Pochopit, kdy při 3D tisku používat podpěry, k čemu slouží a jak vlastně fungují, může být pro mnoho začínajících hobby uživatelů náročné. Je potřeba naučit se řadu různých technických pojmů a samozřejmě také zvážit jejich vliv na celkový výsledek. Cílem tohoto článku je proto pomoci vám pochopit vše důležité, abyste mohli podpůrné struktury používat správně.
Co jsou podpěry při 3D tisku?
Základní myšlenkou různých typů podpěr při 3D tisku je, jak už název napovídá, pomáhat podepřít 3D model. To může být důležitý krok během tisku, protože některé návrhy nemusí mít před dokončením dostatečnou pevnost nebo mohou obsahovat převisy, mosty či složité geometrie, které je třeba během tisku udržet na místě.
Obecně se podpěry pro 3D tisk přidávají k hlavnímu modelu pomocí sliceru pro 3D tisk, případně jsou někdy přímo součástí samotného 3D modelu. Jsou navrženy tak, aby je bylo možné po dokončení tisku snadno odstranit. Podpěry mohou mít mnoho různých tvarů, ale všechny mají za úkol zabránit zborcení modelu nebo vzniku nežádoucích výsledků během tisku.
Proč a kdy potřebujeme podpěry při 3D tisku?
To, proč a kdy jsou podpěry potřeba, závisí na několika různých faktorech. Obvykle mohou na potřebu podpěr upozorňovat převisy, mosty, izolované části nebo hluboké otvory v 3D modelu. Protože tiskárna vytváří jednu vrstvu po druhé, některé geometrické tvary jednoduše nejsou dostatečně pevné nebo stabilní, dokud nejsou přidány další vrstvy, a proto potřebují pomoc dodatečných podpůrných struktur.
Převisy obvykle potřebují podpěry zespodu, aby během tisku nedocházelo k jejich prověšování nebo padání. Velmi krátké mosty často fungují bez podpěr, ale delší mosty je mohou potřebovat, aby se neprověšovaly nebo nespojovaly nežádoucím způsobem. Izolované části jsou tvary, které nejsou ve spodní části výtisku s ničím spojeny a často jsou úplně oddělené od ostatních částí, takže také potřebují strukturu, která je během tisku udrží na místě. A nakonec mohou podpěry vyžadovat také hluboké otvory v modelech z podobných důvodů jako převisy.
Typy podpěr při 3D tisku
Nyní, když jsme probrali typické problémy některých 3D modelů, je čas podívat se podrobněji na běžně používané podpůrné struktury. Níže jsme přidali několik obrázkových příkladů pro lepší představu.
Stromové podpěry
Stromová podpěra ve sliceru pro 3D tisk
Začneme stromovými podpěrami pro 3D tisk, protože patří mezi nejběžnější typy pro mnoho různých modelů a tvarů. Obvykle se větví od základny tiskové podložky a následně se lehce dotýkají převisů nebo jiných problematických oblastí, aby je účinně podepřely a zároveň se daly snadno odstranit. Stromové podpěry mohou být z hlediska spotřeby materiálu poměrně efektivní ve srovnání s některými jinými typy podpěr, takže při jejich použití neplýtváte příliš velkým množstvím filamentu.
Mřížkové / liniové podpěry
Další forma podpůrné struktury při 3D tisku se obvykle označuje jako mřížkové podpěry, i když někteří lidé jim říkají liniové podpěry, protože při pohledu ve 2D připomínají mřížku. Jsou skvělé pro zajištění dodatečné pevnosti a stability u celé řady náročných tvarů, ale používají se zejména pro velké a ploché části a převislé povrchy, které by se bez podpory mohly prověsit nebo deformovat. Mohou se však obtížněji odstraňovat a také spotřebovat více filamentu.
Rozpustné podpěry (PVA, HIPS)
Poslední metodou, kterou dnes probereme, jsou rozpustné podpěry. Jak název napovídá, umožňují odstranit nežádoucí materiál mnohem čistším způsobem tím, že se rozpustí jejich spojovací body. Jedním z používaných materiálů je PVA, který lze rozpustit obyčejnou vodou, takže představuje skvělý 3D filament pro podpěry. Dalším běžně používaným materiálem pro tuto metodu je HIPS, který se rozpouští v limonenu. Nevýhodou je, že pro použití této metody potřebujete tiskárnu s duální extruzí, protože v jednom extruderu musí být běžný filament a v druhém rozpustný filament.
Jak nastavit podpěry při 3D tisku
Nyní, když už víte trochu více o tom, co podpěry jsou a kdy se používají, je čas podívat se na jejich praktické nastavení. Níže jsme popsali několik nastavení podpěr pro 3D tisk, která můžete vyzkoušet jako výchozí hodnoty. Pamatujte však, že se mohou lišit podle sliceru a materiálu, takže je podle potřeby flexibilně upravujte. Jako referenci jsme použili Bambu Studio a Geeetech PLA filament.
Umístění podpěr
Doporučujeme zvolit možnost tisku podpěr „On build plate only“, protože to pomůže zabránit jejich odtržení nebo nestabilitě. V závislosti na modelu však mohou být potřeba další úpravy, proto začátek tisku pečlivě sledujte.
Hustota podpěr
Volba hustoty podpůrných struktur je otázkou rovnováhy. Čím je podpěra hustší, tím bude pevnější a stabilnější. Zároveň se ale bude obtížněji odstraňovat z vašich 3D výtisků a spotřebuje více filamentu. Doporučujeme začít přibližně na 30 %, protože jde o výchozí hodnotu. V mnoha případech může fungovat také 20 %, takže právě v tomto rozsahu můžete dále experimentovat.
