Actions

3D-skrivare

From Chalmers Robotics

Hylla med 3D-Skrivare Augusti 2018

Hela denna sida ska läsas igenom innan man går kursen för 3D-skrivarna!

En del av den utrustning som finns på CRF är våra 3D-skrivare. Dessa kan medlemmar använda i sina projekt för att skapa allt ifrån snygga figurer till mekaniska komponenter. Denna tillverkningsteknik har på senare tid mognat och blivit ganska användarvänlig jämfört med hur det såg ut för ett par år sedan. Idag kan man lära sig rita upp en modell på datorn och få den utskriven samma eftermiddag utan alltför mycket bekymmer!

3D-skrivare på CRF

CRF har ett antal olika modeller av skrivare som har olika egenskaper och egenheter. Du kan läsa om dessa här:

Introduktion

3D-printing är en s.k. additiv tillverknignsteknik där man bygger upp en modell genom att lägga till material. Detta kan jämföras med en subtraktiv tillverkningsteknik som fräsning där man istället tar bort material. Den vanligaste typen av 3D-skrivare är FDM som står för Fused Deposition Modeling där man värmer upp ett material och extruderar detta på en byggplatta. Detta bygger upp den tredimensionella modellen med en massa strängar av materialet. Vanligtvis används plastmaterial som kommer upplindad på rullar och kallas filament. Munstycket som lägger ut materialet flyttas av motorer som i sin tur styrs av en styrdator. Vanligtvis kan man föra över sin modell till denna styrdator med t.ex. USB eller SD-kort.

Val av tillverkningsmetod

3D-printing är en riktigt bra tillverkningsmetod om man vill få fram snabba prototyper med komplexa geometrier där man inte ställer allt för höga krav på hållfasthet. Om man däremot är ute efter att tillverka ett stort antal kopior av samma modell eller behöver hantera tyngre laster är inte 3D-skrivare nödvändigtvis rätt val. Modeller med dimesnioner runt 10 cm kan i genomsnitt ta runt 5-10 timmar att skriva ut och det tar därför väldigt långt tid att tillverka många kopior.

Användbara resurser

Körkort

Innnan man använder 3D-skrivarna vill vi se att man först går på ett utbildningstillfälle! Där får man tillverka ett 3D-utskrivet "körkort" man använder vid 3D-skrivarna. Detta kort har följande specifikationer:

  • 3D-utskrivna
  • Max 74 x 41 x 10 mm
  • För- och efternamn
  • Telefonnummer
  • Magnet (CRF har magneter med tjockleken 3.2 mm och diametern 5.4 mm)

Regler

För att använda 3D-skrivarna måste man:

  1. Först gå på ett utbildningstillfälle.
  2. Märka upp med rätt skyltar (munstycke, materialtyp och din kontaktinfo).
  3. Vara närvarande de första lagerna så att man vet att utskriften inte misslyckas.
  4. (Om möjligt) ha uppsikt på 3D-utskriften via webbkameran om ingen annan i lokalen har det ansvaret.
  5. Göra rent efter sig. Detta inkluderar byggplatta, resten av skrivaren och bänken.
  6. Plocka bort din kontaktinfo-skylt och se till att kvarvarande skyltar fortfarande stämmer.


För materialet som används till 3D-skrivarna gäller att:

  1. Endast CRF:s egna filament får användas i 3D-skrivarna!
  2. Varje rulle ska förvaras i en återförslutningsbar plastpåse i sin egna tillhörande låda när den inte används. Varje sådan låda förvaras i sin tur i rätt plastback under 3D-skrivarna. Läs på skyltarna var de hör hemma!
  3. Lämna lådan till filmamentet du använder bredvid skrivaren så att nästa person som använder skrivaren vet vilken låda det hör till. Lämna aldrig fler lådor än dessa uppe vid skrivarna!
  4. När du byter filament ska du använda en avbitare och klippa av änden av det gamla filamentet i en vass vinkel (som en ros) innan du stoppar undan det. Änden ska även fästas i filamentrullen för att förhindra att det trasslar ihop sig.
  5. Om det är väldigt lite filament kvar på en rulle (mindre än 30 g) ska den slängas.
  6. Om du saknar något material ska detta rapporteras i CRF:s wishlist


I övrigt gäller att:

  1. Man får INTE byta nozzle (munstycke) på 3D-skrivarna själv.
  2. Uppstår något fel eller oklarhet med skrivarna fråga i så fall gärna en erfaren medlem eller styrelsen.

