3D प्रिंटिंग के लिए डिज़ाइन सिद्धांतों और व्यावहारिक टिप्स का संग्रह

 (blog.rahix.de)
2 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2025-05-05 | 3 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • FDM/FFF से functional parts बनाते समय सामान्य machining design से अलग निर्णय लेने पड़ते हैं, और strength, tolerance, printability व cost को साथ में संतुलित करने वाली geometry design ही मुख्य है
  • आधार environment 0.4mm nozzle और 0.2mm layer height वाले सामान्य FFF printer का है, ताकि design किसी खास equipment tuning पर निर्भर न होकर portable रहे
  • strength 100% infill से ज़्यादा print orientation, outer shells, बड़े cross-section, और fillet जैसे factors पर निर्भर करती है—यानी load के flow path और surface material placement पर
  • tolerance और surface quality पर geometry selection का बड़ा असर पड़ता है; horizontal holes, vertical holes और press-fit areas में circular shape पर अड़े रहने के बजाय teardrop shape, flat roof, hexagonal/square holes, crush rib आदि पर विचार करना चाहिए
  • support removal और assembly time घटाने के लिए part splitting, sacrificial layer, sequential bridging, function integration, heat-set insert, embedded nut और embedded hardware तक को शुरुआत से ही design में शामिल करना चाहिए

Design scope और बुनियादी मान्यताएँ

  • लक्ष्य FDM/FFF printing है, और कई rules इसी process की constraints के हिसाब से हैं, इसलिए वे दूसरी additive manufacturing methods पर सीधे लागू नहीं होते
  • focus सुंदरता से ज़्यादा functional parts पर है
    • mechanical properties अच्छी होनी चाहिए
    • print करना आसान होना चाहिए
    • printer की बहुत ज़्यादा fine tuning न मांगनी चाहिए
    • bulk printing में post-processing और material waste कम होना चाहिए
  • design goal force, manufacturing method और cost का balance है
    • जिन forces को transfer या withstand करना है, उनके अनुसार geometry बनाना
    • छोटे geometry changes से printing difficulty घटाना
    • material usage और print time कम करना
  • जहाँ printer और slicer developers हर संभव geometry को बेहतर print करने की कोशिश करते हैं, वहीं designer मौजूदा manufacturing process में ठीक से काम करने के लिए part geometry adjust करता है
  • sharing के लिए बनाए गए models को किसी खास high-end printer की tight tolerances पर निर्भर होने के बजाय, सस्ते printers पर भी आसानी से print होने वाले portable design का लक्ष्य रखना चाहिए

Reference printer profile

  • numerical recommendations नीचे दिए गए standard printer profile पर आधारित हैं
    • 0.4mm nozzle
    • 0.2mm layer height
    • steps/mm setting error के कारण कोई बड़ी dimensional deviation नहीं, और axes के बीच skew नगण्य स्तर पर
    • print speed ठीक से tuned है, लेकिन थोड़े overshoot और ringing जैसे artifacts रह सकते हैं
    • reasonable distance की bridging stable है
    • overhangs अच्छी तरह print होते हैं
    • अगर geometry extreme न हो, तो bed adhesion समस्या नहीं बनती
  • यह premise अत्यधिक equipment performance मानकर नहीं चलता और portable design बनाए रखने के लिए benchmark है

Part strength design

  • FFF prints अंदर से कुछ हद तक hollow होते हैं और layers में बनाए जाते हैं, इसलिए वे homogeneous plastic block से अलग behave करते हैं
  • layer-based manufacturing process के कारण इनमें direction के अनुसार mechanical properties बदलती हैं, यानी anisotropy होती है

  • Print orientation और load

    • सबसे अहम rule यह है कि tensile force print plane के parallel रहे, ऐसे part को orient करें
    • जिस direction में layers अलग होती हैं, उस tensile load के खिलाफ print बहुत कमजोर होता है
    • My Tech Fun के tests में ideal orientation में लगभग 3 गुना अधिक strength मिल सकती है
    • bending भी cross-section के कुछ हिस्से में tensile force बनाती है, इसलिए bending moment को भी print plane के parallel align करना चाहिए
    • clip जैसी बार-बार bend होने वाली geometry में orientation गलत हो तो part आसानी से टूट जाता है
    • Printables जैसे platforms पर model share करते समय file को सही print orientation में upload करना बेहतर है, ताकि users सीधे print कर सकें

  • जब एक orientation से समाधान न हो

    • complex parts में अगर सभी loads के लिए कोई ideal orientation न हो, तो part को कई pieces में split किया जा सकता है
    • हर piece को अलग-अलग optimal orientation में print करें
    • dovetail joint जैसे joints कई directions में अच्छी printability देते हैं, इसलिए assembly में उपयोगी होते हैं

  • Infill से ज़्यादा surface और cross-section

    • 100% infill strength बढ़ा सकता है, लेकिन यह efficient नहीं है
    • extra material का बड़ा हिस्सा strength में योगदान नहीं देता और सिर्फ print time व material बढ़ा सकता है
    • कई parts pure tension/compression से ज़्यादा bending moment झेलते हैं, और stress neutral axis से दूर surface के पास ज़्यादा होता है
    • 3D printing में infill percentage बढ़ाने की तुलना में perimeter/shell count बढ़ाना strength के लिए ज़्यादा प्रभावी है
    • design ऐसा होना चाहिए कि force जितना संभव हो छोटे और सीधे path से flow करे
    • sharp corners stress concentrate करते हैं, जबकि fillets force path को ज्यादा direct बनाकर strength के लिए फायदेमंद होते हैं
    • traditional mechanical design में material और weight कम करने के लिए cross-sectional area घटाया जाता है, लेकिन 3D printing में अंदर का हिस्सा काफी हद तक hollow होता है, इसलिए cross-section बढ़ाने पर भी material usage बहुत ज्यादा नहीं बढ़ सकता
    • material usage पर surface area का असर ज्यादा होता है, इसलिए same outer dimensions वाला rectangular cross-section I-beam की तुलना में similar या ज्यादा strong हो सकता है और print time भी बेहतर हो सकता है

