בשני הפוסטים הקודמים שותפו חוויות ממדפסת התלת מימד שהילדים קנו, מדפסת חוט (FDM) בסיסית.

אחרי 3 שנים, התלבטתי ממושכות – והחלטתי לא לקנות מדפסת שרף (רזין), במקום ואולי בנוסף למדפסת הקיימת.

מה עבר לי בראש  – בפוסט הבא

 

אז מה היה לנו קודם

מדפסת ENDER 3 שהילדים קנו לפני כ- 3 שנים.

זו מדפסת FDM, ועיקרון הפעולה שלה מזכיר את מדפסת הדיו הביתית, ואת הפלוטר איתו מדפיסים על גיליונות גדולים. ראש ההדפסה נע ימינה ושמאלה, ומדפיס על משטח הנע קדימה ואחורה. ההבדל המכני העיקרי יחסית להדפסה על נייר, הוא בניית שכבות זו על זו. לשכבות יש גובה ובהתאם בסיום הדפסת כל שכבה יטפס ראש ההדפסה מדרגה אחת מעלה, להדפסת השכבה הבאה.

הנה מראה כללי של המדפסת, ושתי תמונות מתהליך ההדפסה של מעצור לדלת בדמות מאסטר יודה. בראשונה נראית מעטפת הבסיס המלאה, כוורת המילוי, והפיגום להדפסת היד האוחזת בחרב האור, בשניה לאחר סיום ההדפסה, נראות בבירור התמיכות שיש לקלף בזהירות מתחת לידי הג’דיי.

חומר ההדפסה הוא PLA, חומר תמים ממקור צמחי, בטוח למגע יד, ואינו פולט ריחות קשים או גזים רעילים בעת העבודה. המדפסת מתאימה גם לחומרים אחרים כמו ABS, אשר דורש איוורור יותר רציני. מדפסת בסיסית כמו זו מגיעה בקיט להרכבה עצמית, ודורשת התעסקות בכיול ובתיקון תקלות, אבל כל מי שיש לו יד אחת ימנית ויד אחת שמאלית, ויכולת לחפש ולקרוא קצת חומר טכני, יוכל להסתדר איתה. המדפסת מונחת במרפסת, מכוסה ביריעת בד להגנה מאבק, הפילמנט מונח בשקית זיפ לוק עם סופח לחות (ומדי פעם נזקק לייבוש אקטיבי כפי שיפורט בהמשך), ולמעט יום קיץ מאוד חם בו נזקקה לגיבוי מאוורר רצפתי עקב איזו בעיה חוזרת בהדפסה, והדפסות ארוכות בימים לחים בהם נעזר במייבש פילמנט גם במהלך ההדפסה – אינה מושפעת מבעיות קרינת שמש, טמפ’ ולחות, ואינה מהווה מטרד פרט לקולות זימזום ותיקתוק סבירים במשך כמה שעות ההדפסה שאינם נשמעים מחוץ לחדר בו היא נמצאת. כמובן בהנחה שאתם שולחים פעם בכמה זמן הדפסה של כמה שעות, ובשעות מקובלות. לא מציע לאף אחד להדפיס בבניין מגורים 24 שעות, והדפסות גדולות עלולות בהחלט להימשך ימים רצופים. אתם עלולים לגלות שמה שנשמע בשעות היום כזמזום סביר, עלול בדממת הלילה להפריע לכם לישון, ולהקים עליכם את השכנים.

איך נראית עמדת הדפסת רזין

לפני שנצלול לפרטים, הנה עמדת ההדפסה במייקלאב ביהוד.

חיפשתי מקום להתנסות בהדפסה, לפני הוצאת כ-2,000 ש”ח על מערכת דומה וקצת יותר קטנה. התברר שבחללי עבודה משותפים אחרים וקרובים יותר לביתי אין מדפסות כאלה. אסף מהמייקלאב שמח לסייע.

העמדה נמצאת בחדר נפרד מאחורי דלת סגורה. לחדר חלונות לאוורור, ומתוכננת מערכת יניקת אוויר.

המדפסת מימין, באמצע תא שטיפה ומשמאל תא אשפרה. השולחן מכוסה ניילון ועמוס ציוד נלווה.

 

למה כן?

מדפסת רזין מאפשרת הדפסת חלקים באיכות פני שטח ורמת פירוט גבוהים יותר מאשר מדפסת FDM.

