Kiedyś urządzenia drukujące w technologii 3D zarezerwowane były wyłącznie dla profesjonalnych firm i specjalistycznych branż, w tym np. lotnictwa czy medycyny. Dzisiaj drukarki trójwymiarowe dostępne są niemal dla każdego, kto potrafi docenić efekty ich pracy i chce wykorzystywać atuty druku przestrzennego w codziennym życiu. Czym dokładnie charakteryzuje się technologia 3D? Co stoi za fenomenem drukarek trójwymiarowych? Jak można z nich efektywnie korzystać? Sprawdź szczegóły w naszym artykule.
Odkryj drukowanie 3D i ciesz się nim we własnym domu
Najważniejszą cechą odróżniającą drukarkę 3D od tradycyjnych urządzeń drukujących jest to, że nie nanosi ona danych z pliku na papier lub inny płaski nośnik, tylko tworzy prawdziwe, fizyczne obiekty przestrzenne 3D. Stąd też zamiennie nazywana jest drukarką przestrzenną lub trójwymiarową.
Początkowo drukarki 3D używane były wyłącznie w specjalnych sektorach. Szczególnie doceniali je np. ortopedzi i stomatolodzy, którzy za ich pomocą mogą tworzyć realistyczne pomoce naukowe, imitujące poszczególne części ciała ludzkiego, a z czasem nawet protezy i implanty. Przestrzenne obiekty 3D znajdują też swoje zastosowanie m.in. w lotnictwie, architekturze (słynne domy 3D), motoryzacji czy branży odzieżowej.
Dzisiaj atuty drukarek trójwymiarowych doceniane są również w codziennym życiu i – co najważniejsze – są dostępne niemal dla każdego. Dzięki takim urządzeniom, można z powodzeniem wydrukować przestrzennie m.in. akcesoria domowe i ogrodowe, dekoracje, a także niezbędne w codziennym funkcjonowaniu gadżety. Jeśli masz w domu dzieci, z pewnością docenisz je także jako źródło dodatkowych pomocy dydaktycznych.
Drukarka 3D przyda się także każdemu, kto ceni wygodę, funkcjonalność i uwielbia wykorzystywać nowoczesne technologie w praktyce. Wraz z tym sprzętem szczególne pole do popisu otrzymują twórcy, wynalazcy i artyści, którzy chcą urealniać swoje pomysły.
Zobacz:
Kto wynalazł drukarkę 3D?
W świecie, w którym jesteśmy przyzwyczajeni do drukowania na płasko, urządzenie drukujące w 3D może wydawać się czymś nieco „egzotycznym” i bardzo nowoczesnym. Nie do końca jednak wygląda to w ten sposób. Otóż faktyczne początki swojej historii drukarka trójwymiarowa datuje już na lata 70-te ubiegłego wieku.
Mimo że koncepcja druku 3D sięga do lat 70-tych, to powszechnie za ojca tej metody uważa się Charles’a Hulla, którego wniosek patentowy na druk przestrzenny został zatwierdzony w 1986 roku. Metoda, którą proponował amerykański naukowiec otrzymała nazwę stereolitorgrafii (SLA), która oznacza: „wytwarzanie przedmiotów stałych poprzez sukcesywne drukowanie cienkich warstw materiału utwardzalnego promieniowaniem ultrafioletowym jedna na drugiej”.
A jak wyglądało to w praktyce? Okazuje się, że Hull potrzebował skutecznego utwardzenia blatów za pomocą kilku warstw żywicy. Wpadł więc na pomysł, aby generować gotowe, trójwymiarowe nakładki o tych samych właściwościach i przez to skutecznie skrócić proces ich pojedynczego nakładania. Później, to właśnie jego firma – 3D Systems – jako pierwsza zajęła się produkcją komercyjną drukarek przestrzennych na szeroką skalę. Dotyczyła jednak bardziej urządzeń do użytku profesjonalnego.
Z kolei pierwszą drukarkę 3D przeznaczoną dla prywatnych użytkowników, aż 30 lat później zaproponował Adrian Bowyer. Miało to miejsce w ramach projektu RepRap, który miał początek w 2006 roku i w zasadzie trwa do dziś.
Drukarka 3D – jak działa?
Aby drukarka 3D mogła stworzyć obiekty przestrzenne potrzebuje do tego odpowiednich atrybutów. Mowa przede wszystkim o filamentach do druku 3D, czyli specjalnych materiałach z różnego rodzaju tworzyw sztucznych, które w procesie drukowania trójwymiarowego zostają poddane specjalistycznej obróbce i w efekcie przekształcają się w realne, przestrzenne obiekty. Najczęściej taki filament musi zostać odpowiednio zaimplementowany w urządzeniu, a następnie bardzo dokładnie, warstwa po warstwie jest przez nie modyfikowany, zgodnie z projektem i systemem działania drukarki 3D.
