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?”

Dźwięki historii

Dziś chciałbym zaproponować szanownym czytelnikom lekturę, nie książki, a książek wielu, jednego autora. Jacek Kowalski, historyk, profesor UAM, mediewista a także poeta, tłumacz, pieśniarz, jest autorem szeregu książek. Książki te utrzymane są w tak lubianym przeze mnie klimacie gawędy historycznej. Czyta się szybko, lekko jak powieść wchłaniając opowieści oparte jednak na solidnych badaniach źródłowych a nie fantazji twórcy. Opisując różne okresy dziejów Pan Jacek prócz wielkiej historii stara się zrozumieć sposób myślenia, dylematy i namiętności ludzi. Pośród bogatej twórczości autora, szczególnie polecam młodzieży dwie serie. Pierwsza seria to książki z płytą.: Niezbędnik Konfederata, Niezbędnik Sarmaty, Niezbędnik Krzyżowca, Niezbędnik Szuana, Niezbędnik Trubadura. Oprócz, z dużym znawstwem prowadzonej gawędy historycznej do rąk otrzymujemy płytę z pieśniami, które krzepiły i wzruszały uczestników opisywanych wydarzeń. Niezwykła to uczta dla miłośników historii. Druga seria to książki z podtytułem „obalanie mitów”. „Sarmacja. Obalanie mitów” i „Średniowiecze. Obalanie mitów. To na początek. A komu zasmakuje, ten płyt i książek tego autora sam znajdzie więcej