מדפסת רזין במחיר ביתי תהיה קטנה יותר ממדפסת FDM ביתית, יש המחזיקים שתי מדפסות – מדפסת FDM להדפסות גדולות ופחות מפורטות, ומדפסת רזין להדפסות חלקים קטנים ומפורטים.

הנה סירטון לדוגמא:

 

למה לא?

ראשית, אנחנו פה פעילים סביבתיים. אם ציוד מסוים יהיה בשימוש כמה שעות מדי כמה חודשים, אולי כדאי לשכור אותו ולא לקנות. צריכת הפילמנט במדפסת הביתית עד כה היתה כ- 2 ק”ג במשך 3 שנים. בהערכה, כל מה שאני חולם כעת להדפיס מעבר למגבלות המדפסת הקיימת, יצרוך כ- 100 גרם רזין, ונניח שפעם בכמה חודשים יתחשק לי להדפיס עוד 50 או 100 גרם. משיטוט ברשת עולה שיש אנשים שקונים מדפסת רזין ביתית כדי להדפיס מאות צעצועים. ההספק שלי בתחביב בניית הדגמים הוא בערך דגם בחודש, ורובם יישארו דגמים הבנויים מקיטים קנויים, כך שאני לא צריך כמויות כאלה.

שנית, מעורבים פה חומרים מסוכנים, שלא מקובל להכניס הביתה. כזכור אני גם נגר חובב, ולגישתי אפשר להתעסק בתחביבים בעלי סיכון, אם מקבלים הדרכה מתאימה ושומרים על כללי בטיחות. עדיין צריך לשקול הימנעות לפני שממשיכים הלאה.

נוזל הרזין (בעברית: שרף) עלול לגרום גירוי חמור בעור ודורש עבודה עם כפפות ושרוולים ארוכים. הנזק הפוטנציאלי לעיניים מטורף ודורש משקפי מגן. בליעת כמויות קטנות מסוכנת גם היא, ואדי החומר רעילים, כך שנדרשת מסיכה טובה עם מסננים. אל תתרשמו מהמציגים ביוטיוב המשתמשים בכפפות בלבד ללא משקפי מגן ומסיכה. מעבר לחלק מהסיכונים שהם אובייקטיביים, סיכונים אחרים תלויים אישית בכם כמו לדוגמא סיבוכי אלרגיה ורגישות במערכת הנשימה, אל תהיו שפני ניסיון. ראו מה כותבים מומחים ממני.

מזיגת הרזין לאמבטיה, הוצאת ההדפסה ופירוקה, שטיפת החלקים לפני האשפרה, ניקוי האמבטיה וסינון עודפי הרזין לאחר השימוש – הם תהליכים מלכלכים שצפויות בהם התזות טיפות רזין על כל הסביבה. צריך לזכור אילו חלקים מסביבת העבודה מלוכלכים ואילו לא, ולדעת איך לנקות הכל באופן שוטף. נוזל השטיפה הוא בדרך כלל אלכוהול מפוגל, חומר דליק ונפיץ בעל נדיפות גבוהה, גורם לרבים לכאבי ראש. קיים גם רזין שטיף במים, לא פחות מסוכן מרזין רגיל אך כאמור שטיף במים במקום באלכוהול. כנראה שרזין שטיף במים הוא חומר פחות עמיד, וטיפול לא נכון עלול להביא להתבקעות הדגם גם חודשים אחרי הדפסתו. אשפרת הדגם נעשית בקרינה אולטרה סגולה. תא האשפרה מוגן, וגם מי שמשאיר את הדגמים להתקשות בשמש הישראלית לא ייפגע, אך לעתים משתמשים במנורת UV ניידת ופה כבר צריך להגן על העיניים.

את עמדת העבודה ראיתם לעיל. במרפסת אי אפשר למקם אותה שמא השמש הישראלית תגרום לרזין להתחיל להתקשות טרם זמנו. התהליך גם רגיש לטמפרטורה, למזלנו בעיקר רגיש לטמפ’ נמוכה. מיקום עמדת העבודה בחדר סגור ודי חשוך בתוך הדירה יחייב חדר נפרד שלא משתמשים בו, ואוורור מאולץ.

את קובץ השירטוט התלת מימדי צריך להמיר לקובץ הדפסה. תוכנת הפריסה המומלצת Chitubox כבדה מדי ללפטופ שלי, קניית מחשב חדש לא על הפרק, ולמרבה המזל תוכנת Lychee סבירה גם היא ופחות תובענית. התוכנה בסך הכל די אינטואיטיבית, והשימוש בה למי שפרס קבצים למדפסת FDM על תוכנת Cura – די מיידי.