  • Simulation और experimental prints

    • FFF prints shell और infill की वजह से heterogeneous होते हैं, इसलिए traditional strength simulation से limit load को realistic तरीके से निकालना मुश्किल है
    • stress analysis ध्यान देने योग्य areas खोजने में उपयोगी हो सकता है, लेकिन accurate limiting load पाने के लिए suitable नहीं है
    • 3D printing में prototype print की cost कम होती है, इसलिए कुछ pieces सच में print करके mechanical properties verify करना cost-effective हो सकता है
    • dimensional accuracy को केवल test prints से tune करना किसी खास printer और slicer settings पर निर्भर करता है, इसलिए सावधानी जरूरी है
    • topology optimization दूसरी additive manufacturing methods में useful हो सकता है, लेकिन current tools से FFF के लिए सचमुच optimal geometry बनाना मुश्किल है और कई बार printability भी अच्छी नहीं होती

Tolerance और सतह की गुणवत्ता

  • chamfer और fillet का चयन

    • प्रिंटिंग सतह के समानांतर edge के लिए chamfer अधिक उपयुक्त होता है
    • fillet शुरुआत में बहुत तीखा overhang बना सकता है, और ऊपर वाला fillet layer steps को ज्यादा उभारता है, जिससे सतह की गुणवत्ता घटती है
    • chamfer एक स्थिर overhang angle बनाता है, जिससे layer steps अधिक consistent आते हैं
    • प्रिंटिंग सतह के लंबवत edge के लिए fillet अधिक उपयुक्त होता है
    • print head को तेज कोने पर मुड़ना नहीं पड़ता, जिससे ringing और overshoot जैसे surface artifacts कम होते हैं
    • chamfer दो तेज कोने बनाता है, जो tolerance और appearance के लिए नुकसानदेह हो सकता है

  • छेद और seam

    • horizontal circular holes में ऊपर का हिस्सा तीखा overhang बन जाता है, जिससे समस्या बढ़ती है
    • छोटे छेदों के लिए 90° teardrop shape अच्छी तरह फिट होती है, और बड़े छेदों में ऊपर का हिस्सा flat roof बनाया जा सकता है
    • bridge थोड़ा झुक सकता है, इसलिए roof के नीचे extra clearance चाहिए
    • vertical circular holes में perimeter seam की वजह से tolerance अस्थिर हो सकता है
    • seam artifact, बाकी perimeter के 0.1mm से कम fit होने पर भी, लगभग 0.4mm तक का protrusion बना सकता है
    • अगर seam केवल एक जगह बनता है, तो hole centerline भी shift हो सकती है
    • vertical holes को 120° corner वाली teardrop shape में बनाया जा सकता है, ताकि seam circular feature में interfere न करे
    • अगर अन्य features seam के प्रति sensitive हों, तो छोटा notch जोड़कर slicer को seam छिपाने के लिए सबसे तेज corner दिया जा सकता है

  • FFF में अपेक्षित tolerance

    • designer को किसी खास printer से हासिल की जाने वाली tolerance specify करने के बजाय manufacturing process की tolerance स्वीकार करनी चाहिए और उसी के अनुसार design करना चाहिए
    • यह मानकर चला जाता है कि printer ठीक से calibrated है
    • गलत steps/mm settings axis direction dimensions में fixed ratio error पैदा करती हैं, और design को इसकी भरपाई नहीं करनी चाहिए
    • आधुनिक printers की theoretical step resolution लगभग 0.01mm के स्तर की होती है, लेकिन actual dimensional errors में दूसरे factors ज्यादा बड़े होते हैं
    • तेज corner print head से बड़ी acceleration मांगते हैं, इसलिए tolerance खराब कर सकते हैं
    • 0.4mm nozzle और 0.2mm layer height वाले लोकप्रिय FFF printers में, हर surface के लिए deviation को लगभग ±0.1mm मानना एक सुरक्षित baseline है
    • circular paths में nozzle के extruded line को खींचकर ले जाने के effect के कारण circle छोटा होने की tendency रखता है
    • internal circular holes में deviation छोटे होने की दिशा में expected होना चाहिए, और external circular diameters भी छोटे हो सकते हैं, हालांकि internal circles की तुलना में कम
    • बड़े dimensions में printer की अपनी tolerance से ज्यादा cooling के दौरान होने वाले warping और shrinkage महत्वपूर्ण हो जाते हैं
    • warping material पर बहुत निर्भर करता है, और अधिक volume, कम sharp edges, smooth surface और rounded shapes में घटता है
    • ideal shape sphere होती है

  • जब precision चाहिए

    • test prints के जरिए बिल्कुल fit होने वाले CAD dimensions खोजने वाला goldilocks approach high repeatability की वजह से बहुत अच्छी tolerance दे सकता है
    • इसका नुकसान यह है कि यह specific printer और slicer settings पर बहुत निर्भर करता है, जिससे portable design कमजोर हो जाता है
    • अगर precision से बनाना संभव नहीं है, तो उसे adjustable बनाना एक विकल्प है
    • oblong hole में screw से position को push करके fit किया जा सकता है, लेकिन 1mm से कम fine adjustment मुश्किल होता है
    • opposing screw छोटी height adjustment के लिए अच्छा है, लेकिन दोनों तरफ से access चाहिए और adjustment झंझटभरा होता है
    • spring या flexure के against काम करने वाला grub screw दोनों directions में adjustment आसान बनाता है
    • spring steel shim कभी-कभार बदली जाने वाली छोटी adjustments के लिए उपयुक्त है, लेकिन 3D printed shim में छोटी heights पर surface defects accuracy को नुकसान पहुंचा सकते हैं

  • engineering fit और press fit

    • ISO 286 जैसे traditional fit systems तब उपयोगी होते हैं जब specific tolerances के साथ machining की जा सके, लेकिन 3D printing में इन्हें ज्यादातर सीधे इस्तेमाल करना मुश्किल है
    • अगर सच में बहुत tight fit चाहिए, तो hole को ream करके H6 fit जैसी post-processing की जा सकती है, लेकिन जहां बिल्कुल जरूरी न हो वहां यह effort ज्यादा है
    • clearance fit के लिए दो parts के बीच gap को printer tolerance के 2 गुना से अधिक रखना काफी है
    • interference fit में assembly force tolerance के अनुसार बहुत बदलती है, और worst case में joint टूट सकता है
    • press-fit holes के लिए circular holes की तुलना में hexagonal या square holes ज्यादा forgiving होते हैं
    • circular hole में perimeter बढ़ाना पड़ता है, जिससे material failure होने की संभावना रहती है, लेकिन hexagonal/square holes bending से बड़े diameter को accommodate कर सकते हैं और seam को corner में छिपा सकते हैं
    • बड़े diameter के press fit के लिए crush rib इस्तेमाल किया जा सकता है
    • assembly के दौरान rib plastically deform होकर tolerance absorb करता है, और पूरे contact surface की तुलना में छोटे rib को deform करना force को limit करने में आसान होता है
    • crush rib एक बार assemble होने वाले press fit के लिए उपयुक्त है, और reassembly पर holding force काफी कम हो जाती है
    • example values के तौर पर, crush rib को 0.2mm छोटा और bore को 0.4mm बड़ा रखने से अच्छे results मिले
    • repeated assembly की जरूरत वाले press fit के लिए elastic deformation इस्तेमाल करने वाला grip fin अधिक उपयुक्त है

