11. Drukarki 3D – Ograniczenia geometryczne

Oto krótka prezentacja ograniczeń geometrycznych, które należy wziąć pod uwagę przy podejmowaniu decyzji, czy model 3D nadaje się do druku:

11.1 Minimalna grubość ścian

Często architekci lub graficy projektujący gry komputerowe tworzą trójwymiarowe elementy o nieskończenie małej grubości (włosy, peleryny, żagle itp.). Tak cienkich elementów nie da się wydrukować w 3D, chyba że ich grubość jest większa od minimalnej dla poszczególnych technik drukowania. 

Poniższa tabela przedstawia zalecane minimalne grubości ścianek dla najpopularniejszych technologii drukowania w 3D. Należy pamiętać, że w niektórych przypadkach, takich jak SLA / DLP, można drukować przedmioty o mniejszych wymiarach, ale należy to oceniać indywidualnie dla każdego przypadku, po konsultacji z operatorem urządzenia.

11.2 Wodoszczelność

Każdy model 3D przeznaczony do druku powinien być całkowicie spójny (wodoszczelny): każda krawędź powinna być połączona dokładnie z dwiema innymi i model nie może być podzielony.

Modele, które nie posiadają tych cech, mogą zostać źle zinterpretowane przez program, który generuje instrukcje dla drukarki 3D. Niespójny model 3D może skutkować drukowaniem nierównych warstwy, przerwami w druku lub innymi błędami, uniemożliwiając wydrukowanie przedmiotu.

Tego typu błędy możemy zdiagnozować na etapie modelowania. Najprostszym sposobem sprawdzenia, czy model można wydrukować, jest skorzystanie z programów do analizy, jak np. Netfabb lub Meshmixer. Programy te wykrywają te cechy modelu, które stworzą problemy na etapie drukowania 3D i oferują opcje naprawy (bez wpływu na ogólną geometrię modelu).

11.3 Zakrzywione powierzchnie

Większość programów do modelowania CAD, takich jak Solidworks czy Fusion360, używa nierównomiernych, wymiernych B-sklejanych (ang. NURBS) krzywych do przedstawiania powierzchni modelu 3D. Podczas eksportowania modelu do formatu pliku STL do drukowania 3D ważne jest, aby do przedstawienia jego powierzchni użyto odpowiedniej liczby wielokątów. Da to gwarancję, że wydrukowany model będzie miał gładkie krawędzie.

Jeśli model 3D zostanie wyeksportowany ze zbyt małą liczbą wielokątów, krawędzie łączące poszczególne wielokąty będą widoczne na powierzchni wydrukowanego przedmiotu. Efekt ten jest najbardziej widoczny w przypadku dużych modeli (większych niż 300 mm3), w których wielokąty stają się bardziej widoczne na zakrzywionych powierzchniach.

Jeśli model 3D zostanie wyeksportowany ze zbyt dużą liczbą wielokątów, wówczas rozmiar pliku będzie zbyt duży, co utrudni jego obsługę, a nie będzie miało to wpływu na ostateczną jakość drukowanej rzeczy, ponieważ zbyt drobne szczegóły nie mogą zostać wydrukowane w 3D ze względu na “rozdzielczość” drukarki.

Na szczęście większość programów do modelowania eksportuje modele 3D z odpowiednią liczbą wielokątów, korzystając ze podstawowych ustawień, dzięki czemu uzyskuje się wystarczająco gładkie wydruki. Jeśli dla poprawy jakości konieczna jest większa liczba wielokątów, ustawienia eksportu można odpowiednio dostosować.

Bardziej szczegółowe informacje dotyczące generowania plików do druku 3D można znaleźć w następujących artykułach:

– https://i.materialise.com/blog/en/preparing-files-for-3d-printing/
– https://www.3dhubs.com/knowledge-base/fixing-most-common-stl-file-errors

Inne źródła:
[1] https://www.3dhubs.com/knowledge-base/3d-printing-geometry-restrictions