Guide: How to Design 3D Prints for an FDM Printer

  • -

Guide: How to Design 3D Prints for an FDM Printer

With the explosion of 3D printing in the past few years, at-home 3D printers are becoming more and more affordable. This means that more and more people are relying less on ordering 3D prints and instead joining the 3D printing movement as makers armed with their own FDM printers.

This means that a whole new population of people is looking for high-quality designs to print at home, but not all prints are FDM printable. So, how do you design an FDM compatible 3D print?

American Sports Car Model

What is an FDM printer?

Before you can design for an FDM printer, you need to understand how it works. 3D printers carry out additive manufacturing, which means that materials are joined to create objects from 3D model data. This is different from traditional subtractive manufacturing where material is cut into and removed in order to create a final product.

A Fused Deposition Modeling (FDM) printer is the most common type of home 3D printer. This kind of printer works by feeding filament through a nozzle where it is melted into a liquid and laid out, layer by layer, onto the printing platform where it immediately cools and hardens. The nozzle repeats this process of melting and laying out the material in the filament until the entire print is formed. Here’s a video of an FDM printer in action!

Why should I design for FDM?

The easiest and most direct answer for this is cost and convenience. Commercially 3D printed designs are much more expensive to produce than those generated on FDM printers. Secondly, but equally important, is the demand for FDM printable products is high. The 3D printing industry is taking off and a lot of that interest is coming from makers who own their own printers and need high-quality designs to print on them.

Rock Cup In Action

What makes something FDM printable?

There are a few common things to keep in mind in order to make your design FDM printable:

1. Design for the right materials: At home printers most commonly use acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and polylactic acid (PLA) plastic filaments. It’s important to keep the properties of these materials in mind whenever you’re designing your prints, because certain design elements will need to be adjusted. For example, a wall hook that is very sturdy when commercially printed in ceramic might have to be adjusted to be thicker in places in order to support a coat whenever it is printed in PLA.

Similarly, it is important to consider the melting point of the filament being used. A cookie tray might be FDM printable, but since it’s melting point is 221°F in ABS or 302°F in PLA, it is not usable to actually bake cookies.

2. File Type: FDM printers can print .STL and .OBJ files (which are converted to Gcodes by a slicing engine before printing).

.STL files include information about the surface geometry of a 3D object without any coloring or texture attributes.

.OBJ files contain surface data, a MAT index and texture file.

3. The 45 rule: Because each layer needs to build off the last, angles of more than 45 degrees generally require supports to be printed along with the design. Although needing to add a few supports to a design before printing isn’t a big deal, it is important to keep the number of supports at a minimum to facilitate ease of print and to keep the cost of producing the print affordable. It isn’t ideal for a maker to have to use $5 worth of support material to print a design in addition to the material that will actually go into creating the design (Check out our video tutorial on the 45 Rule here).

Bow With and Without Supports

Another things to consider here, is that you might want to design two versions of the same file – one with supports and one without – since some of your customers may prefer to generate their own supports, while others might prefer to just hit print. 

4. Design for the printer size: FDM printers range from build area between 120 mm x 120 mm x 120 mm on the small side (as seen in the UP Mini) to 305 mm x 305 mm x 305 mm on the large side (as seen in Type A Machines, Series 1). Users can adjust the size of downloaded files to fit their printer, but on the stream option this isn’t possible. For that reason, it’s important to keep the maximum print size in mind whenever you’re designing files for the stream option.

Type A Machines

5. Pay attention to your detailing: There are limitations to details that can be printed on an FDM printer. Don’t make detailing so fine that they can’t possibly be printed.

Here are some detailing guidelines to keep in mind for an FDM printer:

The suggested minimum text size on the top or bottom build plane of your model is 16 point boldface and 10 point bold face for vertical walls on most FDM printers. 

The suggested minimum wall thickness for designs depends on the specific layer thickness used by the printer and the specifics of the design (how large it is, how much weight it will hold, etc.), but a wall size of 1MM or larger is generally safe for most FDM printers. 

