Сага об испытаниях, или Как я тестировал SolidFilament

Для кого-то утро начинается со звонка будильника. Для меня же данное конкретное утро началось с заполошного «ку-ку» СМСки:

Если бы не полученное за десять дней до этого СМС email-письма с сообщением о том, что в компании Top3DShop мою заявку выбрали для передачи на тестирование пластика SolidFilament, то ни за что не удалось бы догадаться, что это – доставка долгожданной пробной катушки. Впрочем, и даже зная о предстоящей доставке, было бы сложно понять, что это она, если бы таких доставок ожидалось несколько: в сообщении никакой информации ни об отправителе, ни о товаре, а номер заказа для отслеживания посылки мне заранее не сообщали. Правда, слова «na summu 0 rub» несколько обнадеживали: что бы там ни было – платить за это не потребуется. :)

Напрягало только указанное время доставки: с 12 до 18: похоже, в Яндексовском «Стриже» считают, что граждане у нас в стране в это время не работают, а сидят дома. Курьер перезвонил через пару часов после СМС и узнав, что в указанное время по домашнему адресу заказ я принять не смогу (я спросил – могут ли перенести доставку на рабочий адрес, большинство курьеров, у кого приходилось ранее заказывать доставку, обычно легко на это соглашаются, благо оба адреса расположены возле одной и той же станции метро), был очень недоволен. На возражение, что мне была обещана возможность согласовать с курьером время доставки, ответил, что мол это время выбирает отправитель, и в заключение бросил фразу – мол, завтра разбирайтесь с другим экипажем.

Таким образом, «первый блин получился комом». Правда, на следующий день воспоследовало аналогичное новое СМС, и новый курьер обещал доставку уже по требуемому рабочему адресу – то есть в школу, где функционирует наш маленький учебный 3D-центр. Так что в пятницу 6 декабря катушка с оранжевым пластиком SolidFilament PLA уже была у меня в руках. Можно было начинать испытания.

Первое – это, конечно, внешний осмотр. Пластик поставляется в аккуратной картонной коробке с прорезью, через которую можно увидеть цвет нити; сама коробка «нонеймовая», фирменных логотипов не ней нет, кроме лого компании Top3DShop на скотче, которым к коробке были прикреплены документы для доставки. Катушка удобная, достаточно компактная для килограммовой, продуманы даже отверстия для закрепления нити на время хранения: они овальные, а не круглые, как обычно, так что имеющую определенную жесткость нить легче через них продевать. Катушка запаяна в герметичном пакете с вложенным в него силикагелем. Сам пластик имеет красивый оранжевый цвет и полупрозрачен. Первый отрезок нити (примерно в метр длиной) оказался сильно неровным, нить изогнута волнами, но далее пластик ровный, явных отклонений диаметра нити не замечено.

Второй вопрос – как проводить тестирование? После некоторых раздумий я решил не «зацикливаться» на традиционных в таких ситуациях «тестовых кубиках» и многократной печати для сравнения поведения филамента в разных режимах: во-первых, об этом наверняка напишут авторы других обзоров, а во-вторых, меня интересовало главным образом одно: насколько данный пластик будет пригоден для суровых условий его использования в российской школе?

Для этого был подготовлен ряд 3D-моделей – как чисто тестовых («крест» для проверки адгезии к рабочему столу при усадке; панель с поддержками для выяснения, насколько легко эти поддержки удастся отделить; тонкостенная полусфера с прорезными буквами для определения количества «волос», которые при печати обычно оставляет «классический» используемый нами пластик PLA из состава поставки расходных материалов вместе с принтерами в школу), так и «художественных»: тестовый робот из комплекта «экзамплов» к слайсеру Cura, самодельная спиральная модель-вывеска и скачанная здесь же, с сайта 3Dtoday.ru ажурная новогодняя мышка (предназначенная, кстати, для фотополимерной печати, так что было очень любопытно проверить – как с такой моделью справится принтер FDM).

Модели для испытаний

1) Новогодняя мышка (рис. 1)

Скачана с сайта 3dtoday.ru, позволит проверить степень проседания выдавленного пластика при печати без поддержек.

2) UltimakerRobot (рис. 2)

«Примерная» модель из комплекта слайсера Cura, один из любимых объектов для измывательств со стороны начинающих 3D-печатников. :)

3) Пустотелая полусфера с буквами

Печать без поддержек, имеет прорезные буквы «X», «Y» и «Z»

4) Тонкий крест (рис. 4)

Плоский тонкий крест размерами почти во весь рабочий стол с толщиной 1 мм – позволит выявить степень усадки пластика по степени отрыва от поверхности рабочего стола. Печать – без каких-либо дополнений в виде рафта или брима (каймы).

