Jaką drukarkę 3D wybrać?
Pewnie wielu z Was o drukarkach 3D dowiedziało się z serwisów informacyjnych. Kilka lat temu opinię publiczną zelektryzowała wiadomość o wydrukowaniu pierwszego w pełni funkcjonalnego pistoletu z wykorzystaniem tego typu urządzenia.
Zastosowanie drukarek 3D nie sprowadza się bynajmniej jedynie do produkcji broni (należy pamiętać, iż jest to nielegalne). Oczywiści nie wydrukujemy za ich pomocą np. smartfona, ale już obudowę do niego owszem. Więcej informacji na temat potencjalnych zastosowań oraz zasad działania drukarek 3D znajdziesz poniżej.
Spis treści
Technologie
Drukowanie 3D różni się znacząco od drukowania na dwuwymiarowej płaszczyźnie. Przede wszystkim jest dużo bardziej skomplikowane – wymaga nakładania na siebie kolejnych warstw, aż do uzyskania przedmiotu o pożądanym kształcie.
Istnieje wiele technologii, które umożliwiają tworzenie obiektów przestrzennych. Niektóre stosowane są jedynie w przemyśle. Inne także w urządzeniach przeznaczonych do użytku domowego. Wśród tych ostatnich mamy do czynienia z rozwiązaniami, które wymagają wyłożenia nawet kilkunastu tysięcy złotych. Na szczęście na rynku znajdziemy także modele niskobudżetowe za około 1 000 zł.
Poniżej możesz zapoznać się z najbardziej ogólnym podziałem metod druku przestrzennego.
- Z termoplastów (FDM / FFF) - w drukarkach stosowanych w użytku domowym i profesjonalnym
- Z utwardzonych żywic - w zastosowaniach profesjonalnych
- Z proszku - w zastosowaniach profesjonalnych
- Na papierze - w zastosowaniach profesjonalnych
Druk z termoplastów (FDM / FFF)
Filament, czyli materiał, z którego drukujemy model przechodzi przez specjalny wężyk do ekstrudera. W nim znajdują się specjalne rolki ciągnące filament (cold end) oraz głowica (hot end), gdzie filament jest podgrzewany do temperatury 200 – 300ºC, co pozwala mu osiągnąć postać półpłynnej mazi. Filament w takiej formie rozprowadzany jest warstwa po warstwie, aż do uzyskania określonego w projekcie modelu.
Niebieski filament ABS
Filament dostępny jest jako nawinięta na szpulę żyłki (o średnicach 1,75 lub 3 mm). Może on być wytworzony z różnych materiałów – najpopularniejsze, to: ABS oraz PLA. Warto także wymienić:
- Nylon - przezroczysty, ale może być barwiony na różne kolory. Topi się w temperaturze od 220 do 265°C. Elastyczny, wytrzymały i lekki. Można go szlifować
- TPU - odporny na ścieranie oraz elastyczny, dlatego też wykorzystywany jest do drukowania np. butów (filamenty NinjaFlex oraz FilaFlex). Topi się w temperaturze 210°C
- HIPS - stosowany do tworzenia supportów (podpór), gdyż rozpuszcza się w specyficznych dla siebie rozpuszczalnikach
- PVA - rozpuszczalny w wodzie. Dlatego wykorzystuje się go w drukowaniu supportów
- Laywoo-D - kompozyt pyłu drzewnego i PLA. Fakturą przypomina drewno. Im wyższa temperatura druku tym przyjmuje ciemniejszy kolor (od jasnobrązowego do ciemnobrązowego). Łatwo się go obrabia, ale jest kruchy. Stosowany w modelarstwie
- Laybrick - kompozyt kredy i PLA. Ma biały kolor. Dobrze się go obrabia, ale jest kruchy. Fakturą przypomina piaskowiec. Stosowany w modelarstwie
Drukarka FDM VELLEMAN K8400
Poniżej porównano charakterystyki dwóch najpopularniejszych filamentów.
