Дыры и щели в верхнем слое 3D-печати: как исправить (pillowing)

Коротко: дыры, щели и бугры на верхней поверхности («pillowing», «подушки») появляются, когда первые верхние слои ложатся на редкое заполнение как мосты и провисают, а следующих слоёв слишком мало, чтобы их закрыть. Решение: толщина верха 0,8–1,2 мм (4–6 слоёв по 0,2 мм), заполнение не ниже 10–15 % или «опорное кубическое», сильный обдув для PLA и откалиброванный поток. Для идеальной поверхности — монотонный верх и глажка. Ниже — как определить причину по виду дефекта, сколько слоёв ставить при разной высоте слоя, где эти настройки в Cura, PrusaSlicer и Orca Slicer, тестовые модели и видео.

Почему так происходит

Внутри детали FDM-принтер печатает не сплошной пластик, а решётку заполнения: 10–20 % объёма, остальное — воздух. Когда модель доходит до верхней поверхности, первый сплошной слой приходится класть поверх этой решётки. Между линиями заполнения нить висит в воздухе, как на мосту. Если ячейки крупные (редкое заполнение), обдув слабый или пластик слишком горячий, нить провисает и рвётся. Второй сплошной слой ложится на неровную основу, третий выравнивает ещё немного — и если слоёв хватает, к последнему поверхность становится ровной. Если не хватает — на верхе остаются бугры над узлами решётки и дыры между ними. Это и называют pillowing: поверхность похожа на стёганую подушку. Подробно о том, как пластик ведёт себя «в воздухе», — мосты в 3D-печати.

Диагностика по виду дефекта

Посмотрите на верх при боковом свете — фонарик телефона под острым углом показывает рельеф лучше любого освещения сверху.

• Бугры и дыры в ритме заполнения («подушка», сквозь дыры видна решётка) — мало верхних слоёв или слабый обдув. Самый частый случай.
• Поверхность ровная, но просвечивает рисунок заполнения — слоёв впритык; добавьте один-два. У светлых и прозрачных пластиков это заметно сильнее.
• Ровные параллельные щели между линиями по всей поверхности — недоэкструзия: засор, влажный пластик, слишком высокая скорость или заниженный поток. Количество слоёв тут не поможет.
• Щели только у края, вдоль стенок — мало перекрытия верхнего слоя со стенками.
• Дыры в маленьких площадках и на узких участках — у узких мест слайсер может пропускать сплошной слой; помогает уменьшение порога «минимальной площади верхнего слоя» или больше периметров.
• Бугристые «барашки», сопло цепляет верх — наоборот, переэкструзия.

Сколько верхних слоёв ставить

Удобнее думать не слоями, а толщиной: 0,8–1,2 мм сплошного пластика сверху закрывают заполнение 15–20 % почти всегда. При тонком слое нужно больше слоёв, при толстом — меньше. Многие слайсеры позволяют задать именно толщину — тогда число слоёв пересчитается автоматически при смене высоты слоя. Высота слоя.

Настройки

• Верхние слои — Orca/Bambu Studio: «Прочность» → «Верхние оболочки» (слои или толщина); Cura: «Верх/низ» → «Толщина верха»; PrusaSlicer: «Слои и периметры» → «Сплошные слои сверху».
• Заполнение — «Опорное кубическое» (support cubic) и «молния» (lightning) дают плотную опору именно под верхом, экономя пластик внутри. При обычных шаблонах держите плотность не ниже 10–15 %. Заполнение.
• Постепенное заполнение (gradual infill в Cura) — заполнение становится плотнее ближе к верху. Экономно, но требует достаточного числа шагов.
• Обдув — для PLA 100 % на верхних слоях; для PETG и ABS — увеличить вентилятор именно на мостах и верхних поверхностях. Обдув.
• Поток и перекрытие — щели у стенок: перекрытие верха со стенками 10–25 %. Поток.
• Скорость верхней поверхности — 50–100 мм/с даже на быстром принтере: медленнее — ровнее и лучше блеск.
• Монотонный верх — «Шаблон верхней поверхности: монотонный» — все линии идут в одном направлении, поверхность блестит равномерно.
• Глажка — сопло проходит по верху ещё раз с минимальной подачей и разглаживает его. Глажка.

Если щели между линиями

Если поверхность покрыта ровными параллельными щелями, а не буграми, проблема в подаче пластика, а не в числе слоёв:

• Засор или частичная пробка — как прочистить сопло.
• Влажный пластик — поток рвётся паром. Сушка.
• Слишком высокая скорость — хотэнд не успевает расплавить пластик. Проверьте объёмную скорость вашего хотэнда.
• Заниженный поток или неоткалиброванные шаги экструдера — калибровка экструдера.

Если слишком много пластика (бугры, «барашки»)

Это переэкструзия: уменьшите поток на 2–5 % или только поток верхнего слоя. Сопло может цепляться за бугры и сдвигать модель — включите подъём по Z (z-hop) над верхними поверхностями. Сопло задевает модель.

Проверьте в слайсере до печати

Большинство проблем с верхом видно ещё в предпросмотре — не тратьте пластик на догадки:

1. Нарежьте модель и включите раскраску по типу линий: заполнение, стенки и сплошные слои показываются разными цветами.
2. Прокрутите ползунок слоёв до первого сплошного слоя над заполнением и посмотрите, сколько сплошных слоёв идёт дальше до самого верха.
3. Проверьте маленькие площадки, узкие перемычки и верх выступов: там слайсер иногда оставляет только периметры, без сплошного слоя.
4. Посмотрите на скорость и обдув верхних слоёв в режиме отображения скорости и вентилятора — ошибки в профиле сразу заметны.