Printing process optimization

  • support material कम करना

    • support material हवा में लटके shapes को print करने के लिए scaffolding होता है, लेकिन इसके साथ removal post-processing, extra material waste, और supported surface की tolerance/surface quality में गिरावट आती है
    • design stage में shape को ऐसा बदलना priority होनी चाहिए कि support की जरूरत न पड़े
    • print orientation strength के साथ-साथ support की जरूरत पर भी बड़ा असर डालता है
    • strength के लिए अच्छा orientation और support से बचने वाला orientation आपस में conflict कर सकते हैं
    • rectangular shape को printer axes के साथ align करने के बजाय लगभग 45° झुकाकर print करने से लंबे bridge या support से बचा जा सकता है और surface quality अधिक uniform हो सकती है
    • इस स्थिति में print stability घट सकती है, इसलिए brim की जरूरत पड़ सकती है

  • part splitting और internal overhangs

    • अगर किसी भी orientation में support से बचना संभव न हो, तो part को कई pieces में divide करने का तरीका consider किया जा सकता है
    • यह support post-processing और assembly complexity के बीच का trade-off है
    • one-off या small-batch designs में थोड़ी complex assembly justified हो सकती है
    • upside-down counterbore में बीच के hole की वजह से bridge तुरंत काम नहीं करता, और support डालने पर उसे hole के अंदर से remove करना मुश्किल होता है
    • sacrificial layer वह तरीका है जिसमें पूरे hole को एक layer thickness के bridge से बंद करके ऊपर वाले छोटे hole को support किया जाता है, फिर print के बाद knife या drill से हटाया जाता है
    • overhanging counterbore trick बिना post-processing के counterbore handle करने का तरीका है
      • counterbore को desired depth तक cut करें
      • एक layer में inner hole से बचते हुए केवल left/right bridges छोड़ें
      • अगली layer में केवल perpendicular direction वाले bridges छोड़ें
      • उसके बाद छोटे bridges के ऊपर circular inner hole print करें
    • diameter बढ़ने पर इस method की भी limits हैं

  • sequential bridging और surface area minimization

    • bridge के ऊपर दूसरा bridge रखने वाली sequential bridging support के बिना complex shapes बना सकती है
    • OpenFlexure microscope इस method को व्यापक रूप से इस्तेमाल करने का example है
    • बड़े bridge पर तुरंत structure रखने के बजाय कुछ layers build करके strength और cooling time सुनिश्चित करना बेहतर है
    • traditional material saving के लिए cutouts डालने का तरीका 3D printing में उल्टा material usage और print time बढ़ा सकता है
    • क्योंकि material surface पर ज्यादा इस्तेमाल होता है, surface area घटाना और मोटे, bulky shapes को prefer करना चाहिए

  • bed adhesion और large-scale printing

    • large-scale printing में bed से contact area को control करना चाहिए
    • बहुत छोटा होने पर part printing के दौरान गिर सकता है, और बहुत बड़ा होने पर print के बाद remove करना मुश्किल हो सकता है
    • brim के बजाय CAD geometry में सीधे mouse ear जोड़ा जा सकता है
    • mouse ear bed adhesion problems को कम करता है, बाद में slicer में जोड़ने की जरूरत नहीं रहती, और post-processing burden भी घटा सकता है

फीचर इंटीग्रेशन

  • फीचर इंटीग्रेशन के फायदे और नुकसान

    • फीचर इंटीग्रेशन एक ऐसी design approach है जिसमें एक ही part से जितने संभव हों उतने functions कराए जाते हैं, ताकि parts की संख्या कम हो
    • 3D printing में shape complexity manufacturing cost में बहुत ज्यादा नहीं जुड़ती, इसलिए यह feature integration के लिए अच्छी तरह फिट बैठती है
    • सभी functions को एक ही part में डालने पर print orientation चुनने की freedom सीमित हो जाती है, और strength, tolerance व shape freedom खराब हो सकते हैं
    • iterative design में बड़े model को हर बार फिर से print करना पड़ता है, और failure होने पर बड़े part को बदलना पड़ता है
    • prototyping या repair को आसान बनाने के लिए कुछ functions को अलग parts के रूप में छोड़ने का विकल्प भी हो सकता है

  • zip tie channel और flexure

    • part की surface पर छोटा zip tie channel जोड़ने से cable या wire को fix किया जा सकता है
    • zip tie channel में print orientation का ध्यान रखना चाहिए; अगर perimeter channel को bridge न करने वाली दिशा में हो, तो यह कमजोर हो जाता है और bridge फटकर निकल सकता है
    • flexure एक design element है जो part की elasticity का उपयोग करके movement को integrate करता है
    • इसमें पतले shapes की जरूरत होती है, इसलिए यह 3D printing के लिए उपयुक्त है
    • बड़े movement के लिए मोटे flexure की तुलना में पतला flexure बेहतर होता है, और force को कई पतले flexure parallel में stack करके बढ़ाया जा सकता है
    • travel distance को length बढ़ाकर या snake-like shape बनाकर बढ़ाया जा सकता है
    • flexure को इस तरह design करना चाहिए कि use के दौरान plastic deformation न हो, और hard stop से excessive movement व breakage को रोका जाना चाहिए

