Zasada działania drukarki 3D

Jeszcze kilka lat temu technologia druku 3D kojarzyła nam się tylko z filmem science fiction.  Drukarki te jednak były wykorzystywane od dawna w firmach i korporacjach, które wykorzystywały je do tworzenia między innymi części do samochodów czy branży lotniczej. Ale z czasem na rynek trafiły modele, tańsze przeznaczone do użytku domowego.  Jest sprawą oczywistą, że to tylko kwestia czasu, zanim urządzenia te zagoszczą w naszych domach.

 

 

Aż trudno uwierzyć, ale druk 3D został wynaleziony już w latach 80-tych, dziesięć lat później technikę tą wykorzystywało już wojsko. Dlaczego więc dopiero niedawno, produkt ten wyszedł na światło dzienne? Jednym z powodów było wygaśnięcie prawa patentowego. Rynek szybko wychwycił okazję, a media nagłaśniając całą sprawę sprawiły, że drukarki 3D są teraz na szczycie popularności.  Niesamowity szybki rozwój tej technologii, wraz ze spadkiem cen, sprawia że każdy może nabyć już takie urządzenie do domu. Możemy już teraz tworzyć własne projekty, kopiować inne, wymieniać się czy pobierać z darmowych bibliotek takich jak: http://www.thingiverse.com/

 

 

 

Zasada działania drukarki 3D

Do wykonania wydruku potrzeba drukarki 3d oraz materiału. Aktualnie na rynku powstaje coraz więcej surowców z jakich można wytwarzać obiekty. Począwszy od podstawowego filamentu typu plastik po projekty z żywności, a nawet z metalu i ceramiki (nad którymi pracują już wielkie korporacje). Podstawowym materiałem jest jednak plastik, który podłączony jest do dyszy drukarki. Pod wpływem odpowiedniej temperatury roztapia się w głowicy a następnie w pół-płynnej postaci zostaje wydalony, na wzór jaki wcześniej zaprogramowaliśmy.  W ten sposób warstwa po warstwie nakładana jest kolejna jedna na drugą. Wielkość warstwy zależy od drukarki, tańsze modele nakładają 0,1 mm droższe bardziej zaawansowane 0,014 mm. Im mniejsza warstwa tym lepszy wydruk, bardziej szczegółowy.

Najtańsze drukarki 3d mają jedną dysze, co pozwala na wydruki w jednym kolorze. Urządzenia droższe mają dwie lub cztery dysze, co pozwala na tworzenie obiektów kolorowych. W drukarkach liczy się precyzja, tutaj nawet minimalne błędy mogą spowodować ze bryły będą zdeformowane lub nietrwałe.

Jednak aby rozpocząć wydruk, pierwszym krokiem jaki należy zrobić to przygotowanie projektu w programie, który daje możliwość stworzyć figurę przestrzenną. Innym sposobem jest zakup skanera, który po prostu klonuje obraz. Podstawowym formatem pliku w druku 3D jest STL. Plik taki można stworzyć w programach graficznych dedykowanych przez producenta drukarki lub dzięki innym powszechnym programom komercyjnym takich jak AutoCAD, Solid Edge, Autodesk 3DS Max, Maya, Blender, Solidworks itp. Jednak przed rozpoczęciem wydruku, każdy projekt należy zweryfikować. Niestety nie wszystko co ładnie wygląda na komputerze da się wytworzyć za pomocą drukarki 3D.  W internecie jest już wiele programów służących do weryfikacji modeli, można je pobrać na przykład ze stron: www.shapeways.com lub www.cubify.com

 

 

Specyfikacja Druku

Głowica drukarki 3D sterowana jest za pomocą, oprogramowania CAM (Computer Aided Manufacturing), tak jak w przypadku przemysłowych robotów. Poruszają ją serwomotory, czyli po prostu silniki, które przesyłają informację do mikroprocesora, odpowiadającego za ruch głowicy.

Rozgrzany plastik, który podgrzany jest w głowicy zostaje wystrzelony z dysz, podobnie jak w przypadku zwykłych drukarek i bardzo szybko zastyga. PO chwili można nałożyć kolejną warstwę. Obecna technologia w przypadku tańszych modeli dla użytku domowego, pozwala na wydruk obiektu o kształcie telefonu w czasie dwóch godzin. Niestety po zakończeniu drukowania, obiekt należy „obrobić” czyli usunąć podstawę, czy nadmiar materiału, ewentualnie pomalować. W Drukarkach z wyższej pułki problem ten został już rozwiązany.

Plusy i minusy

Dla firm główna zaletą drukarek 3D jest fakt, że nie potrzeba już specjalistycznej linii technologicznej, aby wytworzyć złożony przedmiot. Można otrzymać obiekty tak złożone, że nie poradziła by sobie z nimi nawet maszyna wtryskowa.