בדקתי מחירי הדפסות מסחריות והם גבוהים. לכמויות שביקשתי להדפיס לצורך התנסות, התאימה הדפסה בחלל עבודה שיתופי.

 

הדפסות לדוגמא

אחד מתחביבי הוא בניית דגמים, בעיקר רכב ורק”מ בקנה מידה 1/72. קיטים קנויים לבניית דגמים מיוצרים בטכנולוגיית הזרקת פלסטיק, ולעתים עשויים חלקים עדינים במיוחד ממתכת או מרזין יצוק בתבנית. לצד קיטים אלה, עולים מדי יום לרשת קבצים להדפסה עצמית, שאיכותם הולכת ומתקרבת לאלו של הדגמים הקנויים. הסתקרנתי לבדוק האם גם אחרי הדפסה הם נראים כך.

בשתי התמונות הראשונות הדפסה מקצועית של דגמי מטבחים נגררים לרכב, מידות כל אחת מההדפסות כ- 2/2 ס”מ.

בתמונה הראשונה נראות תמיכות ההדפסה לפני הסרתן. בהדפסה עצמית התמיכות יוסרו יחסית בקלות לפני שלב האשפרה הסופית, בדגמים למכירה יגיע הדגם יחד עם התמיכות, המוכר יחסוך זמן טיפול והקונה יעבוד יותר קשה כדי לפרק את התמיכות שהוקשו יחד עם הדגם. בתמונה השנייה פגמי הדפסה שאפילו המקצוען שהדפיס לא התגבר עליהם – מימין מעין קווים טופוגרפיים על חלק האמור להיות מישורי לחלוטין. הסיבה היא כנראה הדפסת החלק אופקית כאשר מקובל להטות את הדגם כולו בכ- 30 מעלות. משמאל קווי גובה על המכסה העגול, עדיין נראים למרות עובי השכבה שירד ל- 0.03 מ”מ. חלק מקביל בהזרקת פלסטיק ייצא חלק לחלוטין. חלקי רזין, בניגוד לחלקים שהודפסו במדפסת חוט, אפשר לשייף אפילו עם דרמל, אבל צפוי שחלק מהפרטים ייאבדו אגב השיוף. מסקנתי האישית היא שרמת ההדפסה של מדפסת רזין ברמת מחיר הזמינה לחובב הביתי, עדיין אינה ברמה של דגם המיוצר בהזרקת פלסטיק. אם כי לעניות דעתי נגיע לשם בהמשך.
עידכון 6/23: כצפוי המדפסות משתפרות. מתברר שבדגמי 2023 של מדפסות רזין ביתיות, אפשר כבר לקנות סביב 300$ מדפסות בעלות רזולוציית מסך של 19-22 מיקרון, לעומת 35 מיקרון שהיתה הנורמה בשנה שעברה, ו- 50 מיקרון בשנה שלפניה.

החיסרון בהדפסה לא מקצועית, בין אם בחלל עבודה משותף ובין אם בבית, היא כמות התקלות האפשריות. לא הבנתי את זה עד שאסף מהמייקלאב ואני שלחנו שוב ושוב אותם קבצים להדפסה, רק כדי לגלות בכל פעם תקלה אחרת. מדפסת רזין היא חיה מפונקת, ומי שלא יעבוד לפי הפרוטוקול – איפוס המשטח, כיול קפדני של זמני החשיפה לכל מיכל רזין חדש, בדיקה קפדנית של התמיכות האוטומטיות לכל דגם (תמיד יהיה משהו שהתוכנה תפספס, יש צורך לעבור ידנית ולבדוק כל פינה וכל שפיץ שמא יפוספסו), סינון הרזין וניקוי המשטח השקוף אחרי כל הדפסה שאיזה פרט קטן התפקשש בה – יתאכזב. כל זה תוך שימוש בציוד מיגון אישי ברמה של מעבדה כימית, במזג האוויר הישראלי

מה בכל זאת אפשר לעשות עם מדפסת FDM?

הצלילה לתוך הגדרות מדפסות הרזין ולימוד תוכנות הפריסה, הגיעו בזמן כדי לקלוט את המהפכה שעוברות כעת תוכנות הפריסה למדפסות FDM.

