Co to jest?
Druk 3D, inaczej określany jako drukowanie przestrzenne, jest techniką wytwórczą, w której generowane są fizyczn e obiekt y na podstawie cyfrowych modeli 3D. Określany jest też jako wytwarzanie przyrostowe polegające tym, że w celu uzyskanie określonego kształtu, materiał jest dodawany, a nie odejmowany jak ma to miejsce w technice ubytkowej czyli np. frezowaniu. Różnica jest mniej więcej taka, jak między garncarzem lepiącym naczynia z gliny a rzeźbiarzem, który odłupując kamień, wydobywa z niego zamierzoną formę. W przypadku druku 3D nasz garncarz porzuca glinę na rzecz komputera, narzędzi do projektowania 3D oraz przede wszystkim – drukarki 3D.
Rodzaje technologii
Współcześnie technika umożliwia nam wiele rodzajów druku 3D, które różnią się od siebie dokładnością wykonania projektu, materiałem budulcowym, sposobem jego nakładania oraz szybkością. Zatem wybór między nimi jest podyktowany głównie oczekiwanymi efektami i ceną. I tak np. jeśli zależy nam na niskim koszcie, wielkości wydruku oraz jego w miarę krótkim czasie, wtedy preferowana jest technika FDM ( Fused Deposition Modelling – osadzanie topionego materiału). Natomiast jeśli zależy nam by wydrukowany element odznaczał się wysokim poziomem odwzorowania szczegółów i miał bardzo duży stopień złożoności, jednocześnie nie zważając na cenę i trwałość – wtedy dobrym rozwiązaniem wydaje się SLA (stereolitografia) czyli laserowe utwardzanie żywicy. Rodzajów druku obecnie jest bardzo dużo a postęp w tej dziedzinie jest bardzo szybki, dlatego tylko dla zobrazowania jego zakresu zaznaczę istnienie np. techniki druku ze sproszkowanego metalu, gipsu a nawet materiału biologicznego. W naszej Bibliotece posiadamy drukarkę drukującą we wspomnianej już technologii FDM.
Do czego to służy?
Początkowo stereolitograficzny druk 3D (SLA) był wykorzystywany do szybkiego tworzenia prototypów. Innymi słowy jego zadaniem było szybkie tworzenie zaprojektowanych elementów służących jako doświadczalne wzorce do weryfikacji ich funkcjonalności przed wdrożeniem do produkcji masowej. Obecnie, różne technologie druku pozwalają na tworzenie już nie tylko prototypów, ale również gotowych produktów np. zabawek, gadżetów reklamowych, czy części do urządzeń. Są też wykorzystywane do bardziej ambitnych przedsięwzięć jak np. w medycynie druk kości czy tkanki miękkiej oraz w budownictwie. Technologie przyrostowe mają w sobie duży potencjał, który jest wykorzystywany w coraz to nowszych dziedzinach. Wraz z jego upowszechnieniem, a co za tym idzie także obniżeniem ceny drukarek, wykorzystywanie druku 3D może niebawem stać się czynnością tak zwykłą, jak drukowanie 2D – czyli zadrukowanych kartek papieru. Dlatego też wydaje się, że umiejętność projektowania 3D i drukowania w tej technologii jest jedną z podstawowych kompetencji niedalekiej przyszłości.
Podstawy podstaw czyli jak działa drukarka 3D?
Jak działa drukarka 3D i druk FDM? Najkrócej można powiedzieć, że po przesłaniu do drukarki pliku cyfrowej instrukcji w języku g-code, ekstruder – czyli urządzenie do pobierania filamentu, zaciąga jego odpowiednią ilość i transportuje go do głowicy. Tam zostaje podgrzany do stanu ciekłego, a następnie w trakcie zaprogramowanych w g-code ruchów głowicy na osi XYZ (czyli na boki oraz w dół i górę), przeciska się przez dyszę na stół roboczy, jako warstwa wydruku. W rezultacie nakładania się na siebie kolejnych warstw powstaje wydrukowany obiekt.
Przygotowanie projektu 3D
Oczywistym jest to, że aby wydrukować obiekt 3D najpierw trzeba go mieć. Tutaj prowadzą dwie główne drogi. Pierwsza z nich to znalezienie w internecie interesującego nas modelu 3D i ściągnięciu go. Obecnie, dzięki działalności pasjonatów, można znaleźć całkiem dużo ciekawych projektów i to nawet na licencji CC. Druga droga, bardziej ambitna, to stworzenie go samemu. Nie jest to nawet zbyt trudne, zwłaszcza, że mamy do dyspozycji coraz większy wachlarz całkiem dobrych i darmowych programów do modelowania w 3D. Kiedy mamy już nasz model wtedy zapisujemy go w formacie obsługiwanym przez kolejny program – tzw. slicer.
Slicer bądź mówiąc jaśniej – program do cięcia modeli 3D, służy już do konfiguracji samego druku. Określa się w nim parametry procesu, tak by były jak najbardziej optymalne względem modelu. Innymi słowy – by efekt pracy odpowiadał naszym oczekiwaniom i nie stał się filamentowym kleksem. Można w nim ustawić bardzo dużo parametrów, m.in. jakość samego wydruku, wysokości warstw, wypełnienie środka, dodanie podpórek itp. Przede wszystkim jednak slicer „tnie” model na warstwy, z których później nasza drukarka 3D stworzy gotowy obiekt. Nierzadko, przy bardziej skomplikowanych projektach, proces optymalizacji parametrów może być prawdziwym wyzwaniem. Na zakończenie naszego „cięcia” pozostaje już tylko zapisać stworzoną instrukcję w języku, który rozumie nasza drukarka czyli tzw. g-code, przenieść plik do drukarki i włączyć „start” a następnie uzbroić się w cierpliwość. Niestety taki druk jest bardzo czasochłonny, proporcjonalnie do wielkości obiektu oraz jakości jego wykonania.
