Υποστηρίξεις στην τρισδιάστατη εκτύπωση: πότε να τις χρησιμοποιείτε, πώς να τις ρυθμίζετε και πώς να τις αφαιρείτε

Οι υποστηρίξεις είναι προσωρινές κατασκευές που συγκρατούν τμήματα του μοντέλου, κάτω από τα οποία διαφορετικά δεν θα υπήρχε υλικό κατά την εκτύπωση. Χωρίς αυτές, ορισμένες προεξοχές θα λύγιζαν, τα νήματα θα έπεφταν στο κενό και η λεπτομέρεια θα κατέληγε σε ένα μπέρδεμα πλαστικού. Παράλληλα, κάθε υποστήριξη αυξάνει τον χρόνο εκτύπωσης, καταναλώνει filament και μετά την αφαίρεσή της μπορεί να αφήσει σημάδια στην επιφάνεια.

Στόχος λοιπόν δεν είναι να ενεργοποιείτε πάντα τις υποστηρίξεις. Στόχος είναι να χρησιμοποιείτε μόνο όσες χρειάζεται πραγματικά το μοντέλο και να τις ρυθμίζετε έτσι ώστε να συγκρατούν το σχήμα κατά την εκτύπωση, αλλά μετά την ψύξη να αφαιρούνται καθαρά.

Πότε χρειάζονται πραγματικά οι υποστηρίξεις

Ο εκτυπωτής FDM τοποθετεί το υλικό σε στρώσεις. Η νέα στρώση πρέπει να στηρίζεται τουλάχιστον εν μέρει στη στρώση από κάτω. Όταν το μοντέλο περιέχει τμήμα που ξεκινά στο κενό, μεγάλη προεξοχή ή λεπτομέρεια με μικρή επιφάνεια επαφής, ο slicer προτείνει υποστήριξη.

Τυπικές περιπτώσεις όπου οι υποστηρίξεις είναι χρήσιμες:

• προεξοχές πιο απότομες από περίπου 45 έως 55 μοίρες, ανάλογα με τον εκτυπωτή, το υλικό και την ψύξη,
• τμήματα του μοντέλου που ξεκινούν στο κενό, όπως το πηγούνι μιας φιγούρας, μια λαβή ή μια διακοσμητική προεξοχή,
• μεγάλες γέφυρες που ο εκτυπωτής δεν μπορεί να γεφυρώσει χωρίς να κρεμάσουν,
• λεπτά και ψηλά στοιχεία που μπορεί να ταλαντωθούν κατά την εκτύπωση,
• τεχνικά εξαρτήματα όπου η κάτω επιφάνεια της προεξοχής είναι λειτουργική και δεν πρέπει να παραμορφωθεί σημαντικά.

Η τιμή των 45 μοιρών είναι ένα ασφαλές σημείο εκκίνησης. Ένας σωστά ρυθμισμένος εκτυπωτής με PLA, χαμηλότερο ύψος στρώσης και ισχυρή ψύξη συχνά μπορεί να διαχειριστεί ακόμη και 55 ή 60 μοίρες. Τα PETG, ABS, ASA ή τα εύκαμπτα υλικά είναι συνήθως πιο απαιτητικά και συχνά χρειάζονται πιο προσεκτικές ρυθμίσεις.

Πριν ενεργοποιήσετε τις υποστηρίξεις: δοκιμάστε να περιστρέψετε το μοντέλο

Η καλύτερη υποστήριξη είναι αυτή που δεν χρειάζεται να εκτυπώσετε. Πριν από το slicing, εξετάστε το μοντέλο και προσπαθήστε να βρείτε έναν προσανατολισμό όπου οι σημαντικές ορατές επιφάνειες θα βρίσκονται επάνω ή στο πλάι και οι προβληματικές προεξοχές θα μειωθούν.

Πρακτική διαδικασία:

1. Περιστρέψτε το μοντέλο έτσι ώστε η μεγαλύτερη επίπεδη επιφάνεια να ακουμπά στην επιφάνεια εκτύπωσης.
2. Ελέγξτε αν η ορατή πλευρά δεν θα ακουμπά απευθείας στις υποστηρίξεις.
3. Στα τεχνικά εξαρτήματα, δώστε προτεραιότητα στην ακρίβεια των οπών, των επιφανειών έδρασης και των σπειρωμάτων.
4. Αν οι υποστηρίξεις κατέστρεφαν μια σημαντική λεπτομέρεια, χωρίστε το μοντέλο σε δύο μέρη και μετά την εκτύπωση κολλήστε ή βιδώστε τα.
5. Σε δικό σας σχέδιο, αντικαταστήστε μια απότομη οριζόντια προεξοχή με λοξότμηση περίπου 45 μοιρών.

