bg2.jpg
electronicsafterhours.com

Druk 3D

Druk 3D

Niektóre wynalazki i technologie, zanim zrewolucjonizują świat, muszą trochę poczekać na swoją kolej. Dokładnie tak było w przypadku drukowania przestrzennego – choć święci ono triumfy dziś, to historia prac nad urządzeniami zdolnymi do wytwarzania trójwymiarowych modeli sięga lat 80.! Współcześnie druk 3D staje się zjawiskiem powszechnym – zakup własnego urządzenia do wytwarzania przyrostowego nie stanowi problemu dla hobbystów, a oferta rynkowa pozwala im zrealizować taki plan, wydając na to kwoty rzędu zaledwie kilkuset zł. Druk 3D zawędrował do szkół, na uczelnie wyższe, ale jednocześnie także do laboratoriów medycznych czy przemysłowych prototypowni. W tym dziale omawiamy wszystko, co wiąże się z technologiami FFF/FDM, SLA oraz innymi rozwiązaniami, rzadziej spotykanymi w amatorskich i półprofesjonalnych drukarkach. Przedstawiamy także drukarki 3D różnych producentów oraz podpowiadamy, w jaki sposób mogą one wspierać realizację różnych projektów.

Historia druku 3D

Choć obecnie druk 3D kojarzy się przede wszystkim z wykonywaniem modeli przy pomocy filamentów, to historycznie pierwszym wynalazkiem do wytwarzania przyrostowego była drukarka 3D pracująca w technologii SLA, którą często określano wówczas pełną nazwą – stereolitografia. Za ojca branży druku 3D uważany jest wynalazca tej metody i założyciel pierwszego przedsiębiorstwa specjalizującego się w produkcji urządzeń do druku przestrzennego – Chuck Hull. Zaledwie cztery lata po jego wynalazku, na rynku pojawiła się kolejna technologia – tym razem była to już znana wszystkim metoda FDM. Stopniowe upowszechnianie druku 3D trwało dosyć długo, a największym przełomem, który niesamowicie przyspieszył rozwój branży, był pomysł brytyjskiego naukowca, Adriana Bowyera. Przeniósł on technologię znaną z zastosowań przemysłowych na grunt domowych warsztatów. Domowa drukarka 3D, stworzona w ramach uruchomionego przez niego projektu RepRap, miała być zdolna do samopowielania. Warto przypomnieć, że ideę Bowyera wcielił w życie twórca marki Prusa – w farmie drukarek 3D czeskiej firmy powstają na skalę przemysłową elementy do… kolejnych urządzeń.

Druk 3D przy pomocy filamentów

Znaczna część spośród urządzeń do wytwarzania przyrostowego, dostępnych obecnie na rynku, pracuje w technologii FFF/FDM. Materiałem eksploatacyjnym dla takich drukarek 3D jest filament, czyli cienkie (najczęściej o średnicy 1,75 mm) włókno tworzywa sztucznego, nawinięte na szpulę. Materiał ze szpuli jest przesuwany przy pomocy ekstrudera w stronę dyszy, w której podgrzewa się go do temperatury sięgającej nawet ponad 260oC (dokładne parametry zależą od rodzaju wykorzystywanego filamentu). Ciepło powoduje, że wiązka tworzywa topi się, więc można nanosić dyszą jej cienkie warstwy na podłoże. Tworzenie modelu w tej metodzie druku 3D polega właśnie na „dobudowywaniu” kolejnych warstw, o grubości dziesiątych części milimetra, na warstwy naniesione wcześniej. Używany filament może wymagać dodatkowego podgrzewania stołu roboczego, dla zapewnienia lepszej przyczepności modelu do podłoża oraz ochrony przed niekontrolowanym kurczeniem się stygnącego tworzywa.

Druk 3D

Druk 3D z żywicy światłoutwardzalnej

Technologia SLA dostępna jest dziś zarówno w drukarkach profesjonalnych, jak i urządzeniach klasy amatorskiej oraz półprofesjonalnej. Warto jednak wiedzieć, że ze względu na powstające podczas druku 3D opary o intensywnym zapachu, nadaje się ona raczej do wykorzystania w osobnym warsztacie, a nie w typowych warunkach domowych. Jeśli jednak zdecydujesz się na wybór drukarki 3D pracującej ze światłoutwardzalną żywicą, uzyskasz modele o szczegółowości nieporównywalnej z innymi technologiami. Współczesne urządzenia korzystające z technologii SLA, a nawet jeszcze dokładniejszej UV LCD umożliwiają tak dokładne odwzorowanie wszystkich detali modelu, że stosowane są nawet w niezwykle wymagającej branży jubilerskiej czy stomatologicznej. Druk 3D wykonywany tą metodą jest nieco wolniejszy, niż w przypadku FDM, ale za to na czas wydruku nie wpływa ilość wytwarzanych jednocześnie detali – liczy się natomiast całkowita wysokość drukowanych elementów.

Podsumowanie

Minikomputery jednopłytkowe należą dziś do podstawowego arsenału narzędzi zawodowych elektroników i programistów systemów wbudowanych. Atrakcyjne ceny oraz duże możliwości pozwalają także na wykorzystanie tych uniwersalnych i wydajnych modułów w projektach amatorskich czy studenckich. Umiejętność programowania jest wprawdzie niezbędna do wykorzystania pełni możliwości komputerów SBC, jednak ogromna dostępność darmowych narzędzi programistycznych pozwala na szybkie rozpoczęcie pracy nawet osobom, którym do tej pory było nie po drodze z tworzeniem własnego oprogramowania. Minikomputery takie, jak Raspberry Pi, Banana Pi, BeagleBone czy też Asus Tinker Board kuszą szybkimi procesorami, dużą pojemnością pamięci RAM, a nade wszystko – łatwością, z jaką można połączyć je z samodzielnie opracowaną elektroniką. To właśnie jest droga do tworzenia projektów, dla których ograniczeniem zdaje się być już tylko wyobraźnia.