Support Z Distance
Top Z Distance ve sliceru pro 3D tisk
Volba hodnoty Top Z Distance je dalším faktorem ovlivňujícím celkovou podpůrnou strukturu, protože větší Z vzdálenost usnadňuje odstranění podpěr, ale zanechává hrubší povrch. Začněte s výchozí hodnotou a následně ji jemně dolaďte podle svého modelu.
Horní vzdálenost podpěry
Top interface spacing ve sliceru pro 3D tisk
Menší Top Interface Spacing zlepšuje kvalitu povrchu, ale ztěžuje odstranění podpěr. Doporučujeme použít 0 mm pro velké kontaktní plochy a poté vyzkoušet 0,5 mm pro menší kontaktní plochy. I zde může být potřeba další úprava, abyste dosáhli ideálního výsledku.
Úhel převisu pro podpěry
Volba úhlu převisu pro podpěry je další složitější nastavení. Menší úhel vytváří více podpěr, zatímco větší úhel jejich počet snižuje. Nejlepší nastavení však představuje rovnováhu, která zároveň umožňuje snadné odstranění.
Výchozí nastavení je 40° a doporučujeme jej upravit podle výsledků. Pokud se spodní část modelu prověšuje nebo vytváří stringing, měli byste úhel snížit. Pokud naopak zjistíte, že se vytváří příliš mnoho podpěr, může být účinné úhel zvýšit.
XY vzdálenost podpěry od objektu
Pokud jde o XY vzdálenost mezi podpěrami a objektem, výchozí hodnota je 0,5 mm, což obecně představuje dobrou rovnováhu.
Nastavení rozpustných podpěr
U rozpustných podpěr lze vzdálenost rozhraní nastavit velmi nízko nebo dokonce až na 0 mm, ale obecně je vhodné ponechat malou mezeru. Pokud zjistíte, že podpěry snadno odpadávají, zvyšte jejich hustotu nebo snižte vzdálenost rozhraní.
Máme také možnost upravit tloušťku stěny. To je důležité zejména u rozpustných podpůrných struktur, protože u jediné vrstvy může při odstraňování podpěry dojít k pronikání rozpouštědla. V takovém případě doporučujeme alespoň 2–3 vrstvy pro robustnější řešení.
Jak odstranit podpěry z 3D výtisků
V poslední části se stručně podíváme na to, jak můžete podpůrné struktury odstranit poté, co byly vytištěny společně s vaším požadovaným modelem.
Běžné podpěry
Než začnete pracovat s vytištěným modelem, měli byste jej vždy nechat vychladnout na vhodnou pracovní teplotu, abyste se vyhnuli případným nehodám. Podpěry se však snáze odstraňují, když jsou ještě mírně teplé, takže správné načasování může být užitečné, protože zcela vychladlé objekty jsou tužší.
Doporučujeme začít odstraňovat podpěry zvenku směrem dovnitř a také postupovat od velkých struktur k menším. Jednou z technik, kterou mnoho lidí považuje za užitečnou, je jemné kroucení nebo pohyb nahoru a dolů. V mnoha případech lze podpěry jednoduše odlomit, ale u obtížnějších částí můžete potřebovat malý nástroj, který vám pomůže s jejich odstraněním.
Podpěra byla odstraněna
Rozpustné podpěry
U rozpustných podpůrných struktur je postup odlišný. Záleží především na zvoleném filamentu, proto nezapomeňte přečíst pokyny pro konkrétní materiál. Níže uvádíme orientační postup krok za krokem pro PVA a HIPS na základě našich zkušeností:
PVA:
- Namočte do teplé vody (30–40 °C) na několik hodin.
- Pravidelně míchejte nebo použijte měkký kartáček, abyste urychlili rozpouštění.
- Důkladně opláchněte čistou vodou a nechte vyschnout.
HIPS:
- Namočte do roztoku limonenu a nádobu uzavřete, abyste zabránili odpařování nebo zápachu.
- Rozpuštění se obvykle dokončí během 1–6 hodin.
- Odstraňte zbytky kleštěmi a následně opláchněte v čerstvém limonenu.
- Před manipulací nechte rozpouštědlo zcela odpařit v dobře větraném prostoru.
Při odstraňování rozpustných podpěr, zejména HIPS, byste měli pracovat v dobře větraném prostoru a používat rukavice odolné vůči rozpouštědlům a ochranné brýle. Pro maximální bezpečnost se vyhněte kontaktu limonenu s pokožkou a pokud ke kontaktu dojde, rychle jej smyjte.
Závěr
Doufáme, že jsme vám pomohli pochopit hlavní principy podpěr při 3D tisku, různá nastavení a způsoby, jak podpůrné struktury po dokončení výtisku odstranit. Pro začínající hobby uživatele může chvíli trvat, než si na podpěry zvyknou a najdou ideální nastavení pro svou konkrétní tiskárnu. Každý model může mít navíc mírně odlišné optimální hodnoty.
Probrali jsme také, jak usnadnit odstraňování podpěr, a stručně vysvětlili rozdíl mezi běžnými a rozpustnými typy podpěr pro 3D tiskárny. Pamatujte tedy, že praxe dělá mistra, a čas od času svou tiskárnu kontrolujte, abyste se vyhnuli zbytečně promarněným hodinám v případě, že podpůrná struktura nebo model nefunguje podle očekávání. Přejeme úspěšný tisk!