The minimum spacing between interlocking parts is .4mm on most FDM printers, but the more space the better.

6. Watch your polycount: A high polycount design can produce very detailed printed models, but it can be hard to work with due to its massive file size. To make the files easier to access try to keep the poly count as low as possible without losing the essential detailing. The maximum model size for Pinshape is 50MB, but again, the lower the better. (View our video tutorial on polycount here.)

Pinshape Logos

You can lower the poly count by decimating the file size in programs like Blender or Meshmixer (View our video tutorial on how to decimate .STL and .OBJ file size here.)

7. Mind your meshes:  Make sure that your meshes are manifold (watertight). This doesn’t mean that you can’t have spacing between multiple parts – you can – but you need to make sure that there are no holes in your design where solid parts should be. Holes in your mesh will render the design not printable. (View our video tutorial on watertight meshes here.)

You can check for holes by using tools like Solid Inspector (a free plugin for Sketchup), which will show you the holes in your mesh. You can also run your file through Netfabb, which will close any holes in our mesh.

8. Keep it real with your renders: Keep in mind that your renders should reflect how the model will actually print. FDM printers use all one color filament – there is no multicolor option. Renders with coloration on them can make it look like the print will be textured when in fact it will come out as a smooth service. This can leave makers feeling misled and upset with the outcome of the print purchase.

9, Pro Tip: Try running your design through Magics, Netfabb or Meshmixer to repair any errors in your design (i.e. non-manifold meshes) before uploading the file to Pinshape.

 Pug Figurine Printed

Remember: Material Matters!

Since the maker is taking on production for the design, help them out by designing with material usage in mind to cut down costs and print time:

Follow that 45 rule to reduce the need for support material! 

Scale down the bounding box size – a smaller design is less expensive and time consuming to create. Keep in mind that, if you allow downloads of your design, then makers will be able to resize the design how they want. A streamed file, however, is pre-sliced, so makers won’t be able to make changes like this.

Combine separate files into a single one, separated by 2mm between each part. This will make it easier for the maker to print the files all in one go. Remember that for an FDM printer all the parts need to be touching the build plate, so make sure to have all of the different parts placed at the same starting height.

Follow these pointers, and you should be well on your way to FDM printing success!

منبع :


