Какова максимальная скорость вашего 3D принтера

Изучая технические характеристики различных 3D принтеров, я заметил, что нигде почти не указывается наглядно и понятно, с какой же скоростью может печатать данный принтер. А ведь это, на мой взгляд, одна из наиболее важных его характеристик, если не самая важная.

Да, часто можно увидеть в описании принтера характеристику скорости печати в мм/с. Например для популярного принтера Creality Ender 3 этот параметр заявляется равным 180 мм/с. Что же можно понять о скорости данного принтера, ознакомившись с этим параметром? По сути немного. Данный параметр означает лишь, с какой скоростью может перемещаться печатающая головка принтера.

Но задача 3D принтера воплотить в материале вашу 3D модель, а не максимально быстро возить головой, не так ли. Кстати, в популярном слайсере Cura в профиле для принтера Ender 3 по умолчанию установлена скорость 60 мм/с, что далеко не 180.

Часто можно увидеть сравнения наиболее популярных конструкций, таких как “дрыго-стол”, куб или дельта. Много споров какая из них наиболее быстрая. Также часто можно увидеть обсуждения таких параметров как ускорения и джерки. Но все это тоже относится к перемещениям печатающей головки принтера, а не производительности принтера в целом.

Чем же определяется реальная скорость 3D принтера?

По моему, ответ на поверхности. Тем как быстро принтер может выдавливать пластик (или любой другой материал, если говорить вообще о технологии), т.е. производительностью его экструдера.Нас, как пользователей, прежде всего интересует как быстро принтер может преобразовать пруток пластика в нужную форму вашей 3D модели.Очевидно что в таком случае скорость принтера должна определяться объемом пластика, который он может выдавливать за единицу времени.

Именно производительность экструдера, на сегодняшний момент, и по моему скромному мнению, является узким местом в скорости 3D печати.Конечно же скорость перемещения печатной головки, и все связанные с этим параметры, важны. Но если принтер будет быстро перемещать сопло, и при этом не сможет выдавливать нужное количество пластика, то ничего хорошего в результате не получится.И да, мне не понятно, почему значение производительности экструдера почти никогда нельзя увидеть в технических характеристиках принтера.

Как определить, насколько быстро может печатать ваш принтер?

Давайте рассмотрим на примере принтера Ender 3. Попробуем определить производительность его экструдера.

Я сделал простую 3D модель - квадрат со сторонами 5 см и высотой 1 мм. В параметрах слайсера я установил скорость 10 мм/с и ширину линии 1 мм.

Конечно, нужно отметить, что объем выдавливаемого пластика (именно это нас интересует), который сможет обеспечить экструдер, будет зависеть от типа пластика, температуры и диаметра сопла. Я использовал в тестах пластик PETG, установив в слайсере температуру 235 градусов. Сопло стандартное для Ender 3 диаметром 0.4 мм.

Я сделал несколько тестовых печатей, поигравшись с параметром “Высота слоя”. Начал со значения 0.5 мм, и для каждой следующей печати увеличивал его на 0.6. Нетрудно подсчитать, что при высоте слоя 0.5 мм, скорости 10 мм/с и ширине линии 1 мм объем выдавливаемого пластика составляет 5 мм3/с. Это, собственно, и есть реальная скорость принтера.

В процессе печати наблюдал за поведением шестерни фидера. На слоях толщиной 0.5 и 0.6 мм все было в порядке, принтер успешно напечатал модель.На слое 0.7 мм все тоже было хорошо, я заметил всего лишь 2 или 3 прощелкивания мотора фидера. На результате печати этих моментов не увидел.Но вот на слое 0.8 все кардинально изменилось. Экструдер уже не справлялся в подачей такого объема пластика. Прощелкивания экструдера стали регулярными, что хорошо заметно на напечатанной модели. Я не стал мучать принтер с этой настройкой и прервал печать.

Таким образом максимальная высота слоя, на которой принтер мог печатать с приемлемым качеством - это 0.7 мм. Округлим в меньшую сторону до ближайшего “магического числа” - 0.68 мм. Это означает, что максимальная производительность экструдера (читай - скорость принтера) составляет 6.8 мм3/с.

Для большей наглядности, можно перевести это значение в см3/час - это будет 6.8 мм3/с * 60 с * 60 мин / 1000, что составит 24.48 см3/час (можно округлить до 25 см3/час). Это можно представить, например, как куб со стороной 5 см и высотой 1 см (естественно со 100% заполнением).

Что на практике дает знание этого значения?

Во первых, это может быть объективным параметром для сравнения реальной скорости различных принтеров (в том числе, принтеров разных конструкций).

Кроме того, зная производительность экструдера, мы можем осознанно оперировать такими параметрами печати (в слайсере) как “Высота слоя”, “Ширина линии” и “Скорость печати в мм/с” для достижения минимального времени печати вашей модели (сохраняя качество).

Например, зная, что для Ender 3 в стандартной комплектации производительность экструдера составляет 6.8 мм3/с, мы можем определить максимальную скорость, на которой имеет смысл печатать со стандартными параметрами высоты слоя 0.2 и ширины линии 0.4. Эта скорость определяется как 6.8 / 0.2 / 0.4 = 85 мм/с. Что близко к значению по умолчанию в 60 мм/с (с некоторым запасом), которое задано в слайсере Cura.

Это совпадает с моими наблюдениями, которые я делал, печатая до этого эксперимента. Несложные модели у меня печатались нормально на скорости до 90 мм/с. Другой пример - если мы уменьшим толщину слоя до 0.12 мм, то скорость очевидно, можно будет увеличить до 6.8 / 0.12 / 0.4 = 141 мм/с.

Для слоя 0.1 максимальная расчетная скорость будет 170 мм/с, что близко к заявляемой максимальной скорости (180 мм/с) производителя принтера.