Bejelentkezés
Elfelejtett jelszó

Regisztráció
[x]

maradj bejelentkezve

Kütyü+hardver

##game_title##

3D-nyomtatás otthon – 1. rész: Mi ez, mire jó?

Cikksorozatot indítunk a három dimenziós nyomtatásról, közérthető formában összeszedve a fontosabb tudnivalókat.

2021.09.23. 17:12 | szerző: Pras | Kütyü+hardver

Újonnan induló cikksorozatunkat annak apropóján olvashatjátok, hogy a 3D-nyomtatás is látványosan kezd bejárni egy olyan utat, mint amit annak idején például a GPS: lassan lecsúszik a techlapok szenzációs oldalairól, és átcsorog a mindennapjainkba, méghozzá viszonylag elérhető árszínvonalon. Ezért a következőkben megkísérlek semmiféle előzetes ismeretet nem feltételezve olyan, egy adott, teljes technológiai folyamaton átívelő áttekintést nyújtani, aminek a végén közelebb kerülhetsz ahhoz, hogy kialakulhasson benned egy megalapozott vélemény arra vonatkozólag: racionális döntés lehet-e az a számodra, hogy beszerezz és működtess egy 3D-nyomtatót az otthonodban?

A következő kérdések köré csoportosítottam a témát:

  1. Mi ez, mire jó?
  2. A kezdő lépés: a 3D-s modell
  3. Gépi nyelvre fordítva: slicing és nyomtatás
  4. Záró kérdések: biztonság, környezetvédelem, tartósság, utómunkálatok, költségvonzatok...

Az alábbiakban tehát abban próbálok segíteni, hogy kialakuljon benned egy kép arról, milyen jellegű képességekre tehetnél szert egy, a számítógéped mellé újonnan leparkolt 3D-nyomtatóval – mit kapsz a pénzedért és mire tudnád használni?
Ezt megelőzőleg viszont ismerkedjünk meg magával az eljárással!

Mi ez?
A „lakosságilag elérhető” technológiák talán három komolyabb csoportba gyűjthetőek, bár ebből egy tulajdonképpen nem nyomtatás, csupán társtechnológia – ezek a 3D-tollak, amelyekből egyről lapunkban is olvashattatok.
Működésük nagyon hasonlít a ragasztópisztolyokéhoz (egy temperált fúvókán keresztül megömlesztett anyagot préselünk ki, amely aztán visszadermed), a dermedés helyének térbeli kijelölésével pedig a műanyag modellünknek jól meghatározható alakot tudunk adni.

3D-nyomtatás otthon – 1. rész: Mi ez, mire jó?

A 3D-toll esetünkben hasznos lehet, ha felületeket kell ragasztanunk, javítanunk, vagy csak szobrászkodnánk, de – hacsak nincs egészen elképesztő kézügyességünk – szabad kézzel elég komoly problémákba fog ütközni mondjuk egy csavarmenet pontos térbeli „lerajzolása” gyakorlatilag egy túlképzett fogkrémes tubussal. A megoldás az iparban már régóta alkalmazott, rendkívül sokrétű CNC-vezérléses gépekhez hasonló elrendezés megvalósítása, amennyiben ezt a „fogkrémes tubust” felszereljük egy, a tér minden irányában mozogni (rendszerint forogni nem!) képes, pontos pozicionálást megvalósító szerkezetre, így a kézügyesség kritériumát kiiktatjuk a problémából. Ezzel jutottunk el az FDM (Fused Deposition Modeling) technológiához. Gyakorlatilag tehát egy olyan 3D-tollról van szó, amelynek a mozgását a térben „robotizáltuk”.

3D-nyomtatás otthon – 1. rész: Mi ez, mire jó?

Ez tekinthető a legelterjedtebb otthoni opciónak. Mivel a nyomtatófej forgásra – a kezünkkel ellentétben – nem képes, ezért először a gépasztalra elkészíti modellünk legalsó rétegét, majd arra merőlegesen feljebb lép egy rétegnyit és a már meglévő részhez hozzáadja a következő réteget, és ezt ismétli a modell legfelső felületéig. Erről és a módszer ebből eredeztethető korlátairól bővebben a harmadik részben fogok szót ejteni.