Если в каком-то месте сплошных слоёв меньше, чем вы задали, — это узкая область, для которой сработал порог минимальной площади. Уменьшите его или добавьте периметр.

Верх на разных пластиках

• PLA — проще всего: полный обдув, 4–5 слоёв при 0,2 мм, монотонный верх. Глажка даёт почти зеркальную поверхность.
• PETG — тянется и налипает на сопло, при слабом обдуве мосты провисают. Обдув 50–70 % на верхних слоях, скорость верха ниже, на 1 слой больше, чем для PLA. Глажка возможна, но сопло может собирать пластик. Как печатать PETG.
• ABS и ASA — сильный обдув вызывает расслоение, поэтому верх компенсируют числом слоёв: 5–6 при 0,2 мм и плотным заполнением под ним.
• TPU — печатают медленно, мосты провисают сильно. Помогает заполнение 20 % и больше и 5–6 верхних слоёв.

Верх на пологих поверхностях

На куполах, скатах и пологих склонах каждый слой оказывается «верхним» только на маленьком участке — сплошной слой получается узким кольцом, а под ним сразу заполнение. Отсюда дыры на пологих частях моделей, хотя на плоском верху всё хорошо. Решения: больше верхних слоёв или толщины верха (слайсер учитывает её и для наклонных участков), больше периметров, а для гладкой поверхности — меньше высота слоя или адаптивные слои, которые автоматически уменьшают высоту на пологих участках.

Пример

Крышка коробки 100×80 мм из PLA, слой 0,2 мм, заполнение «сетка» 10 %, 3 верхних слоя, обдув 70 %. Результат — «подушка»: бугры над пересечениями сетки и дыры, сквозь которые видно заполнение. Исправление: верхние слои — 5 (1 мм), шаблон заполнения — опорное кубическое 12 %, обдув на верхних слоях — 100 %, скорость верхней поверхности — 80 мм/с, шаблон верха — монотонный. Пластика ушло на 2 г больше, время выросло на 6 минут, верх стал ровным и блестящим. Для витринной крышки добавили глажку — ещё 9 минут.

Порядок действий

1. Определите тип дефекта: бугры и дыры в ритме заполнения или ровные щели по всей поверхности.
2. Для «подушки» — задайте толщину верха 1 мм вместо числа слоёв и проверьте предпросмотр.
3. Включите полный обдув на верхних слоях (для PLA) и снизьте скорость верхней поверхности.
4. Если заполнение ниже 10 % — переключитесь на опорное кубическое или добавьте плотности.
5. Для ровных щелей — просушите пластик, проверьте сопло и откалибруйте поток.
6. Когда верх закрыт — включите монотонный шаблон и при желании глажку.

Меняйте по одному параметру и печатайте маленький тестовый кубик 30×30×10 мм — так за 15 минут понятно, что сработало.

Тестовые модели

• Top Surface Ironing Test — тест верхней поверхности и глажки (автор LeoganPro, общественное достояние).
• Ironing flow test — подбор потока глажки, с готовыми настройками (автор jon, CC BY-NC-SA).
• Bridging Test — тест мостов: если мосты провисают, верх над заполнением тоже будет проблемным (автор Sdewe, CC BY).
• Prusa slicer infill patterns display — образцы шаблонов заполнения (автор Philosopher 115, CC BY).

Типичные ошибки

• Снижать заполнение ради экономии, не добавляя верхних слоёв. При 5 % заполнения нужно 6–7 верхних слоёв при слое 0,2 мм.
• Задавать слои, а не толщину. Сменили высоту слоя с 0,2 на 0,12 мм — и три слоя превратились в 0,36 мм вместо 0,6.
• Лечить недоэкструзию слоями. Если щели ровные по всей поверхности, проблема в подаче.
• Слабый обдув для PLA. Верхние слои требуют полного обдува, иначе мосты над заполнением провисают.
• Глажка вместо верхних слоёв. Глажка выравнивает последний слой, но не закрывает дыры под ним.

Видео по теме

• Как убрать дефект от заполнения в Cura — канал MySelf.
• Как улучшить качество верхней поверхности: калибровка разглаживания — канал «Чувак из Финляндии».
• Perfect Top Surface — Fix Pillowing on Bambu Lab — канал Bambufix (англ.).
• Решение проблем 3D-печати: настройка — канал «Астрид 3D печать».

Читайте также: через стенки видно заполнение, пробелы между стенкой и заполнением.

Частые вопросы

Почему в верхнем слое дыры?

Мало верхних слоёв, редкое заполнение или слабый обдув — первые слои провисают над заполнением, а остальные не успевают закрыть дыры.

Сколько верхних слоёв ставить?

Толщина верха 0,8–1,2 мм: 4–6 слоёв при высоте 0,2 мм. При заполнении ниже 10 % — больше.

Почему сквозь верх видно заполнение?

Мало верхних слоёв или слишком низкое заполнение. У светлых и прозрачных пластиков нужно на 1–2 слоя больше.

Что такое pillowing?

«Подушки» — бугры и дыры на верхней поверхности над заполнением.

Помогает ли глажка от дыр?

Глажка выравнивает поверхность, но сначала нужно достаточно верхних слоёв.

Почему щели у края верхнего слоя?

Мало перекрытия верха со стенками или недоэкструзия.

Какое заполнение лучше для ровного верха?

Опорное кубическое или «молния»: они уплотняются под верхней поверхностью и экономят пластик внутри. Из классических — «сетка» и «треугольники» при 15–20 %.