| ABS | PLA |
|---|---|
| Sprężysty | Kruchy |
| Matowa, trochę szorstka powierzchnia | Błyszcząca, gładka powierzchnia |
| Większa temperatura topnienia - 240ºC | Mniejsza temperatura topnienia – około 200ºC |
| Wydziela intensywny zapach topiącego się plastiku (konieczna wentylacja pomieszczenia) | Nie wydziela nieprzyjemnego zapachu |
| Tworzony na bazie ropy naftowej | Jest pochodzenia roślinnego (mączka kukurydziana) |
| Różne kolory, ale nie mają zbyt dużego nasycenia | Możliwość uzyskania kolorów o dużym nasyceniu |
| W przypadku zamoczenia można go łatwo osuszyć (należy go jednak chronić przed zbytnią wilgocią) | Słaba odporność na wilgoć |
| Większa kurczliwość materiału – stół roboczy musi być rozgrzany, aby nie powstawała różnica temperatur między dołem, a górą modelu | Mniejsza kurczliwość materiału – stół roboczy nie musi być podgrzewany (aby obiekt się nie ślizgał na powierzchni stołu możemy położyć podkładkę BuildTak lub użyć zwykłego kleju) |
| Twardszy – po schłodzeniu można go dalej obrabiać, np. wiercić otwory, szlifować | Stosunkowo twardy, ale nie tak jak ABS – późniejsze obrabianie jest trudne |
Druk z utwardzonych żywic (SLA, DLP, PolyJet / MJM)
Sam proces tworzenia obiektów różni się od FDM / FFF. W SLA oraz DLP wykorzystuje się zjawisko zmiany właściwości niektórych polimerów (fotopolimery) pod wpływem światło.
W SLA (stereolitografia) stopniowo warstwa po warstwie obrysowuje się światłem lasera płynny fotopolimer (żywica), który w ten sposób twardnieje. Następnie scalona w ten sposób warstwa jest zanurzana i cały proces się powtarza, aż do pełnego ukończenia obiektu.
W DLP mechanizm wygląda podobnie z tą różnicą, iż wykorzystuje się obraz emitowany przez projektor DLP, co pozwala na bardzo wierne odtworzenie szczegółów.
Istnieje także pokrewna technologia - PolyJet / MJM. Ona również wykorzystuje do druku fotopolimery, jednak do ich utwardzania wykorzystywane są promienie UV.
Mimo niewątpliwych zalet drukowanie w technologii SLA, DLP oraz PolyJet / MJM jest bardzo czasochłonne.
Z proszku (CJP, SLS, DMLS)
Materiałem do wykonywania projektów jest proszek. Umieszcza się go w komorze roboczej, a następnie spaja w określonych miejscach warstwa po warstwie. Materiałem oraz spoiwem w zależności od wykorzystanej technologii może być:
- CJP (Color Jet Printng): gips utwardzany specjalnym klej
- SLS (Selective Laser Sintering): polimery w proszku utwardzane światłem lasera
- DMLS (Direct Metal Laser Sintering): sproszkowany metal utwardzany światłem lasera
Zastosowanie
| Rodzaj | Opis | Przykłady | ||
|---|---|---|---|---|
| Architektura | Możliwość szybkiej wizualizacji projektów: budynków, budowli i innych obiektów inżynierii lądowej i wodnej |  Model budynku | ||
| Przemysł | Masowa produkcja elementów do różnych urządzeń, np. do sprzętu AGD, RTV, a także drukowanie obuwia, ozdób, biżuterii, części do samochodów, samolotów itp. |  Przegub z drukarki DMLS | ||
| Edukacja | Drukowanie przedmiotów wspomagających proces nauczania np. części do przyrządów mechanicznych (kół zębatych, przekładni), kości do budowy szkieletów zwierząt, prototypy urządzeń, mapy topograficzne itp. |  Szkielet dinozaura | ||
| Sztuki piękne | Drukowanie obiektów artystycznych o skomplikowanym wyglądzie |  Rzeźba (KevinMackArt.com) | ||
| Medycyna | Drukowanie implantów, protez, części do urządzeń medycznych |  Proteza kolana | ||
| Wojsko | Drukowanie broni, elementów do dronów, czołgów, samolotów, części zamiennych |  Metalowy pistolet | ||
| Inne | Różnego rodzaju drobne przedmioty, np. spinacze, pojemniki, obudowy, grzebienie, tacki, figurki, zabawki |  Filiżanka (kubek) |
Co wybrać?
Największą rzeszę odbiorców znajdą oczywiście drukarki niskobudżetowe – od 1 500 zł do 10 000 zł. Będą to urządzenia wykorzystujące technologie FDM oraz zwykle filamenty ABS oraz PLA. Warto jeszcze wspomnieć o możliwości zakupu już złożonej drukarki bądź takiej, która wymaga montażu w domu. Druga opcja jest tańsza, jednak konieczne są odpowiednie umiejętności.
