Esferas de impressão 3D: como fazer

Esferas de impressão 3D ou objetos esféricos podem ser um desafio. Continue lendo para obter algumas dicas para melhorar a qualidade de impressão de esferas impressas em 3D!

As impressoras 3D de modelagem de deposição fundida (FDM) funcionam movendo um bico pelos eixos X, Y e Z para extrudar o filamento em locais específicos e criar gradualmente uma peça em camadas. Embora a impressão FDM possa ser muito vantajosa em alguns aspectos, incluindo sua acessibilidade para iniciantes, o processo camada por camada tem suas limitações.

Uma desvantagem notável das impressoras 3D FDM é que elas podem produzir “degraus” em curvas que cruzam o eixo Z. Outros aspectos do processo de impressão também podem limitar a qualidade de impressão, como costura em Z, extrusão inconsistente e muito mais.

Em particular, as esferas são uma das formas geométricas mais difíceis de imprimir em 3D porque estão mais sujeitas a linhas de degraus, requerem suportes se impressas inteiras e a superfície lisa e curva significa que não há onde se esconder de outros defeitos de impressão. Eles podem resultar em um acabamento superficial mais áspero do que o normal e, se for uma peça de exibição, como um modelo esférico da lua, é improvável que seja o que você está buscando.

Imprimir uma esfera em camadas nunca será perfeito, mas existem algumas maneiras de minimizar defeitos e obter um acabamento o mais limpo possível. Neste artigo, veremos algumas dicas para esferas de impressão 3D.

Projetar

O primeiro passo para imprimir uma esfera é projetá-la corretamente, e há realmente duas maneiras de fazer isso: dividi-la em duas ou mantê-la como um único corpo. Dividir uma forma esférica em hemisférios tornará muito mais fácil imprimir e eliminará a necessidade de suportes, mas aumentará o tempo de pós-processamento quando você precisar colá-la novamente. (Se o seu modelo for muito pequeno, pode não ser necessário dividi-lo, desde que ele grude na cama.)

Se sua forma esférica fizer parte de um design maior, considere projetar a peça a ser impressa separadamente e recolocada posteriormente, permitindo que você dê à esfera a atenção necessária para o sucesso. Como alternativa, você pode deixar a forma esférica em seu modelo, mas pense cuidadosamente sobre a orientação quando chegar a hora de cortá-la.

Dividir seu objeto esférico em duas partes é simples. Primeiro, abra seu programa de design 3D favorito e encontre o ponto central do objeto esférico. Em seguida, use uma ferramenta de divisão (plano ou esboço 2D) para dividir o modelo em duas partes. Por fim, exporte cada peça individualmente para ser impressa separadamente. É melhor imprimir os hemisférios um de cada vez para evitar problemas de retração à medida que o bico se move entre cada peça.

Se você estiver deixando a forma esférica como um corpo, nenhuma preparação especial do projeto será necessária. Basta exportar o modelo como de costume, mas saiba que você terá que lidar com as saliências na parte inferior da esfera em seu fatiador. Nesta nota, vamos passar para as configurações do fatiador!

Cortar

Fatiar seu modelo é a próxima etapa vital na impressão de esferas, embora o ajuste nas configurações do fatiador seja a chave para qualquer impressão bem-sucedida. Uma impressão melhor e mais suave logo após a impressão significará menos lixamento e pós-processamento posterior.

Altura da camada

Uma configuração muito genérica, mas útil, para imprimir esferas de aparência mais suave é usar uma altura de camada menor. Simplificando, uma resolução mais alta significa degraus de escada menos aparentes, pois mais camadas são usadas para construir a curva. Embora isso aumente o tempo de impressão devido às camadas adicionais necessárias para atingir a mesma altura, a superfície mais lisa de um ajuste de configurações tão simples valerá a pena!

Detalhes mais finos e velocidades de impressão rápidas também podem ser alcançados com recursos como a altura da camada adaptável do Cura; Essa configuração também está disponível em outras segmentações de dados, embora talvez com um nome diferente. Simplificando, esse recurso altera a altura da camada de forma variável em todo o modelo fatiado para que as peças com menos detalhes sejam impressas com camadas mais grossas e rápidas, enquanto as peças com detalhes finos tenham camadas mais finas. Isso é especialmente útil para esferas, pois fará uma transição suave entre as alturas das camadas, levando a uma aparência natural e mais arredondada com menos degraus.

Suporta

Uma parte fundamental da impressão de uma esfera são os suportes. Teoricamente, uma esfera perfeita só toca a placa de impressão em um ponto, para que sua impressão possa rolar sem estruturas extras para mantê-la no lugar! As impressoras 3D não podem imprimir no ar, então a base alargada de uma esfera precisa de estruturas de suporte para que a esfera seja impressa. Se você dividiu o modelo ao meio, evita essa necessidade, pois cada hemisfério pode ser impresso em sua base plana.

Os suportes podem deixar marcas ou uma superfície áspera quando o material de suporte é removido. Para minimizar o impacto na superfície de sua esfera, tente aumentar a distância entre o material de suporte e a saliência. (As configurações relevantes no Cura são “Suporte à distância Z” e “Suporte à distância X / Y”.) Outra ideia que um usuário sugeriu é usar uma camada de pele entre o material de suporte e a saliência.

Usar uma jangada ou aba também pode ser uma boa ideia para fornecer ainda mais adesão ao leito para sua parte esférica. Jangadas e abas circundam as estruturas de suporte e a área da esfera que toca a placa de construção para mantê-las aterradas no leito. Isso é importante porque, sem uma aba ou jangada, as estruturas de suporte podem cair no meio da impressão!

