Последние несколько лет мы наблюдаем сильную конкуренцию в области многоцветной 3D-печати. Само направление не такое уж и новое, но толчок к быстрому развитию оно получило совсем недавно, а результатом стали разные автоматизированные решения, о которых и поговорим в этой статье.
P2S — представитель «классической» спарки одноэкструдерного 3D-принтера и системы автоматической смены филамента (AMS), по крайней мере в комплектации Combo. Сама идея систем управления филаментами существует достаточно давно, в основном ее продвигала и продолжает продвигать чешская компания Prusa Research, но пика популярности концепция достигла именно благодаря Bambu Lab. Все 3D-принтеры этой компании совместимы с системами автоматической смены филаментов, а конкретно P2S заточен под второе поколение — AMS 2 Pro или AMS HT.
Сам Bambu Lab P2S — модернизированная версия P1S, ставшего излюбленной рабочей лошадкой во многих студиях 3D-печати и частных мастерских. Секрет успеха кроется в хорошем качестве и высокой производительности без избыточной функциональности. Некоторые модные «фишки» вроде калибровочных лидаров на тогда еще флагманских 3D-принтерах линейки X оказались по большому счету не нужны, так что со среднебюджетной линейки P их убрали, оставив только самое необходимое. Когда компания выпустила новые флагманы линейки H, к которым мы еще вернемся, P1S модернизировали путем трансплантации некоторых решений, и в итоге получили P2S.
Из новых флагманов в P2S перекочевал более точный и мощный сервопривод подающего механизма. Крепления хотэндов переделали, сделав замену более быстрой и удобной. Подача расплава отслеживается вихревым датчиком, при этом имеется система машинного зрения, выявляющая сбои построения в режиме реального времени. Новый дисплей получил более мощный процессор и обновленный пользовательский интерфейс, а разрешение вебкамеры повысили с 720p до 1080p.
Термокамеру сделали охлаждаемой. Звучит странно, но определенная логика здесь есть: при работе с сильно усаживающимися полимерами вроде акрилонитрилстиролакрилата (ABS) или акрилонитрилстиролакрилата (ASA) камера будет прогреваться, а вот при 3D-печати легкоплавким полилактидом (PLA) можно включить вентиляцию забортным воздухом. Можно, конечно, просто открыть дверцу, но представьте, что это один из десятков, а то и сотен 3D-принтеров в составе фермы, и у половины у них болтаются распахнутые дверцы, мешая операторам передвигаться в тесном пространстве и обслуживать соседние машины. Здесь такой проблемы нет, все сделано аккуратно.
Ваша заявка принята
В комплектации Combo аппарат идет в паре с системой автоматической смены второго поколения AMS 2 Pro. Каждый модуль принимает до четырех катушек с возможностью параллельного подключения до четырех модулей и шестнадцати филаментов. Главное отличие от оригинальной AMS — подогреваемые отсеки, позволяющие просушивать филаменты перед 3D-печатью, что мы настоятельно рекомендуем делать всегда. Как вариант, вместо модуля для многоцветной 3D-печати можно подключить сушилку AMS HT на одну катушку. По сути, это то же самое, только с прогревом до 90°С максимум вместо 80°С и на один филамент вместо четырех.
Компания Flashforge решила максимально упростить концепцию автоматической смены филамента ради повышения ценовой доступности. Фирменный вариант IFS (Intelligent Filament System) уже не модульный, а интегрированный: катушки размещаются прямо на 3D-принтере, на боковых креплениях, а филаменты подаются в компактный коллектор, отвечающий за переключение с одного материала на другой. Этот подход более близок к системам MMU от Prusa Research, но имеет свои недостатки: катушки никак не защищены от пыли и влаги, да и расширение системы не предусмотрено, так что придется ограничиваться четырьмя материалами максимум.
