W dzisiejszym artykule skupię się na przedstawieniu ograniczeń druku 3D najpopularniejszą technologią FDM/FFF.
Strona SwiatDruku3D.pl z założenia opowiada o możliwościach jakie daje druk 3D, jednak jak wiadomo nic nie jest czarno-białe i ta technologia, które ma ogromny potencjał, ma również całkiem sporo ograniczeń, zwłaszcza jeśli chodzi o najbardziej popularną i dostępną technologię jaką jest FDM/FFF. Po kolei przeanalizuję ograniczenia związane z tą technologią, a tym samym brak możliwości wydrukowania niektórych modeli. Aby artykuł nie był jednak tak pesymistyczny, przy każdym problemie, który możemy napotkać zaproponuję pewne rozwiązanie. Internet zasypuje nas artykułami na temat niesamowitych możliwościach drukowania 3D. Co rusz czytamy o wyjątkowej technologii, która całkowicie zmienia świat i przenosi produkcję do domowego zacisza. Sam jestem fanem drukowania 3D, jednak znam realia i wiem, że wydruki z FDM/FFF pozostawiają wiele do życzenia. Artykuł jest raczej skierowany do początkujących drukarzy lub osób zaczynających dopiero zastanawiać się nad zakupem własnej drukarki. Mam nadzieję, że artykuł ostudzi emocje co do szybkiego zakupu drukarki 3D. Zależy mi, żeby zakup był przemyślany, racjonalny, a samo urządzenie skierowane do osób, które zdają sobie sprawę zarówno z jego zalet jak i wad. Po przydługawym wstępie – zaczynajmy.
1. Ograniczenie druku 3D – ROZMIAR
To chyba kluczowe ograniczenie, które nasuwa mi się jako pierwsze. Drukarki 3D z reguły posiadają podobny obszar roboczy, jest to sześcian mieszczący się w wymiarach 20 – 30 cm x 20 – 30cm x 20 – 30 cm, sporadycznie zdarzają się też urządzenia oferujące większe pola robocze. Większe modele lepiej drukować na przemysłowych drukarkach 3D, przy użyciu innych technologii. Jest wprawdzie możliwość wydrukowania dużego modelu w częściach, a potem go połączyć za pomocą kleju, jednak jego trwałość może nie być już tak wysoka, a samo łączenie będzie zazwyczaj widoczne gołym okiem.
Gdy zależy nam na naprawdę olbrzymich rozmiarach, można skorzystać z dostępnej nawet w Polsce wielkoformatowej drukarce 3D Massivit 1800 PRO. Jest ona przeznaczona głównie dla branży reklamowej ponieważ nie zawiera wypełnienia w środku, ale obiekty, które drukuje mogą mieć powierzchnie nawet 1,11 m x 1,45 m x 1,8 m – czyli o wysokości postawnego dorosłego człowieka. Tutaj rozmiar naprawdę robi wrażenie.
2. Ograniczenie druku 3D – KSZTAŁT
Pokrewnym ograniczeniem rozmiaru jest kształt drukowanego modelu. Aby model mógł zostać prawidłowo wydrukowany, pierwsza warstwa powinna być maksymalnie płaska, aby mogła zostać przyklejona do stołu. Podstawa wydruku to jego fundament, który musi trzymać całą konstrukcję. Jeśli pierwsza warstwa nie posiada płaskiej powierzchni musimy zastosować warstwy podporowe, czyli filary podtrzymujące cały wydruk. Musimy pamiętać także o ograniczeniu związanym z grubością ścianek. Najcieńsza ścianka naszego wydruku nie powinna być mniejsza niż średnica dyszy drukarki 3D, aczkolwiek współczesne programy do cięcia modeli – slicery, już taką opcję oferują i można tą dobrą praktykę trochę nagiąć.
Jeśli chcielibyśmy wydrukować bardzo mały model o dużej rozdzielczości to musimy użyć małej średnicy dyszy.
Jeśli zależy nam na nietypowym kształcie o potencjalnie dużej liczbie podpór, najodpowiedniejszą metodą będzie skorzystanie z drukarki SLS, gdzie niespieczony proszek pozostały z procesu tworzenia warstw tworzy równocześnie podporę.
3. Ograniczenie druku 3D – MATERIAŁ
Technologia FDM/FFF wciąż się rozwija i nowe modele drukarek 3D zaskakują swoimi możliwościami i gamą dostępnych materiałów i ich kolorów. Jednak wciąż nie ma możliwości drukowania na domowych drukarkach 3D np. z metalu, a to za sprawą bardzo wysokich temperatur topnienia, do których domowe drukarki nie mają przystosowanych głowic.