Användning

Modell (STL-fil):

För att göra en 3D-utskrift behöver man en en fil med modellen man vill skriva ut. Det format man behöver ha filen på kallas för STL. Har man gjort en egen modell med hjälp av t.ex. CAD-program kan man lätt exportera denna fil. Alternativt kan man ladda ner färdiga STL-filer från nätet på t.ex.Thingiverse eller Instructables.

Material (Filament):

Man behöver känna till vilken typ av material man vill göra utskriften i. Man behöver alltså välja rätt filament. Vi rekommenderar att skriva ut med PLA!

Maskininstruktioner (Slicer-program):

3D-skrivare kan inte direkt tolka STL-filerna som maskininstruktioner. För detta krävs så kallad G-code. Detta genereras med hjälp av så kallade Slicer-program.

Utskrift (3D-skrivare):

Efter att man har sin G-code färdig är det bara att följa guiden för skrivaren man vill använda. Man hittar den på respektive sida för varje skrivare.

Material

Materialet som används vid utskrifter med en 3D-skrivare kommer i form av tråd upplindad på rullar. Denna tråd kallas för Filament och kan vara av flera olika material som kräver olika inställningar på 3D-skrivaren. Dessutom krävs det ibland förberedelser på själva maskinen (t.ex. något form av lim på byggplattan) för att få det bra.

Parameter PLA ABS PETG Nylon NinjaFlex
Beskrivning Den vanligaste typen av filament. Förhållandevis starkt men skört vid hög belastning och börjar deformeras runt 60°C. Det enklaste materialet att skriva ut med och duger till det mesta. En annan vanlig plast. Generellt sett starkare och mer flexibel än PLA och deformeras runt 105°C. Svårare att skriva ut med än PLA då det kräver hög temperatur och deformeras lätt vilket (lagerna har svårt att bindas samman). Krävs en ordentligt uppvärmd byggplatta och en ombyggnad (enclosure) som håller uppe lufttemperaturen. En plast som på senare tid har blivit väldigt populär. Den är lika stark som ABS och börjar deformeras runt 88°C. Man kan saga att PETG kombinerar det bästa av båda världar hos PLA och ABS. Det är lätt att skriva ut och det är hållbart. Ett material med bra mekaniska egenskaper. Extremt starkt och bra vidhäftning i lagerna. Låg friktion vilket gör det bra till t.ex. kugghjul. Deformeras runt 155°C. Svårt att skriva ut med då det krymper och deformeras precis som ABS och materialet är även väldigt hygroskopiskt. Det innebär att materialet lätt absorberar vatten från luften och kan behöva torkas innan det används. Speciellt på det sättet att det är ett flexibelt material. Det börjar deformeras runt 60°C. Eftersom att materialet är flexibelt är det ganska svårt att skriva ut med. Det fastnar ofta i skrivaren när man försöker mata fram det och kräver egentligen en extruder som är speciellt anpassad för flexibla filament. Det kan dock vara värt det eftersom attt man kan göra många intressanta konstruktioner med hjälp av flexibla delar.
Munstycke 210-220 °C 230-240 °C 230-265 °C 220-260 °C 210-240 °C
Byggplatta 0-60 °C 80-110 °C 50-60 °C 70-80 °C 0-60 °C
Lagerhöjd 0.1-0.4 mm 0.1-0.4 mm 0.1-0.3 mm 0.2-0.4 mm 0.1-0.4 mm
Hastighet 30-90 mm/s 30-90 mm/s 20-60 mm/s 30-60 mm/s 10-30 mm/s
Kylfläkt 50-100% 0-10% 50-100% 0% 50-100%
Vidhäftning Limstift, Blå målartejp Limstift, Kapton-tejp, "ABS-juice" Limstift, Blå målartejp Limstift Limstift, Blå målartejp, Kapton-tejp