Αυτό το βήμα μπορεί να εξοικονομήσει δεκάδες λεπτά εκτύπωσης και πολύ επακόλουθο τρίψιμο.

Τύποι υποστηρίξεων: κλασικές, δενδροειδείς και χειροκίνητα σχεδιασμένες

Στους slicers θα βρείτε διάφορα στυλ υποστηρίξεων. Οι ονομασίες διαφέρουν, αλλά η αρχή είναι παρόμοια.

Κλασικές υποστηρίξεις σχηματίζουν κανονικό πλέγμα ή στήλες κάτω από την προεξοχή. Είναι σταθερές και κατάλληλες για μεγαλύτερες επίπεδες επιφάνειες, τεχνικά εξαρτήματα και περιπτώσεις όπου η υποστήριξη πρέπει να σηκώσει μεγαλύτερο βάρος. Μειονέκτημα είναι η μεγαλύτερη επαφή με το μοντέλο και τα συχνότερα σημάδια μετά την αφαίρεση.

Δενδροειδείς ή οργανικές υποστηρίξεις αναπτύσσονται σαν κλαδιά και αγγίζουν το μοντέλο μόνο στα απαραίτητα σημεία. Είναι ιδανικές για φιγούρες, αγάλματα, διακοσμητικά και οργανικά σχήματα. Συνήθως καταναλώνουν λιγότερο υλικό και αφαιρούνται ευκολότερα, αλλά σε πολύ βαριές προεξοχές πρέπει να ελέγχετε τη σταθερότητα.

Υποστηρίξεις μόνο από την επιφάνεια εκτύπωσης ξεκινούν μόνο από την επιφάνεια εκτύπωσης. Αυτό προστατεύει το μοντέλο, επειδή οι υποστηρίξεις δεν ξεκινούν από ήδη εκτυπωμένο τμήμα. Ωστόσο, δεν φτάνουν πάντα σε όλες τις προεξοχές.

Υποστηρίξεις παντού μπορούν να αναπτύσσονται και από ήδη εκτυπωμένο μοντέλο. Διασώζουν σύνθετες γεωμετρίες, αλλά αφήνουν περισσότερα σημάδια και καθαρίζονται δυσκολότερα.

Χειροκίνητα σχεδιασμένες υποστηρίξεις, enforcers και blockers είναι η καλύτερη επιλογή όταν η αυτόματη λειτουργία προσθέτει υπερβολικά πολύ υλικό. Επιβάλλετε υποστήριξη μόνο κάτω από το κρίσιμο σημείο ή, αντίθετα, απαγορεύστε την εκεί όπου θα αφαιρούνταν δύσκολα.

Προτεινόμενες αρχικές ρυθμίσεις για συνηθισμένη εκτύπωση FDM

Κάθε εκτυπωτής, ακροφύσιο και μάρκα filament συμπεριφέρεται λίγο διαφορετικά. Οι παρακάτω τιμές αποτελούν ένα πρακτικό σημείο εκκίνησης για ακροφύσιο 0,4 mm, ύψος στρώσης 0,2 mm και συνηθισμένο PLA.

Ρύθμιση	Προτεινόμενη αρχική τιμή	Τι να αλλάξετε όταν το αποτέλεσμα δεν είναι καλό
Γωνία προεξοχής	50 μοίρες	Μειώστε στις 45 μοίρες για μεγαλύτερη ασφάλεια ή αυξήστε στις 55 έως 60 μοίρες για λιγότερες υποστηρίξεις
Τοποθέτηση υποστηρίξεων	Από την επιφάνεια εκτύπωσης, αν αρκεί	Μεταβείτε στην επιλογή παντού μόνο για πραγματικά σύνθετη γεωμετρία
Πυκνότητα υποστηρίξεων	10 έως 15 %	Αυξήστε την για βαριές προεξοχές ή μειώστε την για ευκολότερη αφαίρεση
Διεπιφάνεια υποστήριξης	Ενεργοποιημένη, 2 έως 4 στρώσεις	Περισσότερες στρώσεις βελτιώνουν την κάτω επιφάνεια, αλλά μπορεί να δυσκολέψουν την αφαίρεση
Άνω απόσταση Z	Περίπου 1 ύψος στρώσης	Αυξήστε την αν η υποστήριξη συγκολλάται, μειώστε την αν η προεξοχή παραμορφώνεται
Απόσταση XY	0,35 έως 0,6 mm	Αυξήστε την όταν κολλά στους τοίχους ή μειώστε την για μικρές λεπτομέρειες
Μοτίβο υποστήριξης	Rectilinear, zig-zag ή δενδροειδές στυλ	Τα πιο συμπαγή μοτίβα συγκρατούν καλύτερα, αλλά συνήθως σπάνε δυσκολότερα