  • -
پرینت سه بعدی ماکت معماری

نکات بسیار مهم جهت داشتن ماکت با کیفیت به کمک پرینترهای سه بعدی

گاه ماکت های معماری در پروسه پرینت سه بعدی بسیار نا مناسب پرینت شده و موجب نارضایتی می گردد.در این مقاله با ما باشید تا برای پیشگیری ازاین مشکل بیشتر بدانیدگاه ماکت های معماری در پروسه پرینت سه بعدی بسیار نا مناسب پرینت شده و موجب نارضایتی می گردد.در این مقاله با ما باشید تا برای پیشگیری ازاین مشکل بیشتر بدانید.
تاریخ ژوژمان و ارائه کار نزدیک است و بسیار عجله دارید برای داشتن ماکت  ای تمیز و مناسب و درخورد ارائه به استاد گرامی .فایل را برای پرینت سه بعدی به یک شرکت تازه کار در این زمینه می فرستید و قرار است چند ساعت مانده به تاریخ ژوژمان ماکت را تحویل بگیرید.بسیار دردناک است ولی گاهی ماکتی که به دست شما می رسید بسیار افتضاح است. بخشی از این موضوع مربوط به متریال نامناسب مورد استفاده در دستگاه،کیفیت پایین دستگاه و همچنین تنطیمات نادرست اپراتور دستگاه می باشد و  بخش دیگری مربوط به فایل سه بعدی ای است که افراد تهیه و برای پرینت ارسال می نمایند. با فرض اینکه شرکت مناسبی جهت پرینت سه بعدی فایل خود پیدا کرده اید ، در این مقاله سعی بر راهنمایی دوستان گرانقدر طراح و معمار جهت مدل سازی مناسب و بدون ایراد طرح های معماری برای پرینت سه بعدی می باشد.سایر طرح های سه بعدی که توسط مهندسین مکانیک یا طراحان صنعتی(همکاران عزیز) مدل سازی می شود به دلایلی که در ادامه گفته می شود مشکلی ندارد و معمولا مشکلات پرینت سه بعدی در طرح های معماری دیده می شود.پس در ادامه با ما باشید تا فایل های بهتری جهت پرینت سه بعدی داشته باشیم .
بیشترین درصد پرینتر های سه بعدی در ایران مربوط به دستگاه های با تکنولوژی FDM می باشد.این دستگاه در عین قیمت ارزان برای خدمات پرینت سه بعی دارای مشکلاتی در هنگام پرینت برخی طرح ها هستند که باید مورد توجه قرار گیرد.یکی از این موارد مشکل این روش در پرینت قطعات باریک و بلند و پرینت قطعت ظریف می باشد.
پرینت سه بعدی ماکت پلان شهری
1-اسکیل یا مقیاس شدن ماکت های معماری : یکی از بزرگ ترین مشکلات پرینت ماکت های معماری اسکیل و کوچک شدن بیش از حد آنهاست . معمولا در طراحی فنی و مهندسی ضخامت دیوارها حدود 30 سانتیمتر و ستون ها 40 سانتیمتر در نظر گرفته می شود.در عین حال هنگامی که یک ماکت در ابعاد 30 در 30 سانتیمتر پرینت می شود ، معمولا بین 200 تا 500 بار کوچک تر مقیاس شده است ( به طور متوسط ) . این اسکیل باعث می شود در بهترین حالت دیواره ها ، سقف ها ، ستون ها ، فریم پنجره ها و…به ضخامتی کمتر از نیم میلیمتر برسند که باعث دفرمگی بسیار شدید یا سستی ماکت و کاهش شدید کیفیت پرینت می گردد.
راهکار : در نظر داشته باشید که اگر قرار است طرح سه بعدی خود را جهت پرینت نیز استفاده کنید ، فایلی دیگر برای همین منظور تهیه نمایید که ترجیحا از داخل به صورت تو پر و سالید باشد . در غیر اینصورت دیواره ها را چندین برابر از داخل ضخامت بدهید و ستون ها یا قسمت های باریک و بلند را نیز کمی ضخیم تر در نظر بگیرید.قسمت هایی مانند شیشه ها نیز از این قاعه مستثنی نیستند و باید ضخیم در نظر گرفته شوند. نکته : نمای ساختمان ها با در نظر گرفتن شیشه ها در پرینت سه بعدی تمیز تر و محکم تر خواهد بود. در صورت حذف شیشه ها و فریم های خالی ، اطراف فریم شیشه به خوبی پرینت نشده و باعث دفرمگی سطح ماکت می گردد.
2-طرح های باریک و بلند : در نظر داشته باشید ستون بلندی مانند یک میل پرچم یا چیزی شبیه به آن که در اسکیل ماکت قطعه با قطر یک میلیمتر و ارتفاع 150 میلیمتر ( پانزده سانتیمتر) شده است در هنگام پرینت سه بعدی به دلیل حرارت دویست درجه ای نازل دستگاه،دفرمه شده و به هیچ عنوان ماکت مناسبی از آب در نخواهد آمد.
راهکار: تا حد امکان ستون ها ، طرح های باریک روی نما ، میله ، درخت و هر نوع حجم باریک و بلند را در ماکت تا حد امکان حذف یا ضخامت آنرا بیشتر نمایید طوری که در هنگام پرینت و اسکیل نهایی مقطع این قطعات حداقل 2 الی 3 میلیمتر قطر داشته باشند.
3-طرح های مشبک  : پرینت سه بعدی به روش FDM به کمک فیوز کردن و لایه گذاری مذاب پلاستیک ساخته می شود و بهتر است برای فرم ها سالید و ضخیم استفاده شود. در هنگام پرینت طرح هایی که به شکل توری و با ضخامت پایین هستند ، مذاب پلاستیک دچار دفرمگی شده و معمولا خروجی خوبی بدست نمی آید.
راهکار : در این مورد هم بهتر است ضخامت مقاطع تا حد امکان افزایش یابد یا کلا ماکت مورد نظر به روش های دیگری مانند SLS یا SLA ساخته شود .
4-مشکلات نرم افزاری : یکی از بزرگترین قاتلان ماکت هایی که به روش پرینت سه بعدی ساخته می شوند نرم افزار 3dMax مکس می باشد .گپ های بسیار زیاد ، صفحات بدون اتصال و غیر یکپارچگی ، پوسته های غیر سالید و بدون ضخامت از مشکلاتی است که در نود درصد مواقع باعث می شود حجم هایی که به کمک نرم افزار مکس طراحی می شوند دچار مشکل شده و با اشکال در پروسه پرینت مواجه شوند.
راهکار : ترجیحا به کمک نرم افزار های صنعتی تر مانند راینو ، کد سه بعدی و موارد مشابه فایل خود را جهت پرینت سه بعدی مدل سازی نمایید.
5-ضخامت بخش های محتلف : دقت نمایید که سرفیس های بدون ضخامت در هنگام تهیه رندر مناسب هستند ولی برای داشتن حجمی فیزیکی نیاز است که تمامی بخش ها دارای ضخامت و اندازه باشند.برای این منظور دقت نمایید تمامی دیواره ها،سقف هاو…دارای ضخامت و به صورت تو پر طراحی شوند.
امیدواریم این مقاله باعث شود تا حد امکان خروجی کیفی ماکت های ساخته شده به روش پرینت سه بعدی بیشتر شود و مورد استفاده علاقه مندان و معماران محترم قرار گیرد.