A másik, ettől gyökeresen különböző technológia nem ún. hőre lágyuló polimereket, hanem „hőre keményedő” műgyantákat használ. Molekulárisan a különbség az, hogy itt az egyes polimerláncok (hosszú, több ezer ismétlődő építőegységből felépülő műanyag-molekulák) között létrejönnek keresztkötések, és térhálós szerkezet keletkezik, méghozzá gyakorlatilag visszafordíthatatlanul. Ez a sztereolitográfia (SLA) technológiája, illetve annak vadhajtásai (pl. DLP). Népszerű képviselőik például az Elegoo Mars vagy az Anycubic Photon.

3D-nyomtatás otthon – 1. rész: Mi ez, mire jó?

Ebben az esetben kiinduló alapanyagnak adott a folyékony állapotban lévő gyantánk, ami ultraibolya fény hatására szilárdul meg – kissé olyan ez, mintha egy lézernyomtató nem azt mondaná meg, hogy „hol égjen rá a festék a papírra”, hanem „hol keményedjen meg egy folyadék”. Ebbe a gyantafürdőbe így egy asztalt merítve, majd azt megvilágítva leképezhetjük az első réteget, majd az asztalt felfelé elmozdítva az új rétegnek megfelelő bevilágítási mintázattal a másodikat és így tovább. Az elkészült munkadarabról aztán alkohollal letakaríthatjuk a maradék gyantát, és utó-térhálósíthatjuk – ehhez akár a napfény is elegendő lehet, de kaphatóak külön erre a célra készült berendezések.

Az SLA nagy általánosságban részletesebb és egyenletesebb mechanikai tulajdonságokkal bíró modellek előállítását teszi lehetővé, így például az Eiffel-torony modelljét, egy fogaskereket vagy egy World of Warcraft karaktert feltehetőleg célszerűbb inkább egy ilyen nyomtatóra küldeni rá, semmint egy FDM-gépre, viszont (ugyancsak „nagy általánosságban”) azonos pénzért kisebb munkatér jár, a folyamat pedig pepecselősebb és mocskosabb: a gyanta kezelése, takarítása és tárolása, illetve maga a technológiai folyamat számottevően kevésbé szoba-, és felhasználóbarát, mint az FDM. Kezdő/általános hobbi célra tehát jellemzően érdemesebb egy FDM-gépet választani, és ezért a továbbiakban az FDM-mel is fogunk majd bővebben ismerkedni.

Mire jó?
Hozzávetőlegesen azt láthatjuk, hogy úgy a 100 (+/- 30) ezer forintos tartományban érdemes gondolkodni „háztartási 3D-nyomtató” esetében a padlóról indulva. Finoman szólva nem indifferens tehát, hogy miután az újdonság varázsa lepergett, egy érdekes és rohadt drága szobadísz lesz-e a gép, vagy egy hosszútávon hasznos és szórakoztató kiegészítő. Ez ugyan az egyéni beállítottság, a felmerülő feladatok és a technológiai korlátok egy sajátos függvénye, de inspirációnak hoztam néhány saját példát.

3D-nyomtatás otthon – 1. rész: Mi ez, mire jó?

Kapásból nem feltétlenül elvetélt ötlet a játékokban látható 3D-s modellek fizikai megvalósítása, de célszerű ezt azért óvatossággal kezelni. Nem csupán a modellek exportálása ütközhet problémákba, a nyomtathatóságuk sem minden esetben magától értetődő. Ezzel együtt is nem kevés példát találhatunk nyomtatott fegyverekre, járművekre, logókra vagy akár karakterekre, méretüket tekintve a szerepjáték-bábuktól a cosplay-kiegészítőkig. A fenti képen bal oldalt a Homeworld: Deserts of Kharak egy járművének, egy gaalsien Honorguard Cruisernek a modellje látható erősen félkész (további tömítés, csiszolás, festés stb. előtti) és „alacsony felbontású” állapotában, míg a jobb oldalon a Stardew Valley pixeltyúkjából nyomtatással, festéssel és gyantaöntéssel elkészített kulcstartó (...szerűség). Több darabból álló modellek előállításával, pláne modellezési ismeretekkel felvértezve pedig tulajdonképpen csak anyagi akadályai lehetnek egy lézerkardgyűjteménynek vagy a Halo-sorozat gépkarabélyának 1:1 méretarányú modelljének a birtoklásának.