Οι σημαντικότερες τιμές είναι η απόσταση Z, η διεπιφάνεια υποστήριξης και η πυκνότητα. Αν η υποστήριξη αφαιρείται δύσκολα, μην αρχίσετε να αλλάζετε τυχαία όλες τις επιλογές. Πρώτα αυξήστε την άνω απόσταση Z ή την απόσταση XY, έπειτα μειώστε την πυκνότητα και μόνο μετά αλλάξτε ολόκληρο τον τύπο υποστήριξης.

Πώς να ρυθμίσετε τις υποστηρίξεις ανάλογα με το υλικό

PLA είναι το πιο εύκολο υλικό. Ψύχεται καλά, διαχειρίζεται αξιοπρεπείς προεξοχές και οι υποστηρίξεις συνήθως σπάνε καθαρά. Στο PLA λειτουργεί συχνά μια αρχική απόσταση Z περίπου μίας στρώσης.

PETG είναι ανθεκτικό και κολλά εύκολα στις υποστηρίξεις. Χρησιμοποιήστε μεγαλύτερη απόσταση, χαμηλότερη πυκνότητα υποστηρίξεων και κατά προτίμηση οργανικές ή δενδροειδείς υποστηρίξεις, αν το επιτρέπει το μοντέλο. Μια υπερβολικά πυκνή διεπιφάνεια στο PETG μπορεί να συμπεριφέρεται σαν μόνιμα συγκολλημένη επιφάνεια.

ABS και ASA χρειάζονται σταθερή θερμοκρασία και λιγότερο επιθετική ψύξη. Οι υποστηρίξεις πρέπει να είναι αρκετά ανθεκτικές ώστε να μην ξεκολλούν κατά τη συρρίκνωση. Υπολογίστε ότι η επιφάνεια πάνω από την υποστήριξη μπορεί να είναι πιο τραχιά από ό,τι στο PLA.

TPU και άλλα εύκαμπτα υλικά είναι δυσάρεστα για χρήση με υποστηρίξεις. Οι υποστηρίξεις λυγίζουν αντί να σπάνε και ο καθαρισμός είναι αργός. Στα εύκαμπτα εξαρτήματα αξίζει να αλλάξετε τον προσανατολισμό του μοντέλου ή να τροποποιήσετε την κατασκευή ώστε να χρειάζονται ελάχιστες υποστηρίξεις.

Διαλυτά ή υλικά διαχωρισμού είναι χρήσιμα στην εκτύπωση πολλαπλών υλικών. Η διεπιφάνεια της υποστήριξης μπορεί να αποτελείται από υλικό που δεν ενώνεται με το κύριο μοντέλο ή διαλύεται. Το αποτέλεσμα είναι καθαρότερο, αλλά η εκτύπωση διαρκεί περισσότερο, απαιτεί περισσότερες εναλλαγές υλικού και περισσότερα απόβλητα κατά τον καθαρισμό του ακροφυσίου.

Ελέγχετε πάντα την προεπισκόπηση των στρώσεων

Μετά το slicing, μην κοιτάτε μόνο την εκτιμώμενη διάρκεια. Ανοίξτε την προεπισκόπηση των στρώσεων και εξετάστε αργά τα κρίσιμα σημεία.

Ελέγξτε κυρίως:

• αν κάπου ξεκινά πλαστικό στο κενό,
• αν οι υποστηρίξεις βρίσκονται μέσα σε οπή, σπείρωμα ή στενό κανάλι,
• αν οι δενδροειδείς υποστηρίξεις αγγίζουν την ορατή επιφάνεια με άσκοπα μεγάλη επιφάνεια επαφής,
• αν τα λεπτά κλαδιά υποστήριξης έχουν επαρκή βάση,
• αν υπάρχει υποστήριξη κάτω από γέφυρα που ο εκτυπωτής μπορεί να γεφυρώσει μόνος του,
• αν η υποστήριξη μπορεί να πιαστεί με πένσα μετά την εκτύπωση.