  • -

پرینت سه بعدی یونیت پزشکی به روش SLS

پرینت سه بعدی یونیت پزشکی به روش پودری یا SLS
یکی از صنایعی که به طور رایج از دستگاه های پرینتر سه بعدی استفاده می کند صنعت تجهیزات پزشکی می باشد.فعالان در این صنعت به دلیل هایتک بودن و نیاز به دقت بالای ساخت معمولا بسیاری از قطعات طراحی شده را پیش از ساخت نمونه اصلی و ساخت قالب های تزریق پلاستیک گرانقیمت ، به روش پرینت سه بعدی تهیه می کنند تا با عملکرد محصول خود آشنا شده و ایرادات آن را برطرف نمایند.یکی از دقیق ترین روش های پرینت سه بعدی صنعتی در دنیا روش پرینت SLS یا پودری می باشد.این نوع از دستگاه های معمولا برای پرینت محصول از پودر های میکرونیزه شده پلیمرهایی مانند ای بی اس و پلی آمید که استحکام بالایی دارند استفاده می کند.قطعات پرینت شده در این روش نیازی به ساپورت گذاری های رایج در روش FDM نداشته و به همین دلیل دارای کیفیت سطح بسیار بالایی می باشد.به کمک این روش می توان قطعات بزرگ و مستحکمی را با اطمینان و بدون نگرانی از شکستن یا دفرمگی تهیه نمود.از دیگر ویژگی های این روش می توان به جمع شدگی یا شرینکیج پایین آن اشاره نمود.روش پرینت سه بعدی به روش پودری (SLS) به نسبت روش FDM که امروزه بسیار رایج شده است هزینه بالاتری دارد و معمولا برای قطعات دقیق یا صنعتی حساس استفاده می شود.در مقاله دیگری که در وبسایت منتشر شده است با انواع روش های پرینت سه بعدی آشنا خواهیدشد .جهت خواندن این مطلب به این لینک مراجعه نمایید.
نمونه پرینت شده دستگاه مربوط به خدمات پزشکی به روش پودری یا SLS . این روش نسبت به روش FDM دقیق تر ،دارای استحکام فیزیکی بالاتر و کیفیت سطح مناسبتری دارد .