Основой системы служит 3D-принтер Flashforge Adventurer 5M, выпущенный осенью 2023 года в ответ на скоростные аппараты от Bambu Lab. 3D-принтер построен на цельнометаллической раме и популярной кинематике CoreXY и использует алгоритмы активного гашения вибраций (Input Shaping), обеспечивающие максимальную скорость позиционирования на уровне 600 мм/с с ускорениями до 20 м/с^2. Практическая максимальная скорость 3D-печати — где-то в районе 300 мм/с. Калибровка выполняется автоматически, с построением карты высот. При сильном перекосе столика, когда автоматика не справляется, доступна возможность ручной юстировки.
В стандартной комплектации 3D-принтер поставляется с открытым рабочим объемом, так что подходит в основном для работы с пластиками без сильной усадки — полилактидом (PLA), полиэтилентерефталатгликолем (PETG). Тем не менее, камеру можно закрыть с помощью специального набора, включающего колпак, прозрачные боковые панели и дверцу.
Ваша заявка принята
В такой конфигурации можно печатать уже акрилонитрилбутадиенстиролом (ABS), полиамидами (нейлонами) и другими полимерами с высокой усадкой, но с температурой экструзии не выше 280°С. Хотэнд переваривает до 32 мм^3/c и в принципе может работать с угле- и стеклонаполненными композитами, если позволяет температура плавления полимерной основы. Сопла, конечно, в таких случаях необходимо менять на износостойкие, например из закаленной стали, так как абразивные волоконные добавки быстро съедают латунь.
Технические характеристики 3D-принтера Flashforge AD5X:
Количество экструдеров: 1
Максимальное количество филаментов: 4
Размер области построения: 220х220х220 мм
Диаметр сопла: 0,4 мм (стандартный), 0,25, 0,6, 0,8 мм (опциональные)
Максимальная скорость позиционирования: 600 мм/с
Максимальная скорость печати: 300 мм/с
Максимальные ускорения: 20 м/c^2
Максимальная температура экструдера: 280°С
Максимальная температура столика: 110°C
Столик: съемный гибкий с полиэфиримидным адгезионным покрытием
Калибровка: автоматическая
Датчик филамента: есть
Функция сохранения: есть
Вебкамера: опциональная
Дисплей: 4,3-дюймовый цветной сенсорный
Программное обеспечение: Orca-Flashforge, FlashPrint 5, PrusaSlicer, Cura и другие слайсеры
Компания Snapmaker пошла принципиально другим путем. Это предприятие изначально обрело известность модульными многофункциональными устройствами, которые могут выполнять роль 3D-принтеров, лазерных граверов и фрезеров, в зависимости от используемых насадок. Потом появился первый «чистый» 3D-принтер J1s c кинематикой IDEX, отличающийся независимым позиционированием двух экструдеров по оси X. Это дает возможность, например, печатать сразу два идентичных изделия одновременно. Когда начался всплеск многоцветной печати, Snapmaker перепрыгнула через системы автоматической смены филамента и сразу выкатила 3D-принтер U1 с более продвинутым решением — тулченджером, то бишь системой автоматической смены инструмента.
Здесь при переходе с одного материала на другой заменяется не филамент в головке, а сама головка вместе с загруженным филаментом. Это дает целый ряд преимуществ.
Во-первых, смена занимает всего несколько секунд вместо пары минут, требуемых на выгрузку филамента, загрузку нового и прочистку хотэнда от остатков предыдущего пластика.
Во-вторых, значительно снижаются объемы мусора, так как хотэнды не приходится постоянно прочищать.
В-третьих, температуру каждого хотэнда можно подстраивать под конкретный филамент, а значит открывается возможность удобной мультиматериальной 3D-печати, а не просто многоцветной. Можно печатать одновременно жесткими и эластичными пластиками на разных частях моделей, например защитные контейнеры с мягкими соединениями и застежками. Кстати, системы автоматической смены филамента в целом не дружат с мягкими эластомерами из-за длинных и сложных траекторий подачи, повышающих трение и нагрузку на подающие механизмы, а также усложняющих настройку ретракта. Тулченджеры с такими материалами справляются намного лучше.