Slicer-program

För att skriva ut saker i en en 3D-skrivare behövs ett så kallat slicer-program. Det är ett program som gör om en STL-fil till G-code som maskinen kan tolka. Man kan saga att den skivar upp modellen i lager och bestämmer var det ska läggas ut filament och hur. Det finns ett antal olika sådana mjukvaror som alla fungerar ungefär likadant. De har dock lite olika inställningsmöjligheter och strategier vad gäller hur de genererar G-code.

  • Layer height: Höjden på varje lager i utskriften
  • Wall thickness: Tjockleken på väggarna i utskriften
  • Top/bottom thickness: Tjockleken på “tak” och “golv” i utskriften
  • Infill density: Hur mycket av insidan ska täckas upp med material?
  • Printing temperature: Temperatur på munstycke - beror på vilket material vi väljer
  • Build plate temperature: Temperatur på byggplatta - beror på vilket material vi väljer
  • Travel speed: Hur fort munstycket rör sig när det inte extruderar plast
  • Enable print cooling: Om vi vill kyla plasten med “part cooling fan” när det kommer ut
  • Build plate adhesion: Olika metoder för att få bättre fäste vid byggplatta
  • Enable supports: Om det automatiskt ska generera stödstrukturer
  • Support placement: Vart stödstrukturer ska genereras
  • Support density: Hur mycket stödstrukturer ska genereras
  • Support overhang angle: Vart stödstrukturer ska genereras
  • Print speed: Utskriftshastighet - hur fort munstycket rör sig när det extruderar plast

Lista over slicer-program:

Vanliga fel

3D-printrarna är ganska dyra. Det är dock svårt att ha sönder någonting (printern eller dig själv) med printern. Det vanligaste som händer är att din print lossnar får underlaget och du får göra om den. Värre är om extrudern täpps igen. Om nånting börjar låta väldigt konstigt eller så, fråga om hjälp. Dock finns det ett par symptom och fel som kan uppkomma. Värt att notera är att många problem löses med en komplett omstart, d.v.s. bryt strömmen (både knappen och USB-sladden) och kör igång igen.

Filamentet fäster inte på byggplattan

  • Behov av kalibrering: Skrivaren är inte kalibrerad.
    • Åtgärd: Gör en bed-leveling-rutin för skrivaren och se till att munstycket kommer så pass nära byggplattan att den pressar ut filamentet på plattan och inte bara släpper en sträng på den.
  • Rengöring av byggplattan: Vissa material som ABS skrivs ut bäst när byggplattan är HELT ren.
    • Åtgärd: Gör rent den med T-röd och prova igen.
  • Behov av vidhäftning: Vissa material som PLA kan behöva lim på plattan för att fästa om man gör stora prints.
    • Åtgärd: Använd limstiften och lägg ett lager lim på stället där utskriften hamnar.
  • Komplex geometri: Vissa komplexa geometrier har svårt att fästa på byggplattan om den inte har ett stort fotavtryck mot den.
    • Åtgärd: Använd en raft i slicer för att få utskriften att fästa bättre.
  • För snabb utskrift: För att det första lagret ska fästa ordentligt hjälper det om man kör extra långsamt.
    • Åtgärd: Vrid ned hastigheten för det första lagret till ungefär 20 mm/s. Du kan även ändra feed rate på skrivaren för detta.