Σε ένα σύνθετο μοντέλο αξίζει να εκτυπώσετε ένα μικρό τμήμα ή μια缩缩μένη δοκιμαστική έκδοση. Θα εξοικονομήσετε filament και νεύρα.

Πώς να αφαιρείτε με ασφάλεια τις υποστηρίξεις

Μην βιάζεστε να τις αφαιρέσετε. Αφήστε το εκτύπωμα να κρυώσει. Το ζεστό πλαστικό είναι πιο μαλακό, παραμορφώνεται ευκολότερα και οι μικρές λεπτομέρειες μπορεί να λυγίσουν.

Προτεινόμενη διαδικασία:

1. Αφαιρέστε το εκτύπωμα από την επιφάνεια εκτύπωσης και εξετάστε πού ακουμπά η υποστήριξη το μοντέλο.
2. Ξεκινήστε από τα μεγαλύτερα και εύκολα προσβάσιμα τμήματα.
3. Μην τραβάτε την υποστήριξη κάθετα από την επιφάνεια. Είναι καλύτερο να τη σπάτε προσεκτικά και να την απομακρύνετε κυλώντας την μακριά από το μοντέλο.
4. Για τα στενά σημεία χρησιμοποιήστε πένσα με μακριές σιαγόνες, κόφτη ή μαχαίρι αφαίρεσης γρεζιών.
5. Στις εύθραυστες λεπτομέρειες κόψτε την υποστήριξη σε μικρότερα κομμάτια αντί να τραβήξετε δυνατά μία φορά.
6. Καθαρίστε τα υπολείμματα με νυστέρι, λίμα ή λεπτό γυαλόχαρτο.

Όταν εργάζεστε με μαχαίρι, κόβετε πάντα μακριά από το χέρι σας και από τη λεπτομέρεια που θέλετε να διατηρήσετε. Τα κομμάτια των υποστηρίξεων μπορεί να εκτιναχθούν όταν σπάσουν, γι’ αυτό στα σκληρά και εύθραυστα υλικά είναι χρήσιμα τα προστατευτικά γυαλιά.

Τα συχνότερα προβλήματα και γρήγορες λύσεις

Οι υποστηρίξεις έχουν συγκολληθεί στο μοντέλο. Αυξήστε την άνω απόσταση Z, αυξήστε την απόσταση XY, μειώστε την πυκνότητα των υποστηρίξεων ή μειώστε τον αριθμό των στρώσεων της διεπιφάνειας. Ελέγξτε επίσης τη θερμοκρασία εκτύπωσης και τη ροή, επειδή η υπερβολική εξώθηση υλικού υποστήριξης επιδεινώνει το πρόβλημα.

Η κάτω πλευρά της προεξοχής είναι άσχημη και έχει κρεμάσει. Μειώστε την απόσταση Z, ενεργοποιήστε ή ενισχύστε τη διεπιφάνεια υποστήριξης, μειώστε το ύψος στρώσης και βελτιώστε την ψύξη. Στις μεγάλες γέφυρες βοηθούν η χαμηλότερη ταχύτητα και η σωστά ρυθμισμένη ροή γέφυρας.

Οι υποστηρίξεις σπάνε κατά την εκτύπωση. Αυξήστε την πυκνότητα, προσθέστε brim, χρησιμοποιήστε πιο συμπαγές μοτίβο ή μεταβείτε σε κλασικές υποστηρίξεις. Στις δενδροειδείς υποστηρίξεις μειώστε τις υπερβολικά απότομες γωνίες των κλαδιών και ελέγξτε αν έχουν επαρκή επαφή με την επιφάνεια εκτύπωσης.

Οι υποστηρίξεις αφήνουν σημάδια στην ορατή επιφάνεια. Περιστρέψτε το μοντέλο, χρησιμοποιήστε υποστηρίξεις μόνο από την επιφάνεια εκτύπωσης ή απαγορεύστε χειροκίνητα την επαφή στα ορατά σημεία. Στα διακοσμητικά μοντέλα συχνά βοηθά το οργανικό στυλ.