Poniżej możesz zobaczyć jak wygląda drukowanie w drukarce FDM.
Wydając kilkadziesiąt złotych możemy liczyć na wysokiej klasy drukarkę FDM lub sprzęt wykorzystujący w druku fotopolimery (SLA, DLP).
Na rynku spotykane są też drukarki 3D za grubo ponad 100 tys. dolarów, np. DMLS. Są one jednak stosowany tylko w przemyśle.
Jak drukować?
Gdy mamy w domu już działającą drukarkę należy przede wszystkim nauczyć się ją obsługiwać oraz przystosować do pracy (pobrać oprogramowanie, skalibrować itp.) – czasami może to zająć nawet kilka dni.
Samo drukowanie przebiega w kilku procesach:
- Tworzenie projektu: w programie CAD (Blender, 3D Studio, Rhino) tworzymy projekt trójwymiarowy i zapisujemy w formacie STL
- Sprawdzenie poprawności modelu (opcjonalnie): możemy to zrobić wykorzystując aplikację Netfabb. Jeżeli są jakieś błędy, to zostaniemy o tym poinformowani
- Cięcie modelu z pliku STL: zrobimy to programem nazywanym slicerem, np. slic3r, Kisslicer, Cura. Sam proces polega na stworzeniu pliku z gkodami, które z kolei zawierają informacje na temat kolejnych ruchów głowicy drukarki
- Drukowanie: uruchamiamy plik z gkodami na jednym z programów do tego przeznaczonych, np. Pronterface, Replicator G, YARRH lub Cura i drukujemy
Oczywiście w jest dostępnych wiele darmowych, gotowych projektów, z których możemy skorzystać.
Słownik
- BuildTak: samoprzylepna podkładka wykonana z tworzywa sztucznego, którą nakleja się na stół roboczy drukarki. Dzięki BuildTak wydruk nie ślizga się po stole. Podkładka dostępna jest w różnych rozmiarach. Najmniejszy format kupimy już za około 20 zł
- Wysokość warstwy: w zależności od technologii wydruku kolejne warstwy mogą mieć różną grubość. W budżetowym sprzęcie FDM zwykle warstwa ma od 0,1 do 0,2 mm. W DMLS od 0,02 do 0,04 mm. Dla wydruku z żywicy między 0,02 a 0,05 mm. Mniejsza grubość warstwy, to możliwość tworzenia modeli o większej szczegółowości
- Infill (wypełnienie): często drukowane modele nie do końca wypełnia się w środku. Jest to celowe, gdyż pozwala zaoszczędzić materiał, z którego drukujemy. Spotyka się np. wypełnieni 10%. Oczywiście takie podejście możliwe jest tylko w określonych modelach, np. w różnego rodzaju bryłach
- Rapid Prototyping (szybkie prototypowanie): pozwala na szybkie drukowanie modeli 3D. Zwykle metoda nie jest zbyt dokładna, ale chodzi tutaj tylko o wizualizację danego projektu
- Retrakcja: wciąganie filamentu z powrotem przez ekstruder podczas przerw w drukowaniu (przesuwanie głowicy w inne miejsce). W przeciwnym razie roztopiony filament skapywałby na projekt
- RepRap: koncepcja tworzenia drukarek 3D, które byłyby w stanie same się replikować. Innymi słowy chodzi tutaj o możliwość wydrukowania wszystkich (w praktyce większości) części, z których można złożyć kolejną drukarkę 3D
- Supporty (podpory): drukowanie z wykorzystaniem żywic lub filamentów wymaga stosowania specjalnych podpór. Tyczy się to obiektów, których elementy na kolejnej warstwie nie mają podbudowy w warstwie poprzedniej – np. obiekt ma jakieś wypustki. Podpory najlepiej gdy są wykonane z materiału o innych właściwościach niż sam projekt. Na przykład HIPS rozpuszcza się w specyficznym rozpuszczalniku, dzięki czemu łatwo jest się go pozbyć z wydruku
- Zestaw do samodzielnego montażu / kit: klasa drukarek 3D, które kupuje się w częściach. Takie urządzenie należy złożyć we własnym zakresie. Urządzenia takie są tańsze niż gotowe modele
Opinie o produktach