Pióra drukujące 2D

Zasada działania klasycznej drukarki 3D, opartej na technologii zwanej FFF (ang. Fused Filament Fabrication) lub też FDM (ang. Fused Deposition Modeling), opiera się na nanoszeniu cienkich warstw („nitek”) roztopionego filamentu z tworzywa termoplastycznego. Warstwa po warstwie nakładane są kolejne „piętra” konstrukcji, a ruchem dyszy precyzyjnie steruje wbudowany w drukarkę 3D minikomputer lub sterownik oparty na mikrokontrolerze. W ten sposób można uzyskać bardzo dokładne, estetyczne detale, których kształt jest ograniczony jedną zasadą: nie da się „drukować w powietrzu” - każda warstwa musi mieć oparcie na stole lub istniejących już, wcześniej wydrukowanych warstwach. Pióra drukujące, zwane też piórami 3D, zdają się przeczyć tym ograniczeniom, pozwalając projektantowi na trójwymiarowe rysowanie, zdawałoby się – dowolnych figur. Jak to możliwe?

Drukarka 3D vs. pióro drukujące

W klasycznej drukarce 3D FFF konieczne jest stosowanie odpowiednich podpór, które po zakończeniu druku zostaną usunięte poprzez ręczne wyłamanie bądź rozpuszczenie w odpowiednim roztworze chemicznym. Podpory (zwane też supportami od ang. supports) muszą być stosowane wszędzie tam, gdzie część obiektu „wisiałaby w powietrzu”. Oczywiście, w niektórych miejscach możliwe jest pominięcie podpór, jednak taki fragment musi być odpowiednio krótki i podparty w dwóch miejscach. Trzeba również pamiętać o zaprojektowaniu detalu w taki sposób, aby zapewnić jak najmniejszy odstęp między punktami podparcia. Nieprzypadkowo takie fragmenty konstrukcji nazywamy „mostami”. W przypadku piór 3D możliwe jest „drukowanie” znacznie dłuższych mostów, niż w jakiejkolwiek drukarce 3D, a wynika to przede wszystkim z wielokrotnie mniejszej prędkości pracy. Od maszynowego druku 3D wymagamy bowiem największej możliwej szybkości, co ma oczywiście bezpośrednie przełożenie na koszty („czas to pieniądz”) i efektywność – w szczególności w przypadku zastosowań komercyjnych. W piórach 3D ekstruzja (proces „wyciskania” rozgrzanego filamentu z dyszy) zachodzi znacznie wolniej, dlatego tworzywo zastyga wystarczająco szybko – w stosunku do prędkości przesuwu narzędzia – by móc odwzorować niemal dowolną trajektorię końcówki pióra. Z tej różnicy wynika rzecz jasna konieczność wykonania wielu ruchów w tym samym obszarze, w celu wzmocnienia konstrukcji – nie da się bowiem zbudować dużego detalu z pojedynczych „nitek” filamentu.

Pióra drukujące 2D

Budowa pióra 3D i najciekawsze przykłady produktów

Budowa klasycznego pióra drukującego jest nieporównanie prostsza, niż konstrukcja jakiejkolwiek drukarki 3D. Oprócz elektronicznego kontrolera, sterującego pracą niewielkiej grzałki, niezbędny jest także mechanizm posuwu filamentu – ekstruder – a zasada jego działania nie różni się w szczególny sposób od ekstruderów stosowanych w drukarkach 3D, choć oczywiście jako źródło napędu wykorzystany został tutaj miniaturowy silniczek (zamiast dużego silnika krokowego). Niezbędny jest także wbudowany akumulator wraz z elektroniką pozwalającą na jego bezpieczne ładowanie. Prosta konstrukcja sprawia, że ceny piór 3D są wielokrotnie niższe, niż nawet najtańszych drukarek stacjonarnych. Doskonałym przykładem będzie tutaj 3Doodler – niedrogie pióro drukujące, perfekcyjnie dostosowane do potrzeb najmłodszych twórców trójwymiarowych obiektów. 3Doodler jest dostępny w zestawach startowych, zawierających – oprócz samego urządzenia oraz kabla microUSB do ładowania – obszerny komplet bezpiecznych, ekologicznych, różnokolorowych filamentów, a także plastikowe szablony i zeszyt projektowy z szablonami do rysowania. Bardzo ciekawym produktem z tej grupy jest też 3Doodler Create Plus – smukłe, estetyczne pióro drukujące z funkcją retrakcji, nadające się doskonale także do profesjonalnego użytku.

Zastosowania piór 3D

Podstawowym zastosowaniem piór 3D jest oczywiście zabawa – stąd właśnie bogata oferta zestawów startowych, dostosowanych do potrzeb najmłodszych. Warto zauważyć, że pióra drukujące, oprócz rozrywki, dostarczają dzieciom bardzo cennych doświadczeń technicznych. Aby uzyskać pożądany detal, użytkownicy muszą najpierw – przede wszystkim w przypadku figur wypukłych, np. sylwetek zwierząt, pojazdów czy budynków – przemyśleć jego szkielet, który stanie się podporą dla całego obiektu. Dopiero po stworzeniu podstawowej konstrukcji można pokrywać ją warstwami zewnętrznymi, dodatkowo wzmacniając całość. Korzystając z piór drukujących, dzieci uczą się myślenia przestrzennego, które kiedyś zaowocuje szczególnym rodzajem wyobraźni – niezbędnym zwłaszcza w przyszłej pracy inżynierskiej lub artystycznej. Pióra 3D doskonale sprawdzają się także w szybkim prototypowaniu – dzięki nim nawet osoby nieposiadające doświadczenia w komputerowym projektowaniu trójwymiarowym są w stanie szybko i łatwo stworzyć modele koncepcyjne, co niebywale ułatwia współpracę z projektantami.