Preenchimento & Conchas

O preenchimento e as conchas são a maior parte da impressão, pois representam o preenchimento interno e a superfície externa (camadas superior e inferior e paredes), respectivamente. O preenchimento e o número de cascas são menos importantes para a aparência da superfície de uma esfera, mas devem ser definidos de acordo com a finalidade da peça. Por exemplo, essas configurações podem afetar a forma como a luz viaja através de um objeto, o que é útil se você estiver imprimindo algo como uma lâmpada lunar.

Para preenchimento, a menos que a peça precise da resistência das estruturas internas, você pode usar uma densidade de preenchimento menor do que o normal. Isso evitará qualquer risco de sangramento do padrão de preenchimento através da parede. Uma densidade de preenchimento mais baixa também significa menos tempo de impressão.

Se você deseja um certo nível de transparência, tente usar um número menor de conchas (cerca de duas). Dito isso, considere que poucas conchas junto com preenchimento muito baixo podem resultar em flacidez onde os vazios do preenchimento encontram as conchas. Para evitar isso, considere usar três ou mais cascas quando a densidade de preenchimento for de cerca de 10% ou menos. E se você procura uma superfície de aparência sólida e uma parte mais resistente, aumente o número de conchas.

Para esferas, independentemente de sua finalidade, sempre mantenha o número de camadas de parede igual ao número de camadas superior e inferior. Isso porque, se um número for maior que o outro, a esfera não terá um peso uniforme.

Outras recomendações de segmentação de dados

Se sua parte esférica não for uma esfera simples, você também precisará pensar na orientação da peça. Se você não conseguir dividir a peça em duas, haverá um suporte significativo necessário na metade inferior, portanto, lembre-se de que qualquer detalhe pode ser danificado pela remoção do suporte. Se sua esfera fizer parte de um modelo maior, tente posicionar o modelo para minimizar o suporte necessário na própria esfera.

Nossa última recomendação de configuração de fatiador é usar o modo vaso ou espiral, desde que seu objeto esférico não precise ser forte. O modo vaso imprime apenas o perímetro de um objeto em uma formação espiral, tornando-o ideal para cilindros e outras formas redondas que se destinam a ser ocas. Isso reduzirá o consumo de material e o tempo de impressão, permitindo a passagem da luz (já que não há preenchimento). Apenas certifique-se de não se esquecer de ativar os suportes, caso contrário, a impressão pode falhar.

Impressão

Não há muito o que discutir quando se trata da impressão real de seu objeto esférico, mas antes de iniciar a impressão, verifique a manutenção regular de sua impressora. Isso significa ver se suas correias, bico, cama e muito mais estão funcionando corretamente.

Para garantir que sua forma esférica não se transforme em mais um ovo, certifique-se de apertar os cintos nos eixos X e Y. Correias soltas podem dar ao seu cabeçote de impressão ou cama mais folga para mudar, então um círculo perfeito começa a parecer um pouco oval.

Não se esqueça de certificar-se de que seu bico esteja limpo e limpo, pois um bico parcialmente (ou completamente) entupido pode causar extrusão inconsistente e piorar a qualidade da superfície. E como acontece com qualquer impressão, lembre-se de nivelar sua cama antes de começar a imprimir, para que a primeira camada fique bem uniforme.

Finalmente, considere imprimir seu objeto esférico em um material como ABS. Enquanto outros materiais como o PLA devem imprimir com uma taxa de sucesso semelhante, o ABS tem uma opção fácil para suavização de camadas, portanto, o resultado final pode ser mais impressionante. Se você tiver uma impressora de extrusão dupla, tente imprimir qualquer material de suporte em um material solúvel como o PVA, pois isso evitará danos à superfície causados pela remoção do suporte.

Pós-processamento

Por fim, para pós-processar sua esfera, você deve tentar suavizar as linhas visíveis da camada. Felizmente, existem muitas técnicas de pós-processamento, dependendo da impressão, material, equipamento e nível de experiência. Algumas boas opções para esferas incluem lixar, usar solvente, polir e revestir.

O primeiro passo que você deve dar é remover qualquer material de suporte de sua impressão. Com cuidado, use uma faca para remover os últimos restos de suportes presos ao modelo. Se você imprimiu seu modelo em duas partes, talvez não tenha suportes para remover, mas use um agente de ligação como supercola ou uma caneta 3D para unir os hemisférios. Seja o mais perfeito possível ao alinhar as metades para uma transição uniforme.

Em seguida, lixe seu modelo com uma lixa começando de um grão baixo (mais áspero) para um grão alto (mais fino). Se você colou duas peças semiesféricas, certifique-se de suavizar a transição entre elas e lixar todas as áreas da esfera uniformemente para obter o melhor acabamento superficial.

Você pode adicionar um acabamento liso e brilhante ao seu modelo usando um solvente, como acetona, se você imprimiu seu modelo em ABS. Um solvente funciona derretendo levemente a superfície para misturar as camadas e remover as linhas visíveis. Se você imprimiu sua peça em PLA, pode usar um revestimento epóxi, como o XTC-3D, para alisar e finalizar seu objeto.

Finalmente, você pode polir, pintar ou revestir seu modelo para dar os toques finais. Pintar sua esfera pode encobrir quaisquer defeitos finais no objeto, adicionar ou enfatizar detalhes ou mudar a cor. Para um brilho brilhante, tente usar uma ferramenta rotativa como uma Dremel para girar uma substância de polimento em alta velocidade, ou o polimento manual também funciona.

E é assim que se imprime um objeto esférico que ficará ótimo em qualquer lugar!

Este artigo foi inicialmente publicado por All3DP.