Obróbka filamentów do druku 3D dzieli się na kilka podstawowych rodzajów. Wśród najpopularniejszych z nich można wymienić m.in.:
FDM – obróbka termiczna plastiku, który po nagrzaniu robi się bardziej „plastyczny”;
SLA – formowanie żywicy światłoutwardzalnej za pomocą wiązki lasera;
MJP – stopniowe utwardzanie tworzywa sztucznego za pośrednictwem promieni lampy UV.
Jak jednak przekazać drukarce trójwymiarowej co ma zrobić? Pod tym kątem urządzenia te nie różnią się od innych drukarek dostępnych na rynku, więc proces przekazywania projektu odbywa się poprzez połączenie z nośnikiem, na którym zapisany jest plik do wydruku, np. laptopem. Trzeba jednak przy tym pamiętać, że najpierw taki plik musi być prawidłowo stworzony, a następnie poprawnie zapisany, bo w innym wypadku, drukarka 3D może go nie przetworzyć.
Cyfrowy plik 3D, który będzie adekwatnie dopasowany do wymagań drukarki przestrzennej, można zaprojektować w programach modelujących w 3D, np. CAD. Zagwarantuje to, że drukarka trójwymiarowa będzie mogła odczytać konkretne warstwy projektu, a następnie przetworzyć jego konkretne cechy i parametry, tworząc fizyczny obiekt.
Biorąc pod uwagę, że drukarka przestrzenna tworzy realne przedmioty, jej posiadanie we własnym domu jeszcze do niedawna było uważane za pewnego rodzaju luksus. Dzisiaj okazuje się, że urządzenia drukujące w trójwymiarze można kupić niemal od ręki. Są one nieco droższe od tradycyjnych rozwiązań, ale efekty ich pracy również są nietuzinkowe. Drukarki trójwymiarowe wydają się być zatem dobrą i opłacalną inwestycją na lata. Ceny najprostszych modeli zaczynają się od kilkuset złotych.
Warto pamiętać, że poszczególne modele drukarek przestrzennych do domu i firmy będą różnić się od siebie budową i możliwościami. Nie powinien też dziwić fakt, że takie urządzenie jest większe od tradycyjnych drukarek, więc trzeba wygospodarować na nie nieco więcej miejsca.
Jako że drukarka 3D to specyficznie działające urządzenie, z którego mają w efekcie wyjść fizyczne przedmioty, musi mieć określoną konstrukcję. Składają się na nią przede wszystkim przestrzeń robocza, ekstruder z głowicą, silnik, specjalne prowadnice, podajnik filamentu, wejście zasilania i inne, niezbędne do działania sprzętu części. Taki sprzęt musi być też poprawnie skalibrowany. Precyzyjna korekta ustawień drukarki 3D jest bowiem niezbędna do odczytywania projektów i osiągania zamierzonych efektów.
A co jeśli nie wiesz, czy to dla Ciebie? Dobra wiadomość jest taka, że aby wypróbować działanie drukarki 3D, nie musisz kupować od razu drogich modeli. Możesz za to spróbować samodzielnie stworzyć taki sprzęt. Potrzeba do tego jednak odpowiednich elementów i wiedzy technicznej. Zanim się za to weźmiesz, zrób projekt swojego dzieła. Jasno określ, jaki rodzaj drukarki Cię interesuje, oraz jakie elementy będą niezbędne do jej zbudowania – w jakiej technologii ma działać.
Dobra rada? Na początek postaw na mniej skomplikowany model, bo im bardziej wymagający on będzie, tym bardziej skomplikowanego montażu możesz się spodziewać.
Samą budowę można podzielić na kilka etapów, które z reguły przebiegają w następującej kolejności:
solidne połączenie ramy i obszaru roboczego;
zainstalowanie w konstrukcji szyn i ekstrudera z głowicą oraz dozownika na filament (pamiętaj, aby głowicę odpowiednio wypoziomować);
implementacja wybranych do konkretnego modelu silników, które stanowią napęd dla urządzenia;
wyposażenie konstrukcji w niezbędną elektronikę, która pozwoli sterować sprzętem, oraz przycisków sterujących i gniazda zasilania;
odpowiednia kalibracja, szczególnie w zakresie poruszania się szyb i prowadnic na poszczególnych osiach, oraz w zakresie kodu programu sterującego urządzeniem.
Do połączenia konkretnych elementów warto skorzystać np. z prętów, śrub i łożysk albo zainwestować w specjalne prowadnice. Jeśli ramę również chcesz wykonać samodzielnie, możesz ją np. zespawać z dostępnych na rynku profili aluminiowych.
Zainteresował Cię ten temat? Koniecznie przeczytaj też:
