Druk 3D – po spotkaniu Hackerspace Wrocław w Krzywym Kominie

W poniedziałek 8 lipca 2013 odbyło się w Krzywym Kominie we Wrocławiu spotkanie dotyczące druku 3d. Organizatorem był Hackerspace Wrocław, którego przedstawiciele Arkadiusz Śpiewak (Wulfnor) i Przemek Jaworski dzielili się swoją wiedzą na temat drukowania trójwymiarowego, projektowania oraz prezentowali własne drukarki.

Arek zajmuje się drukarkami 3d od dwóch lat, a od początku bieżącego roku robi to już zawodowo. Jak sam mówi, jest przykładem, że da się żyć z projektu opensource, a także, że w ciągu roku można nauczyć robić się coś nowego, od poziomu amatorskiego do poziomu półprofesjonalnego.

Przemek, product designer w firmie Zmorph, jest architektem, choć niepraktykującym, i projektantem. W zakresie jego zainteresowań jest cyfrowa fabrykacja. Opowiedział także jak projektowanie wpisuje się w technologię druku 3d.

Historia druku 3d

Technologia drukowania przestrzennego ma już około 30 lat. Jednak jeszcze kilka lat temu ograniczała się wyłącznie do zastosowań profesjonalnych, przy użyciu urządzeń za dziesiątki tysięcy dolarów. Historia druku 3d dostępnego dla „zwykłych ludzi” rozpoczęła się w 2005 roku, kiedy wygasły patenty firmy Stratasys. Wtedy to Adrian Bowyer, brytyjski inżynier i matematyk, obecnie wykładowca na Uniwersytecie w Bath, zapoczątkował projekt RepPap. Projekt ten zakładał  stworzenia maszyny samoreplikującej w postaci uniwersalnej drukarki 3D. Drukarka taka mogłaby być wykorzystywana w rapid prototyping i byłaby zdolna do wyprodukowania pełnego zestawu swoich własnych części. Idea ta zakładała nie tylko wytworzenie samoreplikującego urządzenia, ale także udostępnienie go każdemu człowiekowi na świecie, za minimalny koszt.

Jako pierwsza powstała drukarka Arnie, która tak naprawdę nie była RepRapem, jej części zostały wydrukowane na profesjonalnej drukarce 3d. Jednak za pomocą Arnie zaczęto tworzyć prawdziwe drukarki RepRap. Pierwszym takim projektem był Darwin, charakteryzował się dużą ilością części, zastrzałów, był zbudowany z prętów M8. Ale działał i za jego pomocą można było zacząć rozwijać kolejne projekty. Około roku po Darwinie pojawił się Mendel, który miał już kształt taki, jak większość amatorskich drukarek obecnie – kształt klina. Jednak jego problemem było to, że miał dużo części. Z pomocą przyszedł Czech Józef Prusa, który uznał, że Mendel jest dla niego za trudny do poskładania, więc ulepszył projekt. Zredukował ilość części o 1/3. Elementów było mniej niż 30 i można ją było złożyć nawet w jeden dzień. W ten sposób powstał niezwykle popularny Mendel Prusa.

Od tego momentu rozpoczęło się dynamiczne powstawanie nowych projektów drukarek 3d, które przedstawia drzewko poniżej. Możliwe było to dzięki otwartości projektu, gdyż każdy może ulepszać, dodawać własne modyfikacje. W tym projekcie istotne jest to, jak określa Arek, „jakkolwiek trudny będziemy mieli problem w społeczności tysiąca czy dwóch tysięcy osób zawsze znajdzie się ktoś, dla kogo będzie on łatwy”. W społeczności pracującej nad rozwojem drukarek przestrzennych są ludzie różnych profesji, wywodzący się z różnych stron świata i rożnych środowisk. Dzięki temu mają bardzo różne pomysły i projekt może rozwijać się bardzo dynamicznie.

 

Jak powstaje wydruk

Cały proces rozpoczyna się od modelu trójwymiarowego. Modelować można np. w opensourcowym Blenderze lub darmowym SketchUp’ie. Obiekt musi być solidem, czyli być zamkniętą bryła posiadającą objętość. Musi być ona „wodoszczelna” (ang. watertight), czyli każda ścianka musi być zamknięta (jeśli by umieścić bryłę w wodzie to nie dostanie się ona do środka). W przeciwnym wypadku program generujący kod dla drukarki nie wie gdzie jest zewnątrz obiektu, a gdzie jest wewnątrz.
Posiadając model należy zapisać go do pliku STL (jest to plik zawierający dane wierzchołków trójkątów).
Do zbadania obiektu, czy da się go wydrukować, służy program NetFabb. Kontroluje on poprawność plików, pokazuje gdzie są błędy, jak je naprawić.
Jeżeli obiekt jest dobry pozostaje taki problem, że nie można drukować w powietrzu. Są dwa sposoby radzenia sobie z tym: użycie materiału podporowego, który wypełnia wolną przestrzeń lub mostki – czyli fragment podparty z dwóch stron, a pod spodem mający wolną przestrzeń, który da się wydrukować bez materiału podporowego.
Jeśli chodzi o użycie materiału podporowego można wykorzystując dwa różne materiały do drukowania, dobrać rozpuszczalnik tak, aby po wydrukowaniu rozpuścić podpory, a pozostawić materiał właściwy (ABS rozpuszczane jest przez aceton, a PLA przez sodę kaustyczną).
W przypadku mostków głowica drukarki jest w stanie przejechać pewną odległość zostawiając żyłkę plastiku. Jednak możliwa długość takiego mostka zależy od poszczególnej drukarki.

Mając gotowy odpowiedni obiekt w formacie STL używa się programu – slicera, który tnie go na poszczególne warstwy, oblicza przepływy, ścianki, wypełnienia. Następnie zamienia kształt warstw na g-code, czyli poszczególne instrukcje, które urządzenie musi wykonać, żeby stworzyć dany kształt.

Aby uzyskać wydruk za pomocą g-codów jest kilka popularnych programów do drukowania.

Materiały wykorzystywane do druku na drukarkach RepRap

Przede wszystkim wykorzystuje się:

ABS (poli(akrylonitryl-co-butadien-co-styren))
PLA (polylactic acid, polylactide)

Można także używać:
– Nylonu – zmodyfikowany nylon, żeby był bardziej przyjazny dla użytkownika
– Materiału drewnopodobnego – zmielone opiłki drewna zatopione w polimerze

Prowadzone są eksperymenty z drukowaniem:
– ciastem
– czekoladą
– ceramiką

Główne technologie druku 3d

FFF (FDM) – wykorzystywana w drukarkach RepRap  – plastik jest topiony dyszą i wyciskany
SLA – stereolitografia – utwardzanie ciekłej żywicy laserem
SLS – Selective laser sintering – spiekanie laserem proszku
Z-corp – na proszek nakładany jest klej z atramentem (jedyna obecnie technologia druku kolorowego)
DLP – używa światła projektora do utwardzania żywicy w określonych miejscach

Drzewo rozwoju projektu RepRap
Drzewo rozwoju projektu RepRap (RepRap Family Tree)

 

Jedna myśl nt. „Druk 3D – po spotkaniu Hackerspace Wrocław w Krzywym Kominie

  1. Pingback: Zloty drukarzy 3D – Kielce i Wrocław – fotorelacja | Designfutures.pl

Możliwość komentowania jest wyłączona.