Druk 3D i ED cz. III. Mamo, tato, wydrukujmy łódeczkę.

W poprzednim wpisie opowiedziałem jak działa drukarka FDM. Doszliśmy do tego, że ruchy głowicy z której wyciskane jest tworzywo sztuczne zapisuje się specjalnym kodem – G-kodem. Kod ten można napisać używając dowolnego edytora ale… Wydrukowanie nawet prostego przedmiotu to kilkaset linii G-kodu. Do wydrukowania przedmiotów o bardziej skomplikowanych kształtach potrzebne mogą być miliony linii kodu. Widać więc, że ręczne tworzenie G-kodu nie koniecznie jest dobrym pomysłem. Na szczęście odpowiedni kod mogą za nas wygenerować programy komputerowe nazywane slicerami czyli krajalnicami. Programy te analizują projekt obiektu trójwymiarowego warstwa po warstwie i generują kod potrzebny do jego wydrukowania. Ponieważ, jak zapewne pamiętacie z poprzednich wpisów, szereg firm produkujących drukarki wywodzi się z otwartego projektu RepRap, oprogramowanie do cięcia modeli tworzone przez te firmy do dziś jest oferowane nieodpłatnie. Do pocięcia modelu i wygenerowania G-kodu możemy posłużyć się takimi wolnymi od opłat programami jak Cura, Slic3r, PrusaSlicer, Matter Control, MakerBot Print, Repetier, IdeaMaker, ChiTuBox, IceSL, CraftWare, Suite, SuperSlicer… Szczególnie przyjazny dla początkujących drukarzy i jednocześnie oferujący bardzo dobrą jakość wydruków jest program Cura firmy Ultimaker. Firma Ultimaker produkuje drukarki 3D a mimo to w swoim rozprowadzanym bezpłatnie programie umieściła ustawienia umożliwiające druk na drukarkach firm konkurencyjnych. Miłe to i niezwykłe. Wracając na koniec tego wpisu do tytułowego pytania – aby wydrukować łódeczkę, trzeba zamienić jej projekt w G-kod za pomocą programu krojącego.

Model, w postaci pliku z rozszerzeniem .stl ( od ang. Stereolitograpgy) pobrałem ze strony 3Dbenchy.com. Nie jest to jednak zwykła łódeczka. To jest legendarna łódeczka. Łódeczka 3DBenchy jest zwyczajowym testowym wydrukiem. Każdy element tej sympatycznej zabawki testuje inne możliwości drukarki. Na wspomnianej stronie znajdziemy dokładne wymiary łódeczki. W Internecie działa duża społeczność ludzi, którzy pomogą wam, jeśli komin lub dziób nie będą drukowały się jak należy. Plik stl należy teraz zamienić na G-kod czyli, mówiąc językiem drukarzy 3D, pociąć. Użyjemy do tego bezpłatnego i jednocześnie jednego z najlepszych slicerów – programu Cura. Program pobieramy ze strony firmy Ultimaker https://ultimaker.com/software/ultimaker-cura. Popatrzcie na film:

Ciąg dalszy nastąpi…

Druk 3D i ED cz.II

Mamo, tato, jak działa drukarka 3D?

Dziś opowiem o tym jak działa najpopularniejszy, najczęściej obecny w domach, typ drukarki 3D -drukarka FDM. Druk metodą FDM (fused deposition modeling) nazywaną też FFF (Fused Filament Fabrication) polega na układaniu, warstwa po warstwie, gorącego tworzywa sztucznego. Cienka strużka tworzywa sztucznego wyciskana jest przez rozgrzaną dyszę. Część drukarki wyciskająca rozgrzane tworzywo termoplastyczne nazywana jest wytłaczarką albo ekstruderem.

Tworzywo do ekstrudera doprowadzane jest w postaci cienkiego drutu nazywanego filamentem.

Filament wpychany jest do dyszy za pomocą specjalnej, radełkowanej śruby. W zależności od zastosowanego systemu, cały ekstruder lub tylko jego głowica mogą poruszać się w trzech wymiarach.

Do dokładnego ustawienia pozycji głowicy ekstrudera służy specjalny system jezdny napędzany silnikami krokowymi. Widoczna na filmie drukarka ma cztery silniki. Jeden na osi X, jeden na osi Y, jeden na osi Z. Czwarty silnik napędza śrubę radełkowaną w ekstruderze.

Silniki sterowane są za pomocą układów elektronicznych nazywanych stepstic’ami. Stepsticki otrzymują zaś polecenia od mikrokontrolera czyli takiego małego komputera zamkniętego w jednym układzie scalonym. Zadaniem mikrokontrolera jest sterowanie ruchami głowicy, ruchami stołu i silnikiem ekstrudera zgodnie z programem opisującym wszystkie ruchy potrzebne do wykonania drukowanego przedmiotu. Prócz tego mikrokontroler utrzymuje zadaną temperaturę dyszy ekstrudera i stołu roboczego. Bo nie powiedziałem jeszcze, że stół też jest podgrzewany. Do zapisywania tych ruchów i temperatur stosuje się specjalny język nazywany G-code.