Ο slicer δημιουργεί υπερβολικά πολλές υποστηρίξεις. Αυξήστε τη γωνία προεξοχής, ενεργοποιήστε υποστηρίξεις μόνο από την επιφάνεια εκτύπωσης, χρησιμοποιήστε blockers ή σχεδιάστε χειροκίνητα υποστήριξη μόνο στα κρίσιμα σημεία.

Συγκεκριμένα πρακτικά παραδείγματα

Φιγούρα με πηγούνι, χέρια και μαλλιά. Ξεκινήστε με οργανικές υποστηρίξεις από την επιφάνεια εκτύπωσης. Προσθέστε χειροκίνητα υποστήριξη κάτω από το πηγούνι και τις άκρες των χεριών. Κρατήστε το ορατό τμήμα του προσώπου χωρίς επαφή με υποστηρίξεις, αν το επιτρέπει η γεωμετρία.

Τεχνικό στήριγμα με οριζόντιο βραχίονα. Αν η αντοχή είναι σημαντικότερη από την εμφάνιση, χρησιμοποιήστε κλασικές υποστηρίξεις με διεπιφάνεια. Ρυθμίστε την πυκνότητα περίπου στο 15 έως 20 % και μετά την εκτύπωση υπολογίστε έναν ελαφρύ καθαρισμό της κάτω επιφάνειας.

Κουτί με οπές και εσωτερική εσοχή. Αρχικά δοκιμάστε να αλλάξετε τον προσανατολισμό. Οι υποστηρίξεις μέσα σε μικρό κουτί συχνά αφαιρούνται δύσκολα. Αν είναι απαραίτητες, χρησιμοποιήστε blockers σε σημεία στα οποία δεν θα μπορείτε να φτάσετε με εργαλείο μετά την εκτύπωση.

Μεγάλη γέφυρα ανάμεσα σε δύο τοίχους. Μια σύντομη γέφυρα συχνά εκτυπώνεται χωρίς υποστήριξη. Σε μια μεγαλύτερη γέφυρα, προσθέστε καλύτερα μία λεπτή υποστήριξη στο κέντρο, ώστε μία μεγάλη γέφυρα να μετατραπεί σε δύο μικρότερες.

Γρήγορη λίστα ελέγχου πριν από την εκτύπωση

• Περιστρέψα το μοντέλο έτσι ώστε οι υποστηρίξεις να είναι όσο το δυνατόν λιγότερες.
• Οι ορατές επιφάνειες δεν ακουμπούν άσκοπα σε υποστηρίξεις.
• Οι υποστηρίξεις υπάρχουν μόνο εκεί όπου τις χρειάζεται πραγματικά ο εκτυπωτής.
• Η απόσταση Z αντιστοιχεί στο υλικό και στο ύψος στρώσης.
• Η διεπιφάνεια υποστήριξης είναι ενεργοποιημένη στις σημαντικές κάτω επιφάνειες.
• Στην προεπισκόπηση των στρώσεων δεν υπάρχει κανένα σημείο όπου η εκτύπωση ξεκινά στο κενό.
• Οι υποστηρίξεις θα μπορούν να πιαστούν και να αφαιρεθούν με εργαλείο μετά την εκτύπωση.
• Σε ακριβή ή μεγάλης διάρκειας εκτύπωση, δοκίμασα το κρίσιμο τμήμα.

Συμπέρασμα

Οι υποστηρίξεις δεν αποτελούν ένδειξη κακού μοντέλου. Είναι ένα εργαλείο που επιτρέπει την εκτύπωση σχημάτων τα οποία διαφορετικά ένας εκτυπωτής FDM δεν θα μπορούσε να διαχειριστεί. Τα καλύτερα αποτελέσματα, όμως, προκύπτουν από τον συνδυασμό σωστού προσανατολισμού του μοντέλου, λογικής ποσότητας υποστηρίξεων, σωστά ρυθμισμένης απόστασης και ελέγχου της προεπισκόπησης των στρώσεων.

Ξεκινήστε με έναν απλό κανόνα: χρησιμοποιείτε υποστηρίξεις μόνο εκεί όπου το πλαστικό δεν έχει στήριξη από κάτω και σκέφτεστε πάντα πώς θα τις αφαιρέσετε μετά την εκτύπωση. Όσο καλύτερα το λύσετε στον slicer, τόσο λιγότερη δουλειά θα χρειαστεί το έτοιμο εκτύπωμα.