5) Скоба (рис. 5)

Простейшая модель, которая позволит выяснить, насколько легко отделяются поддержки, а затем послужит образцом для тестирования пластика на излом.

6) Спиральная пружина с баннером, созданная в качестве «рекламной вывески» (рис. 6)

Суть испытания заключалась в том, чтобы на одном и том же принтере (Hephestos – «клон» всем известной Prusa, – рис. 7) напечатать указанные модели как обычным пластиком PLA, так и тестируемым, и визуально сравнить результаты.

Параметры печати: толщина слоя 0,1 мм, температура сопла 210 градусов , рабочий стол без подогрева. (Температурные параметры указаны на этикетке на упаковочной коробке – рис. 8.) Адгезия к стеклянной подложке рабочего стола обеспечивается при помощи клей-карандаша «Комус» (как рекомендовал один из авторов поста здесь, на 3Dtoday.ru), чего при распечатке «штатным» пластиком PLA было в большинстве случаев достаточно.

1. Полусфера

На фото рис. 9 приведена модель, напечатанная обычным пластиком PLA, поставлявшимся в школу вместе с принтерами (слева – в процессе печати, справа – после ее окончания). Печать производилась без поддержек и без каймы. Видно довольно большое количество «волос» из-за недостаточного ретракта и «обвал» пластика в нижней части буквы «Z». При печати тестируемым пластиком картина получается практически аналогичная (рис. 10).

Для сравнения на рис. 11 показаны обе напечатанные модели.

2. Крест

При печати «штатным» пластиком обнаруживаем значительное искажение формы детали за счет усадки с отрывом концов креста от рабочего стола (рис. 12, а, б). Для тестируемого пластика картина аналогичная (рис. 13, а, б).

3. Тест поддержек и излома

Рис. 14, а

«Штатный» пластик дал достаточно большое количество «волос» между стойками поддержек (рис. 14, а, – что, впрочем, в данном случае не так важно). Для отделения поддержек потребовались некоторые усилия, а на нижней поверхности детали остались явные следы после их удаления (рис. 14, б).

Чтобы сломать напечатанную деталь, потребовались значительные усилия, при этом сначала происходил пластичный изгиб, и только при значительном изгибе появилась трещина и начался разрыв слоев (рис. 15).

Для испытываемого пластика картина при печати поддержек и состояние поверхности детали после их удаления в целом аналогичны (рис. 16, а, б), но поддержки отделять было существенно легче. А вот при испытании на излом сломать деталь оказалось очень легко: пластик SolidFilament оказался в напечатанной модели очень хрупким (хотя по самой нити это не заметно): отлом – даже поперек слоев – получился чистым, в виде скола, при этом разлом произошел не только в месте изгиба, но отломилась и ножка, на которую пришлась лишь часть усилия (рис. 17).

4. Тестовый робот

Робот печатался без поддержек (требуемые опоры для «рук» уже изначально присутствуют в модели). В обоих случаях результат получился вполне удовлетворительным несмотря на наличие некоторого количества «волос» (рис. 18).

5. Спиральная «вывеска»

Данная модель создавалась в качестве своеобразной «рекламы» школьного 3D-центра с использованием параметрической спирали. Печать производилась с поддержками, которые затем извлекались из внутренней части модели и из пространства между витками. Как и в случае с роботом, результат воплощения модели в обоих вариантах пластика выглядит вполне удовлетворительно (рис. 19 – детали, очищенные от поддержек; рис. 20 – только что напечатанная модель с поддержками). Усилия, потребовавшиеся для удаления поддержек, в обоих случаях оказались сопоставимыми.

6. Новогодняя ажурная мышка

Данная модель предназначалась, как это указано в сопроводительном ее описании, для фотолитографической печати. Тем не менее и FDM-принтер (даже такой простой, как Prusa – Hephestos) справился с ее печатью практически на отлично, даже безо всяких поддержек. Результат для обоих видов пластика – «штатного» белого PLA и тестируемого оранжевого SolidFilament’а практически одинаков (хотя на рис. 21 «волос» вроде бы больше на оранжевой модельке, на белой их было столько же – просто за время между ее распечатыванием и фотографированием данной новогодней парочки часть «волос» несколько пообтерлась).

Таким образом, в целом можно отметить следующее: тестируемый пластик SolidFilament по своим потребительским качествам практически эквивалентен обычному PLA, однако нужно принимать во внимание его существенно более высокую хрупкость. Вместе с тем, полупрозрачность SolidFilament’а является его существенным отличием – он будет особенно хорош в качестве аналога PETG или SBS «стекол», в отличие от них позволяя использовать 3D-принтер с обычным холодным рабочим столом.

Ну и, кроме того, в школе наконец-то в кои то веки появился новый пластик – не белый, молочный или «древесный», а цветной и к тому же такого красивого оттенка. :) Дети рады, - а это самое главное…