Фирменный тулченджер получил название SnapSwap и способен менять головки всего за пять секунд. В остальном это современный FDM 3D-принтер с уже обязательными алгоритмами активного гашения вибраций (Input Shaping), помогающими сохранять качество укладки на высоких скоростях. Тулченджер можно использовать не только для многоцветной или мультиматериальной печати, но и резервирования, то есть автоматического перехода с полностью выработанной катушки на новую. Мелочь, но приятно, так как расходные материалы используются максимально эффективно.
Катушки разместили по бокам для хорошего баланса аппарата и удобного доступа. К сожалению, отдельные отсеки для филаментов не предусмотрены, так что отсутствует и защита от пыли и влаги. Полноценной термокамеры в базовой версии тоже нет, так как аппарат открыт сверху. Позже компания выпустила специальный съемный колпак, позволяющий полностью изолировать рабочий объем. Вместе с колпаком внутри поддерживается температура порядка 50°С.
Bambu Lab решила не отставать и выдала свой вариант тулченджера под названием Vortek, установленный на 3D-принтеры H2C, по сути адаптацию флагманского H2D. Правда, полным аналогом Snapmaker U1 результат назвать нельзя, так как меняются не головки а только хотэнды, причем не самым оптимальным образом.
В пользу смены хотэндов вместо головок целиком инженеры Bambu Lab решили ради снижения себестоимости. С другой стороны, смена все равно занимает много времени, так как филамент нужно сначала выгрузить, затем вытащить хотэнд снизу, вставить новый хотэнд, загрузить новый филамент, и только потом уже продолжать печать. Каждый филамент приписывается к своему хотэнду, так что по крайней мере отпадает необходимость в прогонке больших объемов пластика, что снижает отходы, но быстрым процесс назвать нельзя.
Немного спасает положение индукционный нагрев хотэндов: разогрев до рабочих температур занимает всего около восьми секунд. Хотэнды даже оснащены датчиками с бесконтактной передачей данных. Подача филаментов осуществляется сервоприводами с усилием до дести килограмм. Заранее предусмотрена и возможность работы с абразивными композитами: шестерни подающих механизмов и штатные сопла изготавливаются из износостойкой закаленной стали, опционально доступны еще более долговечные сопла из карбида вольфрама.
В обще сложности тулченджер принимает до шести филаментов. Вдобавок, головка оснащается двумя хотэндами, один из которых фиксированный. По задумке конструкторов, второй хотэнд предназначен для подачи опорных материалов, например водорастворимого поливинилового спирта (PVA).
Ваша заявка принята
В общей сложности получаем семь филаментов, но есть нюанс: для работы тулченджера все равно нужны модули автоматической смены филаментов AMS 2 Pro, при этом один такой модуль принимает всего четыре катушки, так что для полной загрузки потребуются два модуля.
Про Сreality K3 рассказывать пока особо нечего, так как эти принтеры должны выйти только во втором полугодии, однако компания Creality уже поделилась подробностями о собственном тулченджере KliTek, который планируется устанавливать на K3. Задумка крайне интересная, потому что она объединяет все лучшее из тулченджеров на Snapmaker U1 и Bambu Lab H2C без очевидных недостатков.
Как и Vortek на H2C, тулченджер от Creality будет менять только хотэнды, но более рациональным образом: хотэнды будут пристыковываться к головке сбоку вместе с уже загруженным филаментом. Таким образом, постоянная выгрузка и загрузка филаментов не требуется, но в то же время достигается и экономия на компонентах, так как головка всего одна. Смена будет занимать около пяти секунд, как на Snapmaker U1.
Про эластомеры тоже не забыли: система будет оснащаться дополнительными подающими механизмами, помогающими проталкивать гибкие филаменты к хотэндам. Конструкторы заявляют, что будут поддерживаться даже очень мягкие варианты термопластичного полиуретана с твердостью от 80 по шкале Шора А. Обещается надежная подача с производительностью до пятнадцати кубических миллиметров в секунду.
В слайсер будет интегрирована функция смешения оттенков за счет укладки тонких, просвечивающих слоев, как в Snapmaker Orca Full Spectrum, Bambu Studio и PrusaSlicer.
