Posiadanie własnej drukarki 3D jeszcze do niedawna było luksusem, na który stać było tylko nielicznych. Przyrostowa technika wytwarzania staje się jednak coraz popularniejsza, co wiąże się z większą jej dostępnością. Choć cena drukarek 3D jest wciąż wyższa od ceny urządzeń do druku tradycyjnego, technologia druku 3D przestała być postrzegana jako odległa i mało dostępna innowacja. Czy każdy może sobie dzisiaj pozwolić na domową drukarkę 3D?
Drukarka 3D – co to jest i jak działa?
Drukarka 3D to urządzenie, które umożliwia wytwarzanie trójwymiarowych obiektów rzeczywistych przy zastosowaniu modelu komputerowego. Drukowanie w trzech wymiarach rozszerzyło znacząco perspektywy związane z wytwarzaniem prototypów. Początkowo druk 3D wykorzystywano w większości do tego właśnie celu. Obecnie potencjał tej techniki jest znacznie większy.
Fotografia: Szkolenie z Druku 3D w technologii FDM
Druk 3D jest metodą stosowaną coraz powszechniej, a przyrostowa technika wytwarzania detali oferuje wiele możliwości, także dla użytkowników indywidualnych. Pojęcie druk 3D jest bardzo obszerne, ponieważ może określać zastosowanie wielu zróżnicowanych technologii. Najpopularniejsze rodzaje druku to jak dotychczas:
- FDM – druk z plastiku. W głowicy drukarki 3D umieszcza się żyłkę z tworzywa termoplastycznego, która po rozgrzaniu przechodzi w stan półpłynny. Warstwy są nakładane w płaszczyźnie XY, przy czym każda kolejna warstwa dokładana jest poprzez podniesienie głowicy do góry lub obniżenie na dół stołu roboczego.
- SLA – druk z żywicy światłoutwardzalnej. Do specjalnego pojemnika wlewa się żywicę, w której następnie zostaje zanurzony stół roboczy. Wiązka lasera obrysowuje kształt w płaszczyźnie XY i utwardza żywicę. Stworzenie kolejnej warstwy polega na powtórzeniu tego cyklu od początku.
- PolyJet/MJP – druk z zastosowaniem lampy UV. Na stół roboczy nanosi się cienkie warstwy żywicy, które utwardza się za pomocą lampy UV. Kolejne warstwy powstają poprzez opuszczenie stołu roboczego w osi Z.
Wśród drukarek 3D stosowanych w warunkach domowych, najczęściej wybieraną technologią jest FDM, ze względu na to, że jest mało skomplikowana i stosunkowo niedroga.
Budowa drukarki 3D od podstaw
Drukarka 3D składa się z kilku zasadniczych elementów:
- Ekstruder na szynach
- Rama
- Silniki krokowe
- Sterowniki
- Platforma robocza
- Głowica
- Termistory
- Wyłączniki krańcowe
- Prowadnice, łożyska, pręty i śruby
- Zasilanie
- Wyświetlacz LCD
Jak samemu zbudować drukarkę 3D?
Aby móc korzystać z możliwości, jakie daje drukarka 3D, należy obrać jedną z koncepcji: zainwestować w gotowy, profesjonalny model lub też zbudować urządzenie samodzielnie.
Pierwsza możliwość jest łatwa, ale wiąże się z wysoką inwestycją. I choć istnieje tańsza alternatywa w postaci chińskich drukarek, trzeba być przygotowanym na pewne niedociągnięcia i konieczność wprowadzania poprawek. Jest to nieodłączna część sprzętu zakupionego w niższym pułapie cenowym.
Wariant zakładający indywidualny montaż drukarki jest dobrym rozwiązaniem dla osób, które posiadają podstawową wiedzę na temat zasady działania drukarki 3D oraz potrafią prawidłowo dobrać poszczególne komponenty. Amatorzy techniki przyrostowej, bez doświadczenia w wytwarzaniu trójwymiarowym, mogą skorzystać z gotowych zestawów wraz z instrukcją do złożenia.