  • clip, living hinge, print-in-place

    • clip अतिरिक्त fastening parts के बिना parts को जोड़ सकता है, इसलिए 3D printed design में भी इसका अक्सर इस्तेमाल होता है
    • clip design में travel distance, retention force, shape size और print orientation का balance अहम है
    • layers के आर-पार बना clip बहुत कमजोर हो सकता है
    • कई बार movement को छोटा रखना और force से hold करना बेहतर होता है
    • form-locking clip में screwdriver जैसे tool से release करने के लिए जगह देनी चाहिए
    • living hinge ऐसा hinge है जो अलग axis rotation के बजाय plastic deformation से move करता है
    • पतली plastic sheet को stable तरीके से deform होने के लिए hinge को print bed पर flat रखना चाहिए, और bridge layer से बना living hinge अच्छी performance नहीं देता
    • print-in-place mechanism एक तरीका है जिसमें आपस में interlocked कई parts को assembly के बिना एक ही बार में print किया जाता है
    • ऐसे joints भी बनाए जा सकते हैं जिन्हें print के बाद assemble करना संभव नहीं होता, लेकिन design complexity ज्यादा होती है और orientation fixed होने से support avoidance और strength design मुश्किल हो जाता है
    • floating shapes को support करने के लिए break-away surface डाला जा सकता है
    • interlocking features के बीच clearance लगभग 0.3mm हो तो आज के ज्यादातर printers से print किया जा सकने की संभावना है

प्लास्टिक से आगे के mechanical elements

  • screw fastening

    • 3D printed plastic parts में screw fastening, metal fastening से अलग तरह से काम करता है
    • metal-metal joint में screw elongation से preload बनता है, लेकिन 3D printed thermoplastic में part screw की तुलना में बहुत कम stiff होता है, इसलिए plastic compression preload का बड़ा हिस्सा बनाती है
    • जरूरी preload तक पहुंचने की कोशिश में printed part की yield strength जल्दी आ सकती है और deformation हो सकता है
    • static loads के लिए यह अक्सर पर्याप्त होता है, लेकिन vibration या impact जैसे dynamic loads में screw locking की जरूरत हो सकती है
      • lock nut
      • threadlocking adhesive
    • screw को जितना संभव हो लंबा design करना बेहतर है
    • लंबे screw से part को tension के बजाय compression preload मिलना आसान होता है, और over-tighten करने के लिए ज्यादा turns लगाने पड़ते हैं, इसलिए गलती से overtighten करने की संभावना घटती है

  • printed parts के लिए thread selection

    • printed part में thread tap से threads बनाए जा सकते हैं
    • यह तरीका fast design और low-reuse joints के लिए उपयुक्त है, लेकिन plastic threads overtightening से आसानी से खराब हो जाते हैं और repeated assembly के लिए नुकसानदेह हैं
    • M8 या उससे बड़े threads को CAD में model करके print भी किया जा सकता है, लेकिन quality हमेशा अच्छी नहीं होती
    • rib thread forming crush rib concept और standard screw को combine करता है
    • screw rib को deform करके अपना thread खुद बनाता है, और यह post-processing के बिना low-reuse thread के लिए उपयुक्त है
    • heat-set threaded insert part में मजबूत और reusable metal thread डालने का तरीका है
    • यह plastic thread से मजबूत होता है, overtightening से आसानी से खराब नहीं होता, और repeated assembly को अच्छी तरह withstand करता है
    • back side से screw डालने वाली structure में इसे reliably इस्तेमाल करना मुश्किल हो सकता है
    • embedded nut standard nut को printed part में फिट करने वाला सस्ता alternative है
    • यह long screw इस्तेमाल करने वाले through-joint के लिए अच्छा fit है, और इसे sideface cutout या backface hex pocket से डाला जा सकता है
    • assembly के दौरान nut बाहर निकल सकता है; print के बीच में nut डालकर उसे बंद भी किया जा सकता है, लेकिन print और assembly complexity बढ़ जाती है
    • thread strength ज्यादातर मामलों में design requirements से ज्यादा होती है, और दूसरे factors ज्यादा महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं

  • dowel pin और embedded hardware

    • dowel pin traditional mechanical design में parts के बीच position को accurate और repeatable तरीके से set करने वाला standard element है
    • 3D printing में tolerances के कारण इतनी accuracy की जरूरत कम होती है, और pin fit बनाने के लिए engineering fit भी मुश्किल होता है, इसलिए इसका use सीमित है
    • जरूरत पड़ने पर hex hole, crush rib और post-processing alternatives हो सकते हैं
    • print के दौरान hardware insert करने का तरीका इस sequence में काम करता है
      • design में part के लिए cavity छोड़ी जाती है
      • slicer में cavity के ऊपर वाली layer से ठीक पहले pause set किया जाता है
      • pause के समय hardware insert किया जाता है
      • print resume करके hardware को अंदर trap कर दिया जाता है
    • उदाहरणों में transparent PETG sheet डालने वाला Modern Gridfinity Case, trapped fastener, magnet और metal mesh शामिल हैं
    • embedded hardware अतिरिक्त joints या fastening methods से बचा सकता है, लेकिन आम तौर पर नुकसान यह है कि उसे तोड़े बिना निकालना या replace करना मुश्किल होता है

  • fabric पर print करना

    • fabric को print में integrate करने से flexible parts बनाए जा सकते हैं, इसलिए इसका use wearable या cosplay में होता है
    • सामान्य तरीका यह है कि print के बाद लगभग 2–3 layers पर pause करें, tulle fabric को initial layers के ऊपर ढकें, और फिर print resume करें
    • नई layer नीचे वाली layer के साथ fuse होते हुए हर printed piece को fabric से fix कर देती है
    • solid printed shapes की placement और geometry से final output की flexibility control की जा सकती है

बाहरी रूप और सतह डिज़ाइन

  • जटिल आकार और shadow line

    • 3D प्रिंटिंग में जटिल सतही आकार जोड़ने से manufacturing cost बहुत ज्यादा नहीं बढ़ती; मुख्य बोझ केवल design time होता है
    • overhang और support की सीमाओं का पालन करने तक, सीधी रेखाओं और समकोणों पर आधारित पारंपरिक functional part shapes तक सीमित रहने की जरूरत नहीं है
    • जटिल या organic shapes सौंदर्य के साथ-साथ ergonomic design में भी उपयोगी होते हैं
    • दो parts के मिलने वाले edge पर shadow line बनाई जा सकती है
    • सीधे सटने वाली surfaces, surface defects के कारण seam को असमान दिखाती हैं
    • एक समान बड़ा gap बनाकर और असली mechanical contact को छोटे lip के पीछे छिपाकर बाहरी रूप को uniform बनाया जा सकता है
    • अगर dust protection की जरूरत हो, तो अंदरूनी lip जोड़कर उसे labyrinth seal जैसा बनाया जा सकता है
    • lid और box जैसे कोण पर fit होने वाले parts में भी consistent offset और internal alignment rib का उपयोग करके shadow line बनाई जा सकती है

