3D-печать колец из воска на FDM-принтере для последующей отливки из металла

Возникла необходимость напечатать кольцо из воска для демонстрации ювелирам, что это вообще возможно сделать качественно на FDM-принтере.

Для печати был выбран единственный известный нам воск Wax3D российского производства от Filamentarno!

Довольно сложную 3D-модель кольца нашли на ресурсе Thingiverse.com автора MakeALot. Скачать можно тут https://www.thingiverse.com/thing:7354

Вообще, это браслет, который превращается в кольцо, если модель уменьшить до нужного размера.

Кстати, там есть файл исходник в формате OpenScad, который можно редактировать и сделать свое оригинальное кольцо, если вы захотите разбираться с кодом.

Тут виден код, который генерирует эту 3D-модель. Изменяя параметры можно менять форму или переделать модель по-своему, добавляя новые команды.

Сразу к вопросу - а можно ли печатать на FDM-принтере крупные изделия из воска? Да, некоторые результаты мы уже выкладывали тут:

https://3dtoday.ru/we-print/bolt-iz-voska

https://3dtoday.ru/we-print/patrubok-iz-voska

При печати же мелких изделий из воска, мы столкнулись с разными проблемами и делимся с читателями интересными замечаниями по путям их решения, а также некоторыми важными настройками, которые могут подойти к любому 3D-принтеру.

Саму модель браслета/кольца мы уменьшили до диаметра в 21 мм - как обычное кольцо. Поэтому вертикальные элементы получились очень мелкими с минимальной толщиной всего в 0.9 мм!

Нужно было точно подобрать температуру печати воском с точностью +-2 градуса.

Можно печатать начиная с температуры 95°С, но в этом случае выходящий из сопла воск будет густоват и мелкие вертикальные элементы при печати будут раскачиваться, увлекаясь за соплом, т.к. они тоже мягкие, что приведет к резкому ухудшению качества печати.

В нашем кольце как раз было множество вертикальных элементов, которые должны быть идеально пропечатаны. Поэтому, мы подобрали оптимальную температуру в 105°С, когда расплавленный воск выходит легко, но не настолько сильно, чтобы подтекать из сопла. Если поднять температуру выше - до 110°С, то на детали начнут появляться тонкие волоски из воска, что ухудшит ее вид и потребует дополнительного время на ее обработку.

Другой проблемой было то, что множество вертикальных элементов, должны были печататься с откатом подачи (ретракт). Оказалось, что обычный ретракт с подъемом сопла на некоторую высоту этого кольца противопоказан, т.к. резко ухудшал качество печати. Поэтому, мы оставили только сам откат прутка на минимальную длину от 0.1 мм до 0.5 мм без подъема сопла.

Некоторые настройки в программе подготовки 3D-моделей к 3D-печати Cura.

При печати использовалось сопло диаметром 0.5 мм, слой 0.1 и 0.04 мм.

Как известно, в FDM-печати оптимальной толщиной слоя является 2/3 от диаметра сопла, значит нужно было бы использовать слой около 0.3 мм. Если делать слой тоньше, то могут появляться различные артефакты.

Если хочется тонкий слой для повышения качества печати, то обычно рекомендуется менять сопло на другое, меньшего диаметра. Естественно, при этом возрастает и время печати. У нас было такое сопло диаметром 0.25 мм. Но, поскольку хотелось напечатать побыстрее, то мы решили начать печатать с диаметра 0.5 мм, и заодно посмотреть, какое будет качество.

Итак, результаты печати кольца воском.

Печать соплом диаметром 0.5 мм, слой 0.1 мм.

Результат совсем не идеальный.

Уменьшаем высоту слоя. Печать соплом диаметром 0.5 мм, слоем 0.04 мм.

Качество поверхности улучшилось, но есть артефакты, портящие весь результат.

Артефакты появляются из-за слишком тонкого слоя для этого диаметра сопла. Обращаем внимание, что все кольцо состоит из множества наклонных элементов. На наклонах тут больше всего проблем.

Переходим на сопло меньшего диаметра 0.25 мм, слой 0.1 мм.

Качество поверхности улучшилось, но мелкие артефакты все еще есть. В местах перехода сопла с места на место остается небольшой наплыв, который превращается в шов по вертикали. Таких переходов огромное количество, и меняя настройки для швов, можно повысить качество печати.

Меняем настройки для швов в слайсере.

Сопло диаметром 0.25 мм, слой 0.1 мм.

Результат отличный!

Да, изделия сложной геометрии из воска можно печатать соплом 0.25 мм, слоем 0.1 мм с очень хорошим качеством.

К сожалению, при дальнейшем уменьшении высоты слоя до 0.04 мм количество артефактов резко возрастает для данной сложной модели.

Поэтому, мы взяли другую модель кольца попроще, где нет отдельных и сильно наклонных элементов.

Модель с ресурса Printables автора 3D_CNC. Скачать можно тут https://www.printables.com/model/133544-knurl-ring-multiple-sizes-f3d-file

Печать соплом 0.25 мм, слой 0.04 мм.

Вот это результат!

Столь тонкий слой 0.04 мм дает максимальное качество поверхности.

Разглядеть слои на глаз практически не возможно.

Конечно, FDM 3D-печать воском не заменит ювелирам печать на фотополимерных принтерах, однако наверняка найдется множество не слишком сложных форм изделий, которые будет возможно напечатать так, как мы продемонстрировали.

Если вам показалось, что печатать воском на FDM 3D-принтере легко, то это не совсем так. Понадобилось напечатать много колец, пока подбирались идеальные параметры печати. Зато теперь, эти параметры можно применить ко всем кольцам любых конфигураций, получая аналогичное качество.

Кроме того, если ваш принтер не умеет печатать мягкими материалами, то и с воском он не справится.

Для печати воском мы использовали 3D-принтер Faberant Cube.

P.S.

Сразу ответим на часто возникающий вопрос - о применении данного воска для изготовления свечей нам ничего не известно.

Назначение этого воска - 3D-печать мастер-моделей для последующего изготовления изделий из металлов путем литья металлов по выплавляемым восковым моделям. Как это выглядит можете поискать на сайте производителя воска Filamentarno!