پرینت سه بعدی,پرینت سه بعدی یونیت پزشکی,خدمات پرینت سه بعدی

  • -
پرینت سه بعدی خانه

دوبی قصد دارد تا سال 2030 بیست و پنج درصد از ساختمان هایش را به روش پرینت سه بعدی بسازد

دولت آمریکا انجمنی را به صورت پایلوت در سال 2012 جهت کار بر روی تکنولوژی پرینت سه بعدی ایجاد نموده است.همچنین دولت آفریقای جنوبی پروژه ای را جهت گسترش تکنولوژی های ساخت بر پایه مدول افزونه ای یا پرینت سه بعدی آغاز نموده هست. بریتانیا نیز پروژه ای 21.9 میلیون دلاری را در زمینه ایجاد مرکز تکنولوژی تولید ایجاد و در سال 2015 شروع به کار نموده است.همچنین کشور استرالیا آزمایشگاه پرینت سه بعدی خود را در سال 2015 با بودجه 4.6 میلیون دلاری افتتاح نموده است.دولت ها کم کم درحال سوق یافتن به سمت توسعه تکنولوژی های پرینت سه بعدی هستند.مسابقه ای که میان دولت ها آغاز شده است و نیازمند تحقیق و توسعه است تا دولت ها از یکدیگر در این رقابت تکنولوژیک عقب نمانند.یکی از این دولت ها و بازیگران در عرضه تکنولوژی های پرینت سه بعدی شهر دوبی می باشد.شهری که تا 2030 می خواهد پیشتاز تکنولوژی های پرینت سه بعدی و هاب منطقه ای در خاور میانه باشد.دوبی می خواهد در سه زمینه وارد این حوزه شده و جز بازیگران اصلی آن باشد که شامل : ساخت و ساز حوزه ساختمان – تجهیزات پزشکی – محصولات مصرفی .این شهر از سال 2019 و شروع استفاده از پرینتر های سه بعدی در صنعت ساختمان وارد استفاده از آن خواهد شد.در ابتدا سهم پرینتر های سه بعدی در این صنعت تنها 2 درصد خواهد بود و تا سال 2025 به رقم 817 میلیون دلار نزدیک خواهد شد.همچنین در صنعت پزشکی موارد مورد پیشبینی شامل دندان ها ، استخوان مصنعوی ،ارگان های مصنوعی ، تجهیزات پزشکی و غیره .ارزش این بخش تا سال 2025 در حدود 460 میلیون دلار خواهد بود. همچنین در بخش خانگی و محصولات مصرفی لوازم خانگی ، جواهرات ، خوراکی های پرینت سه بعدی و…را شامل شده که ارزشی در حدود 760 میلیون دلار تا قبل از 2025 خواهد داشت .ممکن است برخی از این ایده ها کمی بلند پروازانه به نظر برسد ولی با توجه به توسعه روز افزون صنعت و تکنولوژی و ازایش آهنگ رشد تکنولوژی پرینت سه بعدی بع نظر می رسد می توان انتظار داشت این صنعت نقش عمده ای در آینده بشریت داشته باشد.

  • -
Metal 3d printer (2)

پرینتر سه بعدی MetalFab با قابلیت پرینت سه بعدی قطعات فلزی

در زمستان 2015 شرکت MetalFab از آخرین دستگاه پرینتر سه بعدی خود در فرانکفورت آلمان رونمایی کرد.این شرکت در ابتدای فعالیت خود در زمینه تکتولوژی های افزونه ای (پرینت سه بعدی) می باشد و این محصول نیز به صورت نمایش غیر محصولی و به صورت رندر های کامپیوتری بوده است.با این حال بازدید کنندگان از طریق نوعی بازی واقعیت مجازی با این سیستم آشنا شده و عماکرد آنرا بررسی نموده اند.این دستگاه با ادعای توانایی تولید ده برابر سریع تر ، مقرون به صرفه تر و قابل انعطاف تر نسبت سایر نمونه های پیشین ، انقلاب بسیار بزرگی در زمینه پرینتر های سه بعدی آلیاژ های فلزی می باشد.