Z czego może drukować FDM/FFF? Oprócz standardowych filamentów jakimi są np. ABS, PLA, PETG, ASA i wszystkie tworzywo podobne to kreatywni drukarze wykorzystali inne materiały z których drukowali swoje projekty:
Wydruk z ciasta naleśnikowego:
Drukowanie z drewna
Drukowanie z cukru
4. Ograniczenie druku 3D – IZOTROPIA
Izotropowość w tym przypadku to termin określający brak jakichkolwiek różnic fizycznych danego materiału niezależnie od kierunków w jakim przyłożone zostało do niego obciążenie. Modele wydrukowane w technologii FDM/FFF wykazują izotropowość, a co za tym idzie – różne właściwości mechaniczne w zależności od kierunku przyłożenia obciążenia. Wydruki są mniej wytrzymałe, jeśli będziemy je rozciągać w kierunku normalnym do łączenia warstw, czyli w osi Z (na wysokość). Wydruki z drukarek drukujących w FDM/FFF charakteryzują się bardzo dużą izotropowością. Na tą wadę nie mamy za bardzo wpływu, bo drukowanie warstwowo wiążę się automatycznie z obniżoną odpornością na rozerwanie wzdłuż łączenia warstw.
W ramach ciekawostki powiem, że dzięki technologii druku CLIP (druk żywicą), wydrukowane modele zachowują bardzo podobną wytrzymałość na rozciąganie we wszystkich kierunkach. Dzieje się tak dlatego, że metoda CLIP wykorzystuje ciągłe utwardzanie żywic polimerowych światłem ultrafioletowym w specjalnym pojemniku, gdzie tylko jego dolna część przepuszcza światło UV i dzięki temu, materiał nie ma struktury warstwowej, tak jak widać to na poniższych zdjęciach:
5. Ograniczenie druku 3D – KOLOR
Mimo, że gama filamentów dostępna na rynku jest naprawdę ogromna to trzeba pamiętać, że mieszanie kolorów podczas jednego wydruku nie jest takie proste. Możemy to zrobić na parę sposobów, jednak od razu zaznaczę, że żaden z nich nie jest doskonały:
- skorzystać z drukarki 3D, która ma automatycznie wymienialne głowice (typu magazyn narzędzi jak E3D Tool Changer )
- wykorzystać drukarkę 3D z podwójną głowicą
- można przerwać wydruk, zmienić kolor filamentu i powrócić do dalszego drukowania, ale wymaga to nieco wprawy. W programach typu slicer często istnieją gotowe skrypty lub moduły do półautomatyzacji tego procesu
- wykorzystać urządzenie do łączenia filamentów w odpowiednim czasie zsynchronizowane z wydrukiem – Palette firmy Mosaic
- w 2014 roku pojawił się pomysł na Indiegogo łączenia kolorowych partii filamentu, ale dziś strona nie jest już aktualna, co znaczy, że rynek ocenił ten projekt, jako mało użyteczny.
Jak na razie musimy pomarzyć o wielobarwnych wydrukach z płynnym mieszaniem kolorów metodą FDM/FFF. Jednak istnieje metoda drukowania 3D PolyJet, która oferuje, aż 16 milionów kolorów i różne właściwości materiałów.
6. Ograniczenie druku 3D – PRECYZJA
Dochodzimy do najważniejszego ograniczenia i największego mankamentu jeśli chodzi o technologię FDM/FFF. Mimo, że najbardziej dostępna, to pozostawia dużo do życzenia jeśli chodzi o aspekt wizualny. Po pierwsze, na wydruku będziemy niemal zawsze widzieć warstwy filamentu. Efekt ten zmniejszymy wybierając jak najniższą wysokość pojedynczej warstwy (w zakresie na jaki pozwala nam nasz sprzęt). W zależności jaką dokładność druku wybierzemy (wysokość warstw), tak bardzo widoczne będą one na wydruku.
Im większa dokładność wydruku tym dłuższy czas realizacji, a kompromis musi każdy drukarz znaleźć indywidualnie, w zależności od wymagań stawianych dla elementu do wykonania. Istnieją programy do cięcia modeli pod wydruk 3D, potocznie zwanych slicerami, w których można ustawić różne wysokości warstwy dla jednego modelu, co przyspiesza wydruk, jednocześnie nie tracąc na jakości w pożądanym miejscu.
Częstą praktyką dla elementów pokazowych, jest wygładzanie wydruków acetonem, ale ten sposób sprawdzi się tylko przy materiale ABS. Najbardziej precyzyjną metodą o dużych rozdzielczościach, gdzie możemy spodziewać się stosunkowo gładkich powierzchni jest proces oparty na utwardzaniu żywicy, czyli wszystkie metody pokrewne do SLA, DLP, CLIP itp.
Opisaliśmy najpoważniejsze ograniczenia związane z wydrukami, zdajemy sobie sprawę, że na pewno mocno ostudziliśmy entuzjazm związany z zakupem drukarki 3D, jednak wiemy, że nieudane wydruki i ograniczenia związane z metodą FFF potrafią być frustrujące (sam przetestowałem to na własnej skórze) i Wam pragnę tego oszczędzić. Jeśli jesteś świadomy ograniczeń i mimo to planujesz zakupisz drukarkę 3D. Przeczytaj jeszcze poniższe artykuł przedstawiający aspekty, które powinieneś wiedzieć przed zakupem drukarki 3D. Jeśli pomimo zdobytych informacji dalej będziesz zainteresowany zakupem drukarek 3D – Witaj w świecie druku 3D i śledź nasz portal na bieżąco! 🙂
8 rzeczy które powinieneś wiedzieć przed zakupem drukarki 3D
A jakie są według Was największe ograniczenia domowych drukarek 3D? Zapomniałem o czymś? 🙂
