3D-ДРУК

Урок 20

Матеріали для виконання

завдань, вправ та

файли-заготовки

• Що таке 3D-принтер?
• Які ви знаєте технології 3D-друку?
• У яких галузях діяльності використовують 3D-друк?
• Де в новинах чи побуті ви зустрічали згадки про 3D-друк?
• Які матеріали можна використовувати для друку?

Пригадайте

Що таке адитивні технології та галузі 3D-друку?

Адитивні технології - це спосіб виготовлення матеріальних об'єктів шляхом послідовного накладання (наплавлення) шарів матеріалу за цифровою 3D-моделлю.

Будівництво.

Друк цілих житлових будинків за допомогою будівельних сумішей та бетону.

Медицина.

Виготовлення точних індивідуальних імплантатів та зубних протезів.

Військова справа і техніка. Виробництво унікальних деталей для дронів та робототехніки.

Мода і побут. Створення фурнітури, елементів одягу та ексклюзивних сувенірів.

Галузі застосування

Світові технології 3D-друку

Рідка полімерна смола твердне під дією спрямованого лазерного або світлодіодного променя.

​

Забезпечує найвищу точність дрібних деталей.

Потужний лазер розплавляє та запікає частинки спеціального порошку (металу чи нейлону).

Пошарове нанесення розплавленої пластикової нитки — філамента.

​

Найпопулярніший і найдоступніший метод в освіті й побуті.

SLA

(Стереолітографія).

SLS

(Вибіркове лазерне

спікання).

FDM / FFF

(Моделювання

наплавленням).

Будова та принцип роботи FDM-принтера

• Екструдер — друкувальна головка з нагрівачем та соплом.
• Філамент — котушка з термопластиковою ниткою.
• Об’єкт, що друкується
• Робоча платформа — стіл, на якому виростає деталь.

Алгоритм роботи

• Нитка подається в екструдер ➡️ розплавляється ➡️ видавлюється через сопло
• Екструдер рухається паралельно платформі, вибудовуючи 1-й шар
• Платформа опускається (або екструдер піднімається) ➡️ починається друк наступного шару.

Історія виникнення 3D-друку

У 1989 році Скотт Крамп запропонував ідею FDM — моделювання методом наплавлення пластикової нитки.

​

Натхненням для винахідника став звичайний клейовий пістолет. Разом з дружиною він заснував компанію Stratasys.

Чарльз "Чак" Халл вважається батьком сучасного 3D-друку.

У 1984 році він розробив технологію SLA (Stereolithography).

Його метод базувався на використанні ультрафіолетового випромінювання для отвердіння рідкої фотополімерної смоли шар за шаром.

Ідея створення тривимірних об’єктів шляхом нашарування з’явилася задовго до комп’ютерів. У XIX ст. картографи вручну створювали рельєфні карти.

Правила підготовки 3D-моделі до друку

Готову модель із Blender потрібно обов'язково перевести в універсальний інженерний формат: .STL, .OBJ або .FBX.

Золоті правила інженера

Забезпечувати точне співвідношення розмірів елементів.

Товщина стінок об'єкта не повинна бути меншою за діаметр сопла екструдера.

Робити великі деталі порожніми всередині, щоб економити пластик та час друку.

Уникати занадто дрібних отворів та елементів, які принтер просто фізично не зможе відтворити.

Що таке Слайсер та формат .GCODE?

Програма-слайсер - це спеціальний софт, який «нарізає» об'ємну модель на тисячі пласких горизонтальних шарів і прораховує точний маршрут руху екструдера.

Дозволяє налаштувати:

• Товщину шару;
• Швидкість друку;
• Щільність внутрішнього заповнення (Infill)
• Автоматично згенерувати підтримувальні елементи (Supports) для частин фігури, що висять у повітрі.

Результат роботи слайсера зберігається у форматі текстових інструкцій .GCODE. Саме цей файл завантажується в пам'ять

3D-принтера для початку роботи.

Програма-слайсер Ultimaker Cura

Ultimaker Cura - це безкоштовний слайсер із відкритим кодом. Дозволяє масштабувати , обертати та готувати моделі до друку.

1 – кнопка відкриття 3D-моделі; 2 – 3D-модель; 3 – модель робочої платформи 3D-принтера; 4 – панель налаштувань якості друкування; 5 – кнопка Slice; 6 – відомості про модель; 7 – панель інструментів для перетворення моделі

Якщо виділити модель на столі, стають активними кнопки керування:

• Перемістити модель по платформі.
• Масштабувати (змінити розміри у відсотках чи міліметрах).
• Обернути навколо осей.
• Віддзеркалити положення об'єкта.

