Podpory w druku 3D FDM – kiedy są potrzebne i jak je ustawiać?

Drukowanie 3D metodą FDM działa na prostej zasadzie: drukarka kładzie stopiony filament warstwa po warstwie, jedna na drugiej. Niesie to jednak ze sobą pewne ograniczenie – każda kolejna warstwa musi opierać się na poprzedniej. Stopiony filament, gdy rozgrzany wychodzi z dyszy, spada prosto w dół, więc jeśli pod spodem nie ma poprzedniej, już choćby lekko ostudzonej warstwy, kształt naszego elementu będzie zupełnie inny, niż byśmy chcieli.

Co więc w sytuacji, gdy model ma wystające elementy, mosty, nawisy? Wtedy stosujemy podpory (supports) – konstrukcje, które stanowią podparcie dla drukowanych kształtów i umożliwiają ich prawidłowe wydrukowanie. Po zakończeniu druku usuwa się je z finalnego produktu.

Kiedy potrzebne są podpory?

• dla nawisów powyżej 45° – jeśli część modelu „wystaje” ze zwartej bryły i tworzy kąt większy niż 45° względem pionu, poszczególne warstwy mogą nie utrzymać się na sobie (nie odwzrorują pożądanego kształtu).
• dla mostów (bridges) – gdy kształt ma unosić się w pewnej wysokości nad stołem, potrzebuje podpory w formie uzupełnienia wolnej przestrzeni pod sobą.
• przy skomplikowanych geometriach – np. figurki z rękami wyciągniętymi do góry, uchwyty w kształcie haka, wnęki i tunele czy posągi – czasem nawet nos figurki wymaga wsparcia, bo inaczej pojawiłyby się zwisy.

Rodzaje podpór

Większość slicerów (Cura, PrusaSlicer, Bambu Studio) pozwala dobrać sposób generowania podpór i generuje je automatycznie:

1. Podpory liniowe / proste (Grid, Lines)
   • Najprostsze, pionowe, przypominają kratkę lub harmonijkę. Są łatwe do usunięcia, ale mniej stabilne przy wysokich elementach.
2. Podpory w formie drzewa (Tree supports)
   • Podpora ta jest szeroka u spodu i zwęża się oraz rozgałęzia w górę druku, w stronę miejsc wymagających podparcia (porównanie do drzewa chyba najlepiej opisuje ten kształt). Zazwyczaj łatwo się odrywają i zostawiają mniej śladów na finalnym elemencie. Świetnie nadają się do modeli organicznych, które mają nieregularny kształt i wiele pomniejszych miejsc, które należy wesprzeć.

Używanie podpór

1. Podpory od stołu do elementu (Touching buildplate)
   • Generowane są automatycznie tylko tam, gdzie stykają się bezpośrednio ze stołem i miejscem podparcia. To znaczy, że jeśli jakiś element ma zagłębienia w swojej strukturze, support się tam nie wygeneruje. Czasem jest to ich zaleta – niektóre małe zagłębienia wydrukują się wystarczająco ładnie bez podpory, a nie generuje to dodatkowej potrzeby czyszczenia ich.
2. Podpory w opcji “wszędzie” (Everywhere)
   • W przeciwieństwie do poprzedniej pozycji, te podpory tworzone są także wewnątrz modelu, a nie tylko od stołu. Zastosowanie znajdują np. w otworach na przestrzał modelu czy innych tego typu wgłębieniach.
     

fot.: Przykład podpór w formie drzewa

fot.: Przykład podpór prostych

Jak podpory wpływają na wydruk?

1. Czas i koszt druku

Podpory zwiększają ilość zużytego filamentu i wydłużają czas wydruku, a finalnie i tak są wyrzucane. Jednak w wielu przypadkach są niezbędne, by w ogóle taki element wyszedł i spełniał założenia projektowe.

2. Wygląd powierzchni

Tam, gdzie podpora styka się z modelem, powierzchnia może wyjść chropowata lub mogą pozostać pewne pozostałości podpór. Wtedy pomóc może właściwa obróbka – szlifowanie, wygładzanie, spryskanie lakierem. 

3. Łatwość usuwania

• PLA i PETG – podpory mogą mocno przywierać, warto używać odpowiednich ustawień odstępu.
• TPU – elastyczny materiał sprawia, że usuwanie podpór bywa trudniejsze. Podporę trzeba ciągnąć, jednak z taką siłą, by nie rozerwać finalnego produktu.
• Stosowanie różnych materiałów – rozwiązanie to zakłada użycia innego materiału do druku elementu, a innego do druku podpór. Odpowiednio dobrane materiały nie mają tak mocnej adhezji pomiędzy sobą, dzięki czemu łatwiej jest usunąć supporty. W przypadku, gdy podpory występują w miejscu, do którego nie mamy dostępu narzędziami, warto jest użyć do druku supportów materiału rozpuszczalnego. W takim przypadku element wraz z podporami zanurzamy w rozpuszczalniku, który powoduje rozpuszczenie podpór.