  • surface texture और text

    • 3D प्रिंटिंग की vertical surface पर layer lines साफ दिखती हैं
    • textured steel sheet जैसी खास print bed bottom surface की texture को बेहतर बना सकती है, लेकिन यह एक part की केवल एक side पर लागू होती है
    • सभी sides को ज्यादा uniform दिखाने के लिए part को print bed के मुकाबले diagonal में rotate किया जा सकता है
    • fuzzy skin एक feature है जो हर layer perimeter में irregularity जोड़कर layer lines को कम prominent बनाता है
    • सही tuning करने पर touch feel भी बेहतर होती है, इसलिए इसे grip और handle में खूब इस्तेमाल किया जाता है
    • printed parts में text या symbol आसानी से जोड़े जा सकते हैं
    • बड़े designs में part number और revision index print करके confusion कम किया जा सकता है
    • text के लिए embossing की तुलना में engraving ज्यादा साफ होता है, और font size छोटा होने पर यह अंतर और बढ़ जाता है
    • text को print surface के perpendicular रखने पर वह perimeter line के हिस्से के रूप में print होता है, जिससे detail सबसे अच्छी मिलती है
    • ज्यादातर printers 0.6mm minimum stroke width और 0.5mm engraving depth वाला text बिना समस्या print कर सकते हैं

vase mode डिज़ाइन

  • vase mode में hollow shell को single perimeter line से print किया जाता है; इसमें अलग-अलग layers के बजाय Z height को धीरे-धीरे बढ़ाते हुए spiral में filament डाला जाता है
  • इसके फायदे ये हैं
    • print time का 100% extrusion में इस्तेमाल होता है
    • अलग-अलग layer seam नहीं होते
    • printer रुकता नहीं, इसलिए stringing की समस्या नहीं बनती
    • part shape दिखाने के लिए कम plastic चाहिए, इसलिए यह तेज होता है
    • filament usage घटता है, जिससे हल्के parts बनाए जा सकते हैं
  • कमी यह है कि internal support नहीं होता, इसलिए part बहुत unstable हो जाता है
  • vase mode parts की strength में surface shape सबसे महत्वपूर्ण होता है
    • flat या केवल एक दिशा में मुड़ने वाली surfaces सबसे कमजोर होती हैं
    • जटिल shapes ज्यादा strength दिखा सकते हैं
  • beading pattern पतले sheet-material parts को ज्यादा rigid बनाने वाला pattern है, और vase mode parts की stiffness बढ़ाने में इस्तेमाल किया जा सकता है
  • vase mode को printer के extrusion path को precision से control करने के तरीके के रूप में भी देखा जा सकता है
    • FPacheco की stackable tray जैसे ऐसे shapes भी बनाए जा सकते हैं जो सामान्य vase mode parts जैसे नहीं दिखते
    • vase mode का 100% print time वाला फायदा बना रहता है
    • mass production वाले parts में इसका असर बड़ा हो सकता है

नियमों को लागू करने का तरीका

  • ये design rules अच्छे defaults के रूप में इस्तेमाल किए जा सकते हैं, लेकिन ये कानून नहीं हैं
  • स्थिति के आधार पर कोई दूसरा विकल्प बेहतर हो सकता है, और designer को load, tolerance, printability, assembly, repair और cost को साथ देखकर निर्णय लेना चाहिए
  • पर्याप्त रुचि होने पर इसे open-source book के रूप में विकसित करने का विचार भी है, जिसमें कई लोग rules जोड़ और modify कर सकें

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3 टिप्पणियां

 
judy002626 2025-05-09

मेरे देखे हुए स्रोतों में यह सचमुच उन चुनिंदा सामग्रियों में से लगता है जिनमें बेहद उच्च-स्तरीय जानकारी बहुत अच्छी तरह समाई हुई है। ऐसी सामग्री को हिंदी में देख पाना... यह मेरे लिए बहुत खुशी की बात है.

स्क्रू जैसी चीज़ों के मामले में, अफसोस है कि मैं अभी नया हूँ, इसलिए मैं आसपास के लोगों से अनुभव के आधार पर चली आ रही एक विधि इस्तेमाल कर रहा हूँ। मैं अलग से thread नहीं बनाता, बल्कि स्क्रू के व्यास से लगभग 0.4mm संकरा एक बेलनाकार स्तंभ बनाता हूँ, और प्रवेश भाग पर छोटे आकार का high-angle chamfer देता हूँ। इस बारे में आपका क्या विचार है?

उदाहरण के लिए, अगर M3 हो तो मैं 2.6mm hole पर प्रवेश भाग में 80°, 0.3mm लंबाई का chamfer दे रहा हूँ। SLA में मैं स्तंभ की दीवार की मोटाई 2mm या उससे अधिक रख रहा हूँ, और FDM के लिए प्रिंट करने वाले व्यक्ति की सटीक spec तो मुझे नहीं पता, लेकिन FDM में भी यह संभव था।

यह ऐसे parts नहीं हैं जिन पर बहुत अधिक mechanical strength या force आती हो; ये साधारण fixation-type के काफ़ी करीब हैं। फिर भी, कुछ बार गिराने के बाद भी इन्हें कुछ नहीं हुआ, तो लगा कि यह उम्मीद से बेहतर काम कर रहा है।🤔
 
1206good 2025-05-09

अगर वह पार्ट ऐसा नहीं है जिसे लगातार खोलना-जोड़ना पड़ता हो, तो layer direction के हिसाब से अलग हो जाने वाली समस्या से सावधान रहने के अलावा, साधारण pillar में screw घुमाकर डालना भी अनुभव के हिसाब से कोई बड़ी समस्या नहीं लगता।

अगर बार-बार खोलना-जोड़ना ज़रूरी हो, तो thread सहित print करने के बजाय insert लगाना बेहतर लगता है।

comments tab में
"printed part में सीधे thread बनाने के तरीके के तौर पर wood screw प्रभावी होते हैं

wood screw tap के बिना भी खुद अपना thread बना सकते हैं
PETG से print करने पर strength पर्याप्त होती है, लेकिन PLA में layer के parallel बने hole में cracking हो सकती है"
इस हिस्से से मैं सहमत हूँ।
 
