ранее). Осуществляется это с помощью кнопки «Open print file»;

наполнить емкость фотополимером в объёме 2-3 мм;

опустить платформу в нижнее положение;

нажав кнопку «print», запустить 3D печать.

Теперь, после того, как печать началась, все кнопки управления платформой стали недоступными и неактивными, а на дисплее будет показываться процесс печати слой за слоем.

После построения финального слоя, вам нужно будет нажать кнопку «Abort print» и поднять платформу вверх. Напечатанные детали можно убрать с платформы используя шпатель. После того, как вы их убрали, хорошенько промойте детали в изопропиловом спирте. Если нет в наличии последнего, можно использовать и самый обычный спирт.

Самое главное, убрать с предмета все остатки фотополимера до того, как предмет окажется под воздействием прямых солнечных лучей.

Как вы уже поняли, сама процедура печати на подготовленном и откалиброванном 3D принтере не является какой-либо трудностью и осуществляется довольно оперативно. Но перед тем как пустить объект на печать, его нужно подготовить.

Ну и в завершении, небольшая галерея предметов созданных на 3D принтере ATSMake:

Это слайд-шоу требует JavaScript.