Skrivaren matar inte tillräckligt med filament

  • Utskriften går för snabbt: Extrudern och hotenden har en begränsad förmåga att mata ut plast. Detta beror på materialtypen, hur stort munstycke man använder osv.
    • Åtgärd: Vrid ned Print speed till ungefär 30-40 mm/s och se om den hinner med bättre.
  • Felaktiga inställningar i slicer: Det är lätt att missa ett par inställningar som påverkar hur mycket filament som matas i slicer-programmet.
    • Åtgärd 1: Kolla så att Filament Diameter är satt till rätt värde för filamentet du använder (vanligtvis 1.75 mm).
    • Åtgärd 2: Kolla så att Nozzle Diameter är satt till rätt värde för maskinen du använder (vanligtvis 0.4-0.8 mm).
  • För låg temperatur: Om det är för kallt i hot-end smälter inte filamentet som det ska och extrudern orkar inte trycka igenom. Ifall filamentet krullar sig mycket när man extruderar är detta också ett tecken på för kallt.
    • Åtgärd: Öka temperaturen i hot-end med 5-10 grader.
  • Munstycke för nära byggplattan: Ifall det kommer ut väldigt lite filament på byggplattan eller att det är väldigt utsmetat så ligger byggplattan för nära.
    • Åtgärd: Skruva på justerskruvarna så att byggplattan går neråt (notera lapparna vid skruvarna) på de platser där symptomen uppstår.
  • Filamentet har fastnat: Detta märks ganska tydligt. Stegmotorn är stark och kan dra iväg hela filamenthållaren, samt lyfta sig själv. Du kan även se att filamentet är spänt mellan rullen och extrudern.
    • Åtgärd: Försök att trassla upp filamentet, rulla lite på rullen och se till att det går enkelt att mata.
  • Stopp i hotend: Detta händer ibland och är inte nödvändigtvis farligt, men kan vara jobbigt att fixa.
    • Åtgärd 1: Utför en s.k. cold pull. Det innebär att du värmer upp hotenden till lite under den vanliga utskriftstemperaturen för filamentet som sitter i (t.ex. 200 °C för PLA). Samtidigt spänner du loss filamentet och drar du försiktigt men bestämt i filamentet ut ur hotenden. När det närmar sig temperaturen borde det förhoppningsvis lossna och dra med sig proppen. Det fungerar bäst med PLA men kan även göras med ABS.
    • Åtgärd 2: Man kan använda en väldigt tunn nål eller frässtål (~0.4 mm) för att sticka upp i munstycket och peta bort stoppet när det är uppvärmt. Detta går att göra utan att montera isär något, men det är väldigt lätt att frässtålet går av så var försiktig med denna teknik.
    • Åtgärd 3: Hot-enden kan behöva göras rent ordentligt. Då måste den skruvas loss och rengöras med t.ex. aceton. Gör inte detta själv, utan informera i så fall styrelsen om situationen.
  • Olämpligt filament: Ifall man har provat allt men det krånglar fortfarande kan det vara så att filamentet i sig är dåligt eller olämpligt för det du ska skriva ut.
    • Åtgärd 1: Vissa filament (och till och med färger) beter sig olika i skrivaren och ibland kan t.ex. ett vitt filament krångla jättemycket medans den svarta varianten av samma filament fungerar bra. Prova med en annan färg/variant och se om det blir bättre. Du kan också prova att öka Flow Rate i slicer till ca. 120%.
    • Åtgärd 2: Vissa filament som PLA blir sämre med tiden om de lämnas framme. Det kan handla om för gammalt filament. Prova en ny rulle!
    • Åtgärd 3: Materialet har absorberat luftfuktighet. När filamentet är i hotenden sväller det och fastnar. Ifall det "ploppar" så är detta ytterligare ett tecken. Notera att Nylon är känsligt för detta. Här måste man torka filamentet i t.ex. ugnen. Ställ ugnen på c:a 50 grader och torka filamentet i några timmar. OBS: Detta ska inte göra med PLA (smälter vid låga temperaturer). Filamentet förvaras i en plastpåse med silicagel för att undvika detta. Dessa bör också torkas lite då och då. För att torka silica gel är proceduren samma som att torka filament. OBS: Gör inte detta själv, utan informera först styrelsen.

Lista over gamla 3D-skrivare

Mer läsning