fot.: Przykład podpór w druku SLA (zielony wydruk) oraz podpór w stylu drzewa w druku FDM (niebieski wydruk)

Ustawienia podpór w slicerze

• Support Overhang Angle (kąt nawisu): to wartość kąta, od jakiej support zostanie wygenerowany. Standard to 45°.
• Support Density (gęstość podpór): większa gęstość gwarantuje stabilniejsze podpory, ale też trudniejsze do usunięcia i bardziej kosztowne. Standard to 10–20%.
• Z Distance (odległość od modelu): im większa wartość, tym łatwiej je oderwać, ale gorsza jest jakość powierzchni – bardziej oddalony support oznacza większe zwisy, bo filament będzie miał fizycznie miejsce, by lekko opaść.
• Support Interface (warstwa oddzielająca): specjalna warstwa podpory stykająca się z modelem, która jest drukowana innym materiałem. Ułatwia oderwanie podpory od wydrukowanego elementu i finalnie poprawia jakość, bo nie zostają skrawki podpór ani nie ma ryzyka porysowania powierzchni narzędziami.

💡 Wskazówka: oprócz automatycznej opcji ustawienia podpór, oferowanej przez slicery, w wielu z nich możesz ręcznie zaznaczać miejsca, gdzie podpory mają się pojawić. Daje to większą kontrolę nad procesem druku. W ten sposób możesz wzmocnić konkretne miejsce, na którym ci zależy, lub zmniejszyć ilość generowanych supportów.

fot.: Przykłady problemów z podporami podczas druku

Alternatywy dla podpór

Nie zawsze podpory są jedynym słusznym rozwiązaniem podczas druku. Warto zapoznać się z alternatywami, które mogą sprawdzić się równie dobrze. 

• Zmiana orientacji modelu: czasem wystarczy obrócić model, żeby zminimalizować obecność nawisów.
• Podział na części: duże lub skomplikowane elementy można wydrukować osobno i połączyć później (skleić, zgrzać ze sobą), a mniejsze fragmenty łatwiej jest optymalnie rozmieścić na płycie.
• Projektowanie z myślą o druku: już na etapie modelowania warto przewidzieć ograniczenia technologii FDM i unikać nadmiernych nawisów, można też na tym etapie wprowadzić supporty ręcznie, dzięki czemu będą one lepiej dopasowane niż wygenerowane automatycznie przez slicer.

Jakie narzędzia przydają się do usuwania podpór?

• Kombinerki, szczypce płaskie: jedno z najbardziej praktycznych narzędzi. Pozwalają stabilnie chwycić kawałek podpory i ją oderwać, bez ryzyka zranienia sobie dłoni. Dodatkowo zaciśnięcie ich na podporze często deformuje ją na tyle, że odczepia ją od wydruku (zwiększa wydajność przy oczyszczaniu dużych powierzchni).
• Szczypce tnące (boczne): tuż obok szczypiec płaskich bardzo ważne narzędzie. Stosuje się je głównie, gdy drobne fragmenty podpór zostają szczepione z wydrukiem. Wtedy często należy je poderwać i odciąć z użyciem tych szczypiec.
• Pęseta: przydaje się do wyciągania cienkich elementów podpór z wnęk i otworów.
• Papier ścierny lub pilniczek: wykorzystywany do wygładzania powierzchni po oderwaniu podpór, jednak jego zastosowanie często powoduje zmatowienie. Warto wtedy spryskać element lakierem bezbarwnym.
• Multinarzędzia rotacyjne (np. Dremel): bardziej wydajne niż tarcie papierem ściernym, jednak należy pamiętać o pewnym ograniczeniu – szybkość tarcia takiego narzędzia potrafi nagrzać dane miejsce wydruku na tyle, że zaczyna się on przytapiać.

💡 Wskazówka: zawsze zaczynaj od delikatnego oddzielania podpór ręką lub szczypcami. Dopiero potem sięgaj po ostrzejsze narzędzia, aby uniknąć uszkodzenia samego modelu. Zwracaj też uwagę, czy element nie ma delikatnych fragmentów – oderwanie z dużą siłą większego fragmentu podpory może uszkodzić te miejsca! Podpory potrafią być bardzo sztywne i ostre.

Podczas zamawiania usługi przez nasz automatyczny model wyceny druku 3D pamiętaj zdecydować, czy podpory mają zostać do usunięcia przez Ciebie, czy wolisz dostać gotowy produkt.

fot.: Przykład elementu z podporami i po ich usunięciu

Podsumowanie

Podpory w druku 3D to nieodłączny element wielu drukowanych modeli. Ułatwiają wykonanie elementów z nawisami i mostami, umożliwiają wydruk skomplikowanych modeli. Mają jednak swoją cenę – wydłużają czas druku, zwiększają zużycie filamentu i mogą pogorszyć wygląd powierzchni. Dlatego warto świadomie dobierać ich rodzaj i gęstość, a tam, gdzie to możliwe – unikać ich poprzez odpowiednie ustawienia lub zmianę orientacji modelu.