Также будет доступна опция построения разных участков соплами разного диаметра. Это позволит прорисовывать мелкие детали и поверхности с более высоким качеством и детализацией, но в то же время экономить на времени печати заполнения с помощью сопел большего диаметра. Штатными вариантами будут 0,2, 0,4 и 0,8 мм.
В целом, тулченджеры сейчас выглядят наиболее перспективным направлением, тем более что той же Snapmaker удалось сделать хороший, надежный аппарат по вполне приемлемой цене, легко конкурирующий с 3D-принтерами с системами автоматической смены филамента. Другие производители это понимают и стараются создавать свои варианты. Snapmaker и Bambu Lab уже отличились, вскоре будут доступны тулченджеры от Creality, к тому же на подходе еще одна система от Prusa Research.
Команда Йозефа Пруши выпустила свой тулченджер еще в 2021 году на 3D-принтерах Original Prusa XL, но судя по всему, широким спросом он не пользуется из-за высокой стоимости. Ситуацию планируют исправить новой системой INDX, разработанной совместно со шведским производителем экструдеров BondTech, а по функционалу она будет напоминать KliTek от Creality — тоже со сменой только хотэндов вместе с загруженными филаментами.
Изначально INDX планируется ставить на 3D-принтеры семейства CORE One с началом продаж в первом квартале 2027 года. Будут доступны как полные системы, так и апгрейды для уже эксплуатируемых 3D-принтеров. Bondtech также планирует предлагать новый тулченджер в связке с 3D-принтерами Voron.
Головки будут оснащены индукционными термоблоками для быстрого прогрева хотэндов, а механизм подачи планируется оснастить динамической регулировкой прижима при работе с разными материалами — твердыми или мягкими. В отличие от Bambu Lab, в хотэнды не планируют добавлять никакую электронику. Хотэнды все-таки не вечны, и команда Пруши намеревается сделать их максимально простыми и дешевыми. В общей сложности тулченджер сможет принимать до восьми хотэндов.
Flashforge, со своей стороны, недавно выпустила достаточно бюджетный 3D-принтер Creator 5, выполненный по той же схеме — четыре сменяемых хотэнда на общей головке. Базовая версия имеет открытый рабочий объем, а вариант Creator 5 Pro — закрытый.
Закрытая камера помогает стабилизировать геометрию 3D-печатных изделий при работе с акрилонитрилбутадиенстиролом (ABS), акрилонитрилстиролакрилатом (ASA), полиамидами (нейлонами), поликарбонатом и другими сильно усаживающимися пластиками, плюс оснащена системой очистки воздуха c HEPA и угольными фильтрами. Внутри поддерживаются температуры до 65°С. Есть и активная система охлаждения, помогающая работать с легкоплавкими полимерами вроде полилактида (PLA). Хотэнды прогреваются до 320°С максимум, чего достаточно для работы даже со многими композитами на основе инженерных пластиков.
Тулченджер называется FlashSwap и выполняет замену хотэндов примерно за семь секунд. Калибровка выполняется автоматически. Заявленная максимальная скорость позиционирования — 600 мм/c с ускорениями до 30 м/с^2, хотя практические скорости укладки примерно вдвое ниже, даже с использованием имеющихся алгоритмов активного гашения вибраций (Input Shaping). Скорость во многом зависит и от расходного материала, но хотэнды переваривают до 32 мм^3/c и вроде бы даже неплохо справляются с мягкими полиуретанами.
Дополнительный функционал включает датчики наличия филамента и восстановление рабочих процессов после внепланового отключения питания. За 3D-печатью можно наблюдать удаленно посредством вебкамеры с разрешением 1920х1080, а штатным программным обеспечением служит Orca-Flashforge — собственная адаптация опенсорсного слайсера Orca, то есть форка Bambu Studio, основанного на PrusaSlicer, в свою очередь выросшего из Slic3r.
Технические характеристики 3D-принтера Flashforge Creator 5:
Количество хотэндов: 4
Размер области построения: 256х256х256 мм
Диаметр сопла: 0,4 мм (стандартный), 0,25, 0,6, 0,8 мм (опциональные)
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся
Вход через социальные сети