GN⁺ 2025-05-05
Hacker News टिप्पणियां

  • शानदार लेख है। यह Thingiverse या Printables पर मिलने वाले औसत पार्ट्स के स्तर से कहीं ऊपर है, लेकिन अच्छे पार्ट्स आखिरकार इसी तरह के विचारों का पालन करते हैं
    mouse ears, press-fit holes, और असंभव दिखने वाले bridges बनाने के लिए layer-by-layer staggered alignment खास तौर पर अच्छे हैं
    Fusion 360 में यह सब शायद “plastics” mode में design किया जाएगा, और दिलचस्प बात यह है कि उस mode को इस बात से कोई फर्क नहीं पड़ता कि part print होगा या mold से बनेगा
    PCB में मैंने कड़े design rule checks देखे हैं और sheet metal macros भी देखे हैं, लेकिन standard equipment की सीमाओं के मुताबिक design को restrict करने वाले production-aware design को general mechanical CAD में support होते हुए अभी तक नहीं देखा

    • मैं ऐसे CAD engine के करीब की किसी चीज़ पर काम कर रहा हूं जो standard equipment की machinable range के हिसाब से design को restrict करता है। इसमें parts को सिर्फ tool-based cutting से model किया जाता है
      https://github.com/WillAdams/gcodepreview
      जरूरी tool https://pythonscad.org/ है, और अब तक मैंने जो ज़्यादातर चीज़ें try की हैं उन्हें implement कर पाया हूं
      मैं एक joinery module पूरा कर रहा हूं जो लगभग किसी भी तरह की wooden structure बनाने देगा, और metal भी शायद बहुत अलग नहीं होगा। पहले concept proof के तौर पर मैंने thread-cutting program भी बनाया था
    • फिलहाल मेरी जानकारी में ऐसा कोई CAD engine नहीं है। मैं कुछ ऐसा सोच रहा हूं जैसे slicing-integrated FreeCAD workbench, जिससे किसी खास printing technique को part की किसी खास geometry पर apply किया जा सके
      अभी यह साफ नहीं है कि असल में यह कैसा दिखेगा या workflow में कैसे fit होगा
    • CAD में design engineers को manufacturability review करने में मदद करने वाली काफी features होती हैं। Fusion में Inspect panel देखें तो ऐसे analysis tools हैं जो mold से बाहर निकलने के लिए draft कम होने वाले areas, या milling tool से पहुंचना मुश्किल या असंभव होने वाले areas को highlight करते हैं
      सही extensions के साथ injection-molded parts के लिए EDA-style design rules भी set किए जा सकते हैं
      injection molding design analysis के लिए dedicated कई software भी हैं, लेकिन उनकी कीमत hobby users की पहुंच से बहुत दूर है
    • मैंने इस क्षेत्र को देखा है, और mechanical designer के नजरिए से मुझे यह भी यकीन नहीं कि यह वाकई desirable goal है या नहीं। फायदे ज्यादातर छोटी-छोटी चीजों में मिलते हैं, जैसे hole size desired thread से match करता है या नहीं, या sheet metal part में hole bend line के बहुत पास तो नहीं है
      लेकिन 3D part का final design बहुत non-deterministic होता है और manufacturing methods भी बहुत विविध और specific होते हैं, इसलिए यह फायदे से ज्यादा समस्याएं पैदा कर सकता है
    • design process के बाद के चरणों में इस्तेमाल किए जा सकने वाले DFM tools Fictiv या Protolabs जैसी जगहों के जरिए उपलब्ध हैं। हालांकि कई geometries “technically machinable” होती हैं, लेकिन व्यवहार में वे कहीं ज्यादा महंगी पड़ती हैं
      engineer को समझना चाहिए कि part कैसे बनेगा, और अगर नहीं पता तो machinist से बात करनी चाहिए, तथा design complexity और engineering requirements के बीच trade-off करना चाहिए

  • कमाल का लेख है। दोबारा कहूं तो सचमुच कमाल
    मैं 7 साल से 3D printers के साथ काम कर रहा हूं और pandemic के दौरान घर पर अपना printer खुद assemble भी किया था। यहां बताए गए कुछ topics मैंने practice से पहले ही सीख लिए थे, और 3D printing experience वाले ज्यादातर लोगों ने भी शायद इसी तरह सीखा होगा
    लेकिन उन सभी चीजों को इस स्तर पर research करके organize और explain कर देना सच में बहुत प्रभावशाली है। ऊपर से इसमें अब भी सीखने लायक बहुत से topics शामिल हैं

  • शानदार लेख है। यह कई सालों में सीखी गई कई tricks को साफ-सुथरे ढंग से summarize करता है
    prints में material कम करने की एक और उपयोगी trick है surface को बिल्कुल print न करना। print के mass का ज्यादातर हिस्सा shell में होता है, इसलिए अगर top और bottom surfaces part के function के लिए important नहीं हैं, तो उनमें से एक को हटाया जा सकता है
    slicer उन surfaces से घिरे volume को फिर भी infill structure से भर सकता है, और rectilinear, hexagonal, triangular जैसे planar infill structures इस्तेमाल करने पर result भी काफी अच्छा दिखता है। यह खासकर ज्यादातर flat parts में अच्छा काम करता है
    इस तरीके से print किए हुए दो TPU parts मैं रोज इस्तेमाल करता हूं: phone case [0] और headphones के लिए pressure-relief strap [1]
    [0] https://www.printables.com/model/615154-google-pixel-8-case
    [1] https://www.printables.com/model/577575-hifiman-comfort-stra...

  • पिछले कुछ सालों में HN पर आए 3D printing लेखों में यह सबसे अच्छा है
    यहां बताए गए कई design considerations compliant mechanisms की श्रेणी में आते हैं
    https://en.wikipedia.org/wiki/Compliant_mechanism
    https://www.youtube.com/results?search_query=compliant+mecha...