Налаштування параметрів друку

Профілі якості

• Visual — найвища якість, тонкі шари, гладка поверхня (але друкується найдовше).
• Balanced — оптимальний баланс між швидкістю друку та точністю деталей.
• Draft (Чернетка) — швидкий друк товстими шарами для тестових зразків.

Щільність заповнення

(Infill Density)

Шкала у відсотках. Визначає внутрішню міцність об'єкта (порожній всередині, з сіткою чи суцільний).

Підтримка (Support)

Перемикач, який автоматично додає підпорки для частин фігури, що буквально «висять» у повітрі.

Нарізання шарів (процес «Slice») та результати

запускає математичний прорахунок моделі.

• Тривалість друку: 7 год 5 хв.
• Маса філаменту: 179 грамів.
• Довжина нитки: 22,63 метра.

Інформаційна панель результатів

Параметри профілю безпосередньо впливають на швидкість друку та витрату матеріалів.

Режим Preview та збереження у формат .GCODE

1 – кнопка запуску анімації процесу друкування;

2 – шар з вибраним номером; 3 – автоматично сконструйовані підтримувальні елементи;

4 – інформаційна панель; 5 – повзунок для вибору номера шару

Режим попереднього перегляду

Кнопка «Save to Disk». Результат зберігається у файлі формату .GCODE.

Вертикальний повзунок — дозволяє вибрати та переглянути будь-який конкретний шар моделі.

Кнопка запуску анімації — показує імітацію руху сопла екструдера під час нанесення пластику

.GCODE — це звичайний текстовий файл із командами координат для робота, який завантажується безпосередньо в 3D-принтер для старту друку.

Завдання. Створіть у програмі Ultimaker Cura файл-інструкцію для друкування моделі коробки для дрібних речей на 3D-принтері.

Працюємо з комп’ютером

Увага! Під час роботи з комп’ютером дотримуйтеся вимог безпеки життєдіяльності та санітарно-гігієнічних норм.

• Відкрийте файл вправа 4.5.blend ➡️ оберіть Файл ➡️ Експортувати ➡️ STL (.stl) ➡️ збережіть у свою папку. Закрийте Blender.
• Запустіть програму Cura ➡️ через кнопку Відкрити 📂 завантажте ваш файл вправа 4.5.stl.
• Клікніть по моделі ➡️ оберіть інструмент Scale (Масштаб) 📐 ➡️ змініть масштаб на 1000%.
• Відкрийте налаштування якості друку ➡️ оберіть профіль Balanced ➡️ натисніть Slice.
• Створіть документ у Word, перепишіть у таблицю результати: час друку, масу та довжину філаменту.
• Повторіть операцію Slice для профілів Visual, Engineering та Draft. Порівняйте результати та зробіть висновок, який профіль витрачає найменше пластику.
• Натисніть Preview ➡️ перемістіть бігунок шарів на будь-яку висоту ➡️ запустіть симуляцію руху сопла кнопкою ▶️.
• Натисніть кнопку Save to Disk ➡️ збережіть файл у форматі G-code File (*.gcode). За дозволом вчителя завантажте файл у 3D-принтер для друку.

• У яких галузях діяльності людини використовують 3D-друк?
• З яких етапів складається процес підготовки моделі до друку вання? Поясніть кожен з них.
• Якої корекції може потребувати надрукований на 3D-принтері виріб?
• Яке призначення програми-слайсера? Значення яких властивостей друкування можуть бути встановлені у слайсері?
• У який формат слід експортувати файл 3D-моделі, створеної у редакторі Blender, для подальшого «нарізання» у слайсері?
• У якому форматі слід зберігати файл з результатами опрацю вання моделі у програмі-слайсері для друкування на 3D-принтері? Які дані містяться в цьому файлі?

Запитання для самоперевірки

Урок 21. ІНФОРМАЦІЙНІ ЗАГРОЗИ. ІНФОРМАЦІЙНА БЕЗПЕКА.

Готуємось до вивчення нового матеріалу

Матеріали для виконання

завдань, вправ та

файли-заготовки

• Які ви знаєте ризики для користувача в інтернеті?
• Що таке особисті дані та чому їх потрібно захищати?
• Як ви розумієте термін цифровий слід? Який ваш цифровий слід в інтернеті?