תמיכות ההדפסה של מאסטר יודה לעיל, בנויות בצורת קירות אנכיים רצופים, ומחייבות הליך פירוק עדין המביא לא אחת לשבירת פרטים קטנים ועדינים מהדגם. הדור הבא של תוכנות פריסה למדפסות FDM מאפשר תכנון תמיכות בצורת “עץ”, הצומחות מתוך משטח ההדפסה ולא נשענות על חלקי דגם אחרים. התמיכות בהמשך נעשו בגירסאות הניסיוניות נכון להיום (5.3.0 למיניהן) של תוכנת הפריסה החינמית הנפוצה CURA

בתמונה הבאה שלוש הדפסות שונות של אותו חלק. מימין הדפסת רזין שנכשלה, באמצע הדפסת FDM רווית חוטים, עדיין מחוברת למשטח ההדפסה ותמיכות ה”עץ” נראות בבירור. ומשמאל הדפסת FDM לא רעה, מינוס שני חלקי מעקה שהתנתקו אך נשמרו שלמים ויודבקו בהמשך. להבהרת ההבדל מול הדפסת רזין – תארו לכם שכל חוט מיותר שנראה פה בהדפסת ה- FDM, ובסך הכל דורש עבודת ניקוי עדינה לדגם המודפס, שקול כנגד חלק שהתנתק וצף באמבט הרזין, יפגע בהמשך ההדפסה, ואם יישאר דבוק לאמבט – יהרוס לכם גם את ההדפסה הבאה.

חלפים ושידרוגים למדפסת

חלפים ושידרוגים למדפסת בסיסית ונפוצה כמו ENDER 3 אפשר לקנות בזול בעליאקספרס, וגם אם יש הבדלים קטנים בין מה שהזמנו למה שקיבלנו – המערכת המכנית סלחנית, ברת כיול ותדע לקבל את זה. יוטיוב מלא עצות ומומחים, ולכל התקנת אביזר שכזה יימצא מדריך מפורט. כרגיל – נהנה יותר לכייל ולתחזק מה שקיים, מאשר להחליף למדפסת חדשה ואיכותית הרבה יותר.

בתמונה העליונה משטח PEI מצוין שהחליף את המשטח המקורי של המדפסת, ועשה מלאכתו נאמנה עד שהחלטתי לבדוק האם משטח מגנטי יתאים לי יותר. המשטח המקורי ומשטח ה- PEI מוצמדים למיטת ההדפסה של המדפסת בכמה קליפסים. אחרי כל הדפסה מפרקים את המשטח, מקפלים אותו עד לשחרור ההדפסה, מקפלים לכיוון השני כדי שיישאר ישר, ומחזירים למקום. שכבות בעובי 0.08- 0.12 מ”מ, ואפילו שכבה ראשונה קצת יותר עבה, לא ממש סלחניות למשטח שאינו ישר לחלוטין, ומכאן הרעיון להשתמש במשטח מגנטי (מדבקה קבועה על מיטת ההדפסה, ומשטח גמיש בר שליפה המתמגנט אליה). בשורה התחתונה המשטח המגנטי נוח לשימוש, התחיל בסדר גמור, ואחרי כמה זמן וכמה הדפסות שהיה צריך לגרד ממנו עם שפכטל גם אחרי חימום מחודש, התחיל לזייף. יש לזה פתרונות כמו יצירת משטח Brim סביב ההדפסה או דבקים למיניהם, אבל בשורה התחתונה התאכזבתי מהשינוי. חזרה למשטח ה- PEI תחייב קילוף המדבקה וניקוי יסודי של מיטת ההדפסה. על הדרך המיטה לא לגמרי ישרה, מזכרת מכך שתיכוניסט הרכיב את המדפסת לבדו, ואולי גם בלאי מ- 3 שנות שימוש. אפשר לקנות (ואני לא בטוח האם ניתן להתקין במדפסת ישנה כזו) חיישן גובה להתקנה על ראש ההדפסה, וזה ישחרר אתכם מהכיול החוזר ונשנה של גובה המיטה.

על המשטח באותה תמונה כמה חלפים הכרחיים: צינור טפלון שבכל טיפול מקצרים ב- 2 ס”מ עד שצריך להחליף אותו. צינור כחול Capricorn נחשב איכותי יותר. קפיצים צהובים איכותיים יותר מהמקוריים, אוסף דיזות 0.2 ו- 0.4 מ”מ, דיזות הן מוצר מתכלה ההולך ונשחק עם הזמן. כאמור ענייננו בחלפים מעליאקספרס ואם קוטר הדיזה הוא לא בדיוק מה שחשבנו, אפשר לתקן זאת ע”י הגדרות הזרימה flow percentage.