Inną istotną kwestią jest koszt produkcji pojedynczego przedmiotu, w przypadku produkcji poniżej 1tys drukarka 3D okazuje się tańszym rozwiązaniem. Przy wydrukach nie marnuje się materiał, drukarka zużywa tyle plastiku ile dokładnie potrzeba do wytworzenia obiektu. Przy produkcji przemysłowej odpady są nieuniknione.  Ale nie ma rzeczy idealnych, także tutaj jest ciemna strona. Po pierwsze wydruki zajmują dużo czasu, po drugie materiał musi być specjalnie przystosowany do pracy z drukarką 3D, przez co plastik ten jest znacznie droższy od tego, który można wykorzystać stosując maszynę wtryskową.

Zastosowanie domowe

Co najbardziej interesuje zwykłego użytkownika domowego? oczywiście co dzięki drukarce 3D można wydrukować, do czego przyda się to urządzenie w naszym domu? Możliwości są naprawdę ogromne, bardzo szybko rozwijają się nowe serwisy społecznościowe gdzie można się wymieniać, kupować gotowe projekty. Dzięki drukarką 3D powstały nowe gałęzi rozwoju, teraz każdy może stworzyć swój własny projekt wydrukować a następnie sprzedać na serwisach takich jak: Shapeways (jest to serwis podobny do allegro) z tą różnicą że sprzedaje się tam własne projekty.

 

 

W tworzeniu nowych obiektów ogranicza nas jedynie własna wyobraźnia, wydrukować bowiem możemy przedmioty takie jak, biżuteria, elementy uszkodzonych zabawek, części do stworzenia własnego drona i inne. Jeśli nasza wyobraźnia jednak nie jest zbyt duża, zawsze można skorzystać z gotowych projektów dostępnych na stronach internetowych.

Jednak jak każde urządzenie i tutaj nie są także wady. Drukarki 3D bowiem nigdy nie zastąpią produkcji masowej (chociażby ze względu na długi czas tworzenia), nie da się także wydrukować urządzeń z kilku rodzajów materiałów. Nie stworzymy zatem w domu szczoteczki do zębów czy golarki. Inną wadą urządzeń drukujących 3D jest stosunkowo mała przestrzeń robocza. Oczywiście drukarki bardziej zaawansowane i oczywiści droższe rozwiązują wiele problemów, kto jednak będzie gotowy przeznaczyć kilkanaście czy kilkadziesiąt tysięcy złotych? Tańsze modele można już nabyć za ok 2 tysiące złotych. Ceny jednak w tej branży lecą bardzo szybko w dół, nie można liczyć jednak, że tendencja ta będzie trwała wiecznie.

Zastosowanie drukarek 3D jest naprawdę ogromne. Wiele firm zyska na tej technologii bardzo wiele, począwszy od małych firm, które mogą drukować swoje projekty do celów demonstracyjnych dla klientów. Po większe korporacje projektowe, które bez problemu będą mogły prezentować swoje projekty. Nie zapominajmy o branży gastronomicznej, gdzie drukarki 3D także odgrywają już nie małą role. Są gotowe przepisy na drukowanie jedzenia. Wystarczy wgrać odpowiedni program z internetu, a urządzenie poinformuje nas jakich potrzebuje produktów spożywczych do wydrukowania danego posiłku.

Jednak najcenniejsze zastosowanie drukarek 3D wiąże się z medycyną. Już teraz znacznie zwiększyła się ilość wytwarzanych poprzez urządzenia drukujące w technologii 3D akcesoriów medycznych, takich jak: implanty, protezy itp. Najbardziej spektakularne projekty, które zostały użyte w medycynie to wykonanie przeszczepu 75% czaszki, rekonstrukcji twarzy czy stworzeni bionicznego ucha. W internecie można także znaleźć projekty pomagające zwierzętom (takie jak stworzenie klatki piersiowej i części do wózka dla psa, który urodził się bez przednich łap).

Dla drukarek domowych ograniczeniem jest filament (czyli materiał, z którego tworzymy nasz projekt). Jest nim standardowo plastik, ale w branży tej co chwile dochodzi do rewolucji. Już teraz są maszyny, które wykorzystują do druku metal i tytan, A firma HP  już pracuje nad ceramiką. Jednak cena takiego urządzenia jest nieosiągalna dla zwykłych użytkowników i małych firm.

Bez wątpienia technologia 3D to przyszłość, co chwile powstają nowe projekty i zastosowania, a media i internet żyją tym tematem. Coraz więcej ludzi jest uświadamiana o tej technologii, tylko czas pokaże czy urządzenia te znajdą się w każdym domu i będą powszechne tak jak mikrofalówka czy ekspres do kawy. Myślę, że jest to technologia która zrewolucjonizuje świat.