Metal 3d printer (2)

دستگاه متال فب دارای تعداد زیادی تجهیزات کنترلی جهت تنظیم کیفیت و اتوماسیون جهت سهولت پروسه پرینت می باشد.

این دستگاه با صفحه کارگیر اتوماتیک ، سیستم تغذیه پودر فلز خودکار و چندین راهگاه ورود مواد فلزی باعث می شود که چهار آلیاژ مختلف را بتوان با یک دستگاه مورد استفاده قرار داد .بدون نیاز به صرف زمان اضافی جهت تعویض متریال یا خنک شدن آن جهت تعویض و مشکلات مشابه دستگاه های قبلی.این مشخصات باعث افزایش اتوماسیون و کاهش هزینه های تولید می گردد ولی نکته مهم تر در دستگاه های پرینت سه بعدی فلزات بحث کیفیت تولید قطعات و تداوم کیفیت و دقت در قطعات تیراژ بالا می باشد.

پرینتر سه بعدی فلزات

میز کار اتوماتیک -سیستم تغزیه پودر خودکار و ورودی های چهارگانه فلزات باعث افزایش راندمان و کاهش هزینه های تولید پرینت محصولات می گردد.

یکی از مشکلات رایج پرینتر های قدیمی فلزات مشکل به دست آوردن تنظیمات دقیق و درست جهت پرینت نوعی فلز مورد نیاز شماست.با این توضیح که هر آلیاژ نیاز به تنظیمات خاص خود و روش سعی و خطا جهت بدست آوردن بهترین تنظیمات و پرینت قطعه بدون ایراد می باشد.این مسئله باعث می شود تا تولید کنندگان دستگاه تصمیم بر ساخت دستگاه های تک متریاله بگیرند و برای تولید قطعه با هر متریالی نیاز به تهیه دستگاهی جداگانه باشد.شرکت متال فب با ارائه نرم افزار 3DSM که بر پایه سیستم های ابری کار میکند می تواند به شما تصویری تقریبا درست از تنظیمات صحیح و قطعه ای که پس از پرینت در اختیار شما خواهد بود پیش از پرینت به شما بدهد که باعث کاهش شدید هزینه ها خواهد شد.یکی از مشتریان عمده این نرم افزار که در حال حاضر در نسخه بتا عرضه شده است شرکت ایرباس می باشد.

منبع سایت آرشین

  • -

هواپیمای ساخته شده به روش پرینت سه بعدی با موفقیت پرواز نمود

چه کسی نیاز به تجهیزات میلیونی جهت ساخت وسیله ای پرنده خواهد داشت در حالی که می توانید پرنده خود را به وسیله پرینت سه بعدی با هزینه ای بسیار کم و بدون نیاز به قالب گیری تهیه کنید.دانشجویان دانشگاه ویرجینیای آمریکا مدلی را با طول دو سر بال 2 متر طراحی و به روش پرینت سه بعدی ساخته اند.این پروژه قسمتی از یک تحقیق آینده نگر در مورد امکان ساخت قطعات هواپیما به وسیله پرینتر های سه بعدی صنعتی می باشد.این هواپیما تا چهار تست پروازی مقاومت داشته است و به حداکثر سرعت هفتاد کیلومتر در ساعت رسیده است.هرچند پرینتر های سه بعدی به تازگی در صنایع مختلف وارد شده اند و پروژه فوق تمرینی کوتاه جهت شروع پروژه های علمی و با کاربرد بهتر می باشد با اینحال پروژه هایی اینچنین باعث ایجاد خلاقیت و جرقه ای برای سایر دانشمندان خواهد بود تا باعث ورود و رشد تکنولوژی پرینت سه بعدی در همه امور و شاخه های علم و صنعت باشیم .