  • ये शानदार टिप्स हैं। Bambu के आने के बाद slicer जैसे टूल्स और CoreXY सीरीज़ के printers, दोनों ने usability को काफी ऊपर उठाया है, जिससे पूरा क्षेत्र बस print कर दो वाले माहौल की ओर बढ़ रहा है—यह भी मददगार है
    इसकी वजह से adoption, model creation और पूरे ecosystem पर अच्छा असर पड़ रहा है
    मैं Fusion 360 से बहुत सारे parts design करता हूँ और लगभग 10 साल से print कर रहा हूँ, फिर भी यहाँ से मुझे कुछ अच्छे tips मिले
    इसमें जो एक अहम चीज़ मैं ज़रूर जोड़ना चाहूँगा, वह है filament selection। PC-CF, यानी carbon-fiber reinforced polycarbonate जैसे आधुनिक filaments असली prints और parts में अविश्वसनीय रूप से versatile हैं
    किसी advanced consumer printer में करीब 300°C तक जाने वाला print head और hardened steel nozzle चाहिए होता है, फिर भी इसे print करना अपेक्षाकृत आसान है। standard PLA के अलावा भी कई तरह के filaments हैं, और print cost 10 गुना महंगी हुए बिना भी वे कई मायनों में चमकते हैं
    slicers भी print quality, speed और part strength सुधारने पर काफी काम होने से अब बहुत बेहतर हो रहे हैं
    cnckitchen का कई बार ज़िक्र होना भी अच्छा लगा। 3D printing के नए trends को गंभीरता से follow करने और कम bias वाली reviews से सीखने के लिए यह बेहतरीन resource है
    Printables और Thingiverse पर models की quality भी सचमुच बेहतर हो रही है, और बिना external parts के download करके सीधे print करने पर पूरी तरह काम करने वाले devices—यानी print-in-place और single-print parts—का बढ़ना उत्साहजनक है
    जब generative AI object modeling और CAD principles को समझने लगेगा, तो जैसे parameterized models ज़्यादा popular हो रहे हैं, वैसे ही functional part models भी विस्फोटक रूप से बढ़ेंगे

    • मैं Creality Ender 5 Plus से Bambu पर आया हूँ, और Bambu हाल में थोड़ा घमंडी दिखने लगा है, फिर भी hardware अब भी मुझे पसंद है
      इस्तेमाल करने पर समझ आया कि Ender पर मैं हमेशा printer को ही ठीक करता रहता था और असल में बहुत कम print करता था
      Bambu पर desired quality level बदलने के अलावा manual settings की ज़रूरत नहीं पड़ी। बस एक बार बहुत लंबे bridge पर default settings ठीक थीं, लेकिन उसे और अच्छी तरह चिपकाना चाहता था, इसलिए कुछ tests करके हल्की fine-tuning की थी

  • “कम reuse frequency वाले joints को जल्दी design करने के लिए printed parts में tap से thread बनाएं” वाले हिस्से पर, मुझे पता चला कि wood screws अच्छे से काम करते हैं। tap इस्तेमाल न करने पर भी wood screws खुद thread बना सकते हैं
    हालांकि part पर थोड़ा stress पड़ता है। मैं ज़्यादातर PETG में print करता हूँ और यह इसके लिए काफी मजबूत है, लेकिन PLA में अगर hole layers के parallel हो तो वह split हो सकता है
    “threaded inserts पीछे की तरफ से screw डालते समय भरोसेमंद तरीके से इस्तेमाल करना मुश्किल है” वाली सीमा के लिए एक trick है जिसे मैं कभी-कभी इस्तेमाल करता हूँ
    insert डालने से पहले पीछे की तरफ से screw पहले लगा दें, निकले हुए screw पर insert को घुमाकर चढ़ा दें, फिर soldering iron से insert और screw दोनों को साथ में plastic में डाल दें
    क्योंकि screw hole को भर रहा होता है, melted plastic hole को बंद नहीं कर पाता। इसके बजाय melted plastic screw के आसपास form हो जाता है और Nyloc nut की तरह काम करता है

    • अगर tap नहीं है, तो part में जल्दी से heat-formed threads बनाए जा सकते हैं। M3~M4 screws के लिए आम तौर पर 0.2~0.4mm छोटा hole print करें ताकि थोड़ी force से ही screw घुसे, फिर cordless drill से screw को तेजी से पूरा अंदर तक चला दें
      friction heat इतनी होनी चाहिए कि plastic पिघलकर screw के आसपास shape बना ले। ठंडा होने तक इंतज़ार करें, फिर screw निकाल दें
    • मेरे अनुभव में छोटे machine screws, जैसे M3 भी सही size के hole में खुद thread बना सकते हैं, और कुछ बार reassembly के लिए काफी अच्छे से काम करते हैं
      हालांकि मैं portability को target करके design कम ही करता हूँ, और कुछ test prints से अपने printer के लिए सही hole size ढूंढ लेता हूँ
    • plastic-cutting screws भी इस काम के लिए बहुत अच्छे हैं। उनका thread pitch बड़ा और spacing ज्यादा होती है, लेकिन वे wood screws जितने deep नहीं होते
      Small Parts या Amazon पर 1000 से कम की छोटी quantity के options कमजोर हो सकते हैं, लेकिन पिछले साल से Bambu ने reasonable price वाली छोटी packs बेचना शुरू किया है

  • मुझे पता है कि HN कम्युनिटी में Bambu Labs को काफी खरी-खोटी सुनाई जाती है, लेकिन मेरा Bambu Labs P1S सचमुच हैरान कर देने वाला अच्छा है। इस्तेमाल करना इतना आसान है कि पुराने Ender के मुकाबले मैं इससे 100 गुना ज्यादा प्रिंट करता हूं
    इसी की वजह से मैंने Fusion 360 भी सीख लिया, और अभी इसी वक्त बच्चों के रंग भरने के लिए droid प्रिंट कर रहा हूं