Budowa drukarki 3D krok po kroku:
- Przygotowanie założeń projektu własnej drukarki 3. Cały proces rozpoczyna się od pomysłu. Jeśli ten jest już jasno sprecyzowany, można skorzystać z gotowych projektów do druku lub zdecydować się na samodzielny projekt elementu. Można go wykonać przy zastosowaniu oprogramowania CAD. Osobom rozpoczynającym swoją przygodę z drukiem 3D, zaleca się korzystanie z prostego oprogramowania, w którym parametry prędkości i wypływu filamentu są ustalane w prosty i intuicyjny sposób.
- Wybór modelu drukarki. Podczas wyboru konkretnego modelu drukarki 3D warto zwrócić uwagę na lekkość konstrukcji, łatwość montażu oraz koszt poszczególnych elementów konstrukcji.
- Kompletowanie części oraz montaż. Skompletowanie dobrej jakości komponentów stanowi gwarancję długiej żywotności drukarki. Przy montażu drukarki 3D warto zadbać o precyzję, ponieważ brak staranności może wpłynąć na obniżenie jakości wydruku.
Montaż rozpoczyna się od zespolenia ramy oraz podgrzewanego stołu. Kolejnym etapem jest złożenie ekstrudera z głowicą, dopasowanie elektroniki sterującej, zamocowanie silników krokowych oraz wyłączników krańcowych. Na koniec należy sprawdzić software oraz firmware i starannie skalibrować drukarkę.
Kalibracja i konserwacja domowej drukarki 3D
Przed przystąpieniem do kalibracji drukarki 3D warto sprawdzić, czy oś X wraz z ekstruderem są prawidłowo wypoziomowane.
Żeby poprawnie skalibrować urządzenie 3D należy zacząć od ustawienia wszystkich osi na poziom zerowy, wyznaczony przez wyłączniki krańcowe (endstop). Odległość dyszy od stołu powinna być wymierzona z odpowiednią precyzją – zarówno zbyt duża odległość, jak i rysowanie stołu przez głowicę, wskazują na błąd w ustawieniu krańcówki.
Po każdej korekcie ustawienia pozycja osi powinna znaleźć się z powrotem na poziomie zero. W ten sposób należy sprawdzić każdy z czterech rogów stołu, regulując jego wysokość za pomocą ustawienia nakrętek. Nie warto pomijać etapu kalibracji, ponieważ źle wyskalowana drukarka uniemożliwia poprawne wykonanie wydruku.
Obsługa drukarki 3D to nie tylko jej czynne użytkowanie, ale także dbanie o odpowiednią czystość urządzenia. Poprzez regularną konserwację drukarki 3D przedłuża się jej żywotność oraz funkcjonalność.
Czyszczenie drukarki 3D polega na usuwaniu kurzu oraz pozostałości filamentu. Warto to robić po każdym zastosowaniu, tuż po wystudzeniu dyszy. Do prac konserwacyjnych zalicza się także oliwienie elementów mechanicznych oraz dokręcanie poluzowanych śrub.
Domowa drukarka 3D – rozwiązanie dla każdego?
Obsługa drukarki 3D stanowi umiejętność, którą można opanować bez większych trudności. Tym bardziej, że istnieją specjalistyczne kursy, które przekazują konieczną wiedzę na temat zasady działania i eksploatacji drukarki 3D.
Obecnie drukarki 3D są wykorzystywane na szeroką skalę w przedsiębiorstwach produkcyjnych. Dotyczy to już nie tylko prototypów, ale także elektroniki, zabawek i przemysłu medycznego.
W warunkach domowych drukarka 3D sprawdza się przy wytwarzaniu niektórych elementów gospodarstwa domowego, jak również przedmiotów o nietypowej formie lub kształcie.