W następnym odcinku: Mamo, tato wydrukujmy coś!

Druk 3D i ED



Kiedyś wspominałem już, na łamach niniejszego bloga, że jednym z najbardziej inspirujących mnie filmów animowanych dzieciństwa był „Zaczarowany ołówek”. Główny bohater rozwiązuje napotkane problemy, rysując potrzebne w danej sytuacji przedmioty, np. na ścianie, po czym rysunek daje się zdjąć i staje się narysowanym przedmiotem. Czułem wtedy jako dziecko, w szarych i ponurych latach osiemdziesiątych, i czuję do dziś jak wielka jest radość takiego tworzenia i jak wielkie poczucie niezależności daje możliwość wytworzenia samodzielnie potrzebnego przedmiotu. Dlatego z ogromnym zainteresowaniem i radością obserwuję rozwój technik druku 3D, szczególnie tych, które zawędrowały pod nasze strzechy. O tym jak popularny stał się to temat, może świadczyć fakt, że oto coraz częściej dobiegają informacje o staraniach różnych firm aby dostarczyć drukarki 3D do polskich szkół. Drukarka 3D jest świetnym narzędziem do kreatywnych działań w wielu dziedzinach, jednak ze względu na czas wydruku, raczej mało użytecznym w warunkach szkolnych (chyba, że będą do szkolne „farmy” kilkudziesięciu drukarek – w co pozwalam sobie wątpić. Jest za to drukarka 3D wspaniałym urządzeniem w
warunkach edukacji domowej, kiedy to możemy poświęcić na nasze projekty znacznie więcej czasu niż 45 minut. A… no i nie bez znaczenia jest fakt, że ceny drukarek znacznie spadły. Drukarka może dziś zagościć w naszej rodzinie za kwotę poniżej 1000 zl.


Mamo, tato, skąd się wzięły drukarki 3D?


Kiedy ja marzyłem o zaczarowanym ołówku, nic o tym nie wiedziałem, że marzenia moje podzielają dorośli uczeni zza żelaznej kurtyny. Pierwszy był ponoć japoński uczony dr Hideo Kodama, który w roku 1981 wpadł na pomysł, żeby wytwarzać przedmioty poprzez utwardzanie ciekłych żywic za pomocą światła UV. Pomysł swój chciał opatentować, jednak procedura patentowa okazała się zbyt kosztowna. Następnie z pomysłem zmierzyli się Francuzi i Amerykanie. Szczęśliwcem, któremu udało się przejść
cały proces patentowy, w roku 1986, był Amerykanin Chuck Hull. Opracował on pierwszą historycznie metodę druku 3D zwaną SLA (od: StereoLitogrAphy). W roku 1988, Carl Deckard, student Uniwerstytetu Teksańskiego, opatentował metodę selektywnego spiekania laserowego SLS (od ang: selecting laser sintering). Najpolpularniejsza obecnie, w zastosowaniach pozaprzemysłowych, metoda druku FDM (fused deposition modeling) została opatentowana w 1992 przez Scotta Crumpa. Pierwsze drukarki 3D były urządzeniami dużymi i bardzo kosztownymi. Żeby mogły stać się urządzeniami, które za przystępną cenę możemy umieścić w swoim domowym warsztacie, spotkać się musiały jeszcze dwa projekty: RepRap i Wire/Arduino. Oba projekty rodzą się w 2004 roku. RepRap to projekt rozpoczęty przez Adriana Bowyera, wykładowcę na Uniwersytecie w Bath w Wielkiej Brytanii. Projekt rozpoczął się z typowo uniwersyteckim przerostem formy nad treścią. Oto celem projektu uczyniono zbudowanie samoreplikującej się i ewoluującej maszyny. Maszyną „zero” była mała, zbudowana ze stalowych
prętów i łączników z tworzywa drukarka FDM, (z powodów prawnych metodę druku nazwano FFF – Fused Filament Fabrication). Oczywiście, replikowane były tylko elementy z tworzywa sztucznego. W kolejnych latach projekt wyszedł poza świat uniwersytecki. Dzięki Internetowi, społeczność ludzi w niego zaangażowanych szybko rosła. Znacznym wsparciem dla biurkowego druku 3D ,od strony elektronicznej, okazał się projekt Wire Hernando Barragana, z którego później odgałęziło się Arduino. Dzięki Wire/Arduino możliwe było łatwe programowanie mikrokontrolerów sterujących drukarką. Nie bez znaczenia była też, stosunkowo niewielka, cena płytek z elektroniką. Uczestnicy społeczności RepRap założyli takie znane firmy jak MakerBot czy Prusa.


W następnym odcinku…”Mamo, tato, jak działa drukarka 3D?”