בתמונה השניה שידרוגים למתקדמים, שקניתי ועדיין לא התפניתי להתקין: מימין למטה אקסטרודר ממתכת שנקנה אחרי שנקישות חוזרות הביאוני לחשוב שקודמו מחליק וכבר לא תקין (הבעיה נפתרה אחרי פירוק ראש ההדפסה לגורמים, ראו התמונה השלישית, ניקוי וחיבור מחדש לגוף החימום). גם כאן אפשר לכייל את ה- E-steps אם האקסטרודר יוצר ברמת דיוק לא מירבית. למעלה בולמי זעזועים ליחידות הסרבו של ציר X ו- Y שמטרתן להשקיט את המדפסת, ומימין להן צלעות קירור כדי לפצות על ניתוק יחידות הסרבו מגוף המדפסת המשמש כקולט לחום הנפלט מהן. בשקיות הסגורות TL Smoothers שמטרתם להקטין את התנודות במתח המגיע ליחידות הסרבו.

השידרוג המתבקש אחרי 3 שנים היה עידכון תוכנה. כבר התחלתי לברר איך עושים את זה עם רסברי פיי חיצוני כנדרש בגירסה ישנה זו של המדפסת ושל מערכת ההפעלה מרלין, אבל באתר היצרן הופיעה אזהרה ברורה – “אם זה עובד, אל תיגע בזה”.

תקלת stringing בפילמנט די חדש, למי שלא מכיר – חוטים של פילמנט המתוחים בין חלקים שונים של אותה הדפסה, נחשדה כספיחת לחות והתבררה לבסוף כנטיה די טבעית של פילמנט שקוף לעשות יותר בעיות מפילמנט אטום. בדרך בדקתי מה יכול לעשות תושב תל אביב בירת הלחות הישראלית, בעניין אחסנת הפילמנט וייבושו. פילמנט מגיע ארוז בשקית וואקום ובה שקית סיליקה קטנה. במשך השנים החזקתי את הפילמנטים בשקית זיפ-לוק ובה גם כמה שקיות סיליקה. כמה פעמים התעורר חשד ללחות, ואז היו הפילמנט ושקיות הסיליקה מוכנסים לתנור האפיה הביתי לכמה שעות בטמפ’ 50 מעלות. הטמפרטורה הרצויה לייבוש פילמנט PLA היא 40 מעלות, התנור נותן מכות חום ולא טמפרטורה קבועה וזה לא אידיאלי. גרגירי סיליקה מייבשים ביותר מ-100 מעלות, טמפרטורה לא מתאימה לשקיות הנייר.
לאחסנת פילמנט PLA יש כמה פתרונות – שמירת הפילמנט בשקיות וואקום עם סיליקה, במיכלי פלסטיק אטומים מתוצרת עצמית עם סיליקה בתפזורת המשנה את צבעה כאשר היא סופחת לחות, וניתנת לייבוש בתנור, שימוש במדי לחות כדי לקבוע האם יש בעיה. ייבוש פילמנט אפשר לעשות במיכל סגור ובו כמות גדולה של גרגירי סיליקה המשנים צבעם לפי מידת הלחות וניתנים לייבוש, או במכשיר ייעודי ובו טרמוסטט וטיימר, כמו זה המופיע בצילום האחרון. המדפסת מתאימה גם לפילמנטים אחרים מלבד PLA, חלקם רגישים יותר ללחות.

ומשהו שימושי לסיום

מכירים את השאלה “למה להחזיק מקדחה בבית כדי לקדוח חור פה וחור שם”? אז יש אנשים שיש להם מקדחה והם משתמשים בה מספיק. אותה שאלה לגבי מדפסת נייר. יש לנו בבית מדפסת הזרקת דיו בסיסית עם ראש דיו שחור\לבן בלבד. הדפסות צבעוניות, הדפסות על נייר גדול, הדפסות שחשובה בהן האיכות – עושים תמורת כמה שקלים במכון העתקות במרחק הליכה. נישאר בינתיים עם ה- ENDER 3 הוותיקה, ונקווה שמחירי הדפסות רזין מקצועיות יירדו ויונגשו לציבור.

בתמונות הבאות פלאייר פטנט מפילמנט שקוף, שבני הסטודנט להנדסת מכונות הדפיס כחלק מהגשה בקורס באוניברסיטה