    • Ender मेरे लिए कोई खास अच्छा अनुभव नहीं था। समझता हूं कि उस समय कीमत के हिसाब से वह ठीक था, लेकिन मेरे अनुभव और ऑनलाइन देखी बातों के मुताबिक वह काफी झंझट वाला था
      जिन लोगों को खुद printer से छेड़छाड़ करना पसंद है, उन्हें वह पसंद था और वे उसे recommend करते थे। क्योंकि hardware को stable तरीके से चलाते रहना 3D printing से अलग अपनी ही एक skill बन गया था। यह लेख में बताई गई design considerations से अलग समस्या है
      सुना है Bambu कहीं बेहतर है। मैं Ender वाले दौर का Raise3D E2 इस्तेमाल करता हूं और वह बहुत stable है। कीमत एक tier ऊपर है, लेकिन उसमें हाथ नहीं लगाना पड़ता, और नया था तब भी और आज भी बस काम करता है
    • यहां लगता है कई reader सिर्फ Bambu और Ender की तुलना कर रहे हैं, लेकिन विकल्प सिर्फ यही नहीं हैं। अगर आपको मिलते-जुलते features और reliability वाला ऐसा printer चाहिए जो घर फोन न करे, तो Prusa देखने लायक है
      Bambu ने अपने software का बड़ा हिस्सा उसी से fork किया था, और हालिया updates के बाद उसे इस्तेमाल करना भी उतना ही आसान है; वह बहुत stable है और maintenance भी आसान है
      हाल में उन्होंने US में manufacturing भी जोड़ी है, और लगता है कि US-made Core ONE भी खरीदा जा सकता है। tariffs को देखते हुए शायद जल्द ही वह मिलते-जुलते Bambu से सस्ता भी पड़ जाए
      कुछ लोग शिकायत करेंगे कि हर 3D printing article में कोई Prusa fanboy आ जाता है, लेकिन उस company के प्रति ऐसा लगाव बनने की वजह है। मैंने MK4(S) से हजारों घंटे print किया है और कोई समस्या नहीं आई, और अगले नए model में बदलने के लिए upgrade kit देना भी काफी शानदार बात है
    • मैं ऐसे दो लोगों को जानता हूं जिनके पास ठीक उसी model का 3D printer है, और दोनों machines किसी न किसी खराबी के कारण अक्सर कई-कई हफ्तों तक बंद पड़ी रहती हैं। वजह यह है कि owners के पास diagnose/repair करने की skill नहीं है, या वे proprietary replacement parts की बेहिसाब कीमत नहीं देना चाहते, या दोनों
      इसके उलट मेरा Ender 5 हमेशा चलता रहता है, और Amazon से कुछ cents से लेकर ज्यादा से ज्यादा 20 dollars तक के replacement parts का इंतजार करने के लिए एक-दो दिन से ज्यादा कभी बंद नहीं रहा
      मुझे नहीं लगता कि Bambu unreliable printers बनाता है। उल्टा, overall वे Creality से कहीं ज्यादा reliable बेहतरीन machines हैं
      बस वे कुछ sports car जैसी हैं। यह product उन लोगों के लिए ज्यादा है जो तेज और चमकदार चीज चाहते हैं और समस्या को पैसे से हल करना चाहते हैं, या फिर ऐसे technical लोग जो उसे track पर ले जाकर खुद maintenance करने में भी सहज हैं
      समस्या यह है कि Bambu printers को beginners के लिए अच्छा बताकर प्रचारित और recommend किया जाता है। यह सच है कि वे non-technical लोगों के लिए 3D printing में शुरुआत आसान बनाते हैं, लेकिन आखिर में लगता है कि ज्यादातर लोग customization की सीमित गुंजाइश, या समस्या आने पर diagnose/repair में लगने वाले समय, मेहनत और खर्च से निराश होंगे
    • Bambu Lab अच्छे printers बनाता है, और X1C के साथ consumer-affordable click-and-print 3D printer का idea पेश करने वाली शुरुआती companies में से एक था
      समस्या यह है कि अब वह ecosystem को बंद करता जा रहा है, और आगे किस दिशा में जाएगा यह पता नहीं
      साथ ही, latest printer की तुलना पुराने Ender से करना बहुत unfair है। तुलना similar current technology के बीच होनी चाहिए
    • मैं शायद चूक गया कि लोग उसे नापसंद क्यों करते हैं। वजह क्या है?

  • करीब 10 साल पहले पहली Taz machines से 3D printing शुरू की थी, और उस experience ने मुझे पूरी तरह थका दिया था
    एक महीने पहले की बात करें तो मैंने Prusa Core One खरीदा, और वह इतना पसंद आया कि XL 5-toolhead तक खरीद लिया। ऐसे printer का इस्तेमाल करना वाकई मजेदार है जो “बस काम करता है”
    पिछले हफ्ते मैंने 6 दिन का print पूरा किया: https://www.reddit.com/r/prusa3d/comments/1kb3p0w/xl_full_be...

  • शानदार लेख है और मैंने बहुत कुछ सीखा। अतिरिक्त पढ़ने के लिए J. E. Gordon की Structures मुझे बहुत अच्छी लगती है
    इस तरह के काम के लिए जरूरी mechanical design concepts को समझने में इससे काफी मदद मिली
    [0]: https://archive.org/details/StructuresOrWhyThingsDontFallDow...

  • पहले sharp corners को लेकर बहुत ज्यादा सावधान रहना पड़ता था
    sharp corner print करते समय hotend को लगभग रुकने तक decelerate करना पड़ता है और फिर नई direction में accelerate करना पड़ता है। इस दौरान nozzle से थोड़ा और plastic रिस जाता है
    rounded corners बनाने से यह transition smooth हो जाता है
    आजकल printers में आम तौर पर pressure advance control होता है, इसलिए अब यह काफी कम important रह गया है

    • pressure advance control कम से कम 10 साल से मौजूद है और बहुत लोग इसे इस्तेमाल करते आए हैं
      latest low-cost printers में सबसे बड़ा फायदा मुझे input shaping और resonance tuning से लगता है। क्योंकि इससे mechanically कम मजबूत machines पर भी higher acceleration और speed इस्तेमाल करना संभव हुआ
      उसके बाद slicer विकल्पों को कम करना और branded filament इस्तेमाल करने के लिए मजबूर करना आता है। options हटाने से repeatable slicer profiles बनाना आसान हो जाता है। मैं लगभग 10 साल से Atomic filament और वही basic slicer profiles इस्तेमाल कर रहा हूं
      मेरे workshop में अब भी pressure advance control या input shaping इस्तेमाल नहीं होता। इसके बजाय मैं बहुत मजबूत frame वाली machines बनाता हूं
      मैंने जो देखा है, frame और drive system जितने मजबूत होते हैं, input shaping का फायदा उतना ही कम हो जाता है। मेरा current printer करीब 10 साल पुराना है, लेकिन अभी भी solid है
      leadscrew drive होने की वजह से यह CoreXY जितना तेज नहीं है, लेकिन print quality अच्छी है और इसका build volume 320mm cube है। pressure advance control या किसी और जादुई feature के बिना भी PLA को 100mm/s पर print करता है और travel 150–200mm/s पर करता है, जबकि extruder भी काफी भारी है