3D-nyomtatás otthon – 1. rész: Mi ez, mire jó?

Egy fokkal gyakorlatiasabb példát hozandó: a fenti esetben erősen untam, hogy egy centiméteres kis tönknél fogva, két ujjal kellett húzkodnom a szúnyoghálót, ezért felskicceltem köré egy épkézláb fogantyút. Ugyan mind a nyomtatók által alkalmazott alapanyagok, mind maga az eljárás arra int, hogy józan önmérsékletet kell tanúsítanunk a „műszaki” célú felhasználás során, kisebb javítások, pótlások megoldására megdöbbentően flexibilis és hasznos eszköz tud lenni.

3D-nyomtatás otthon – 1. rész: Mi ez, mire jó?

Egy projekthez timelapse-felvételeket készítettem a telefonommal, de szerettem volna valami rugalmasabb és elegánsabb megoldást, mint az addig használt rögtönzött, kartonból vágott-ragasztott támaszom – így jött létre ez a hétvégi projekt. Látható, hogy a tervezés kezdetétől szem előtt tartva az FDM-technológia lehetőségeit egész pofás mechanizmusokat tudunk házilag összerakni. A képen látható grafitbevonat kenőanyagként van jelen – a műanyagokat zsírozni nem minden esetben jó ötlet a feszültségkorrózió miatt.

3D-nyomtatás otthon – 1. rész: Mi ez, mire jó?

A CT-felvételek szeleteit némi munkával és manuális tisztítással vissza lehet építeni háromdimenziós geometriává – egész hasonlóan az STL-fájlok működési elvéhez (lásd majd a harmadik részben). Mivel elég erősen nem „food-grade” termékről van szó, ott még nem tartunk, hogy házilag gyártsunk műfogsort, de láthatóan nincs elvi akadálya annak, hogy akinek kedve támadna kézbe venni a saját belsőségeit, az megtegye.

3D-nyomtatás otthon – 1. rész: Mi ez, mire jó?

Végezetül pár egyéb apróság. A képen láthattok Commodore 64 porttakarólemezt, szárnyas anyát, igazolványtartót vagy kocsi kalaptartóhorgának pótalkatrészét – fogalmam sincs, hogyan sikerült elveszíteni a kettőből az egyiket, de miután a másik megmaradt, a másolat elkészítése nem ütközött nehézségekbe.

Ennyi gyengén palástolt kedvcsináló – vagy cinikusabban: beetetés – után esetleg felkiáltasz: „Ez a cucc tehát bármit megcsinál!” Michael Reeves után szabadon: igen, bármit megcsinál... csak rosszul. Viccet félretéve: remélem, hogy sikerült kialakítanom azt a benyomást, hogy már a házilag elérhető színvonalú 3D-nyomtatás is számottevő lehetőségekkel kecsegtet – mindez azonban elválaszthatatlan a technológia és az alapanyagok bizonyos korlátaitól (irányfüggő tulajdonságok, méretpontosság, szilárdság, az alátámasztás problémája stb.), amiket már az első lépéstől kezdve sem célszerű szem elől téveszteni az optimális eredmények érdekében.

Az a bizonyos első lépés viszont az, hogy egyáltalán valahogyan eljussunk egy nyomtatható digitális 3D-modellig. A teljesség igényét tökéletesen nélkülözve bár, de erről fog szólni a következő rész. ■

hozzászólások (3)

Dark Archon
Dark Archon 2021.09.25. 14:11
Mire jó? Miután minden porfogó hülyeséget kinyomtatott az ember, tényleg csak szobadísznek. Én anno nyomtattattam egy RC autó alkatrészt, egy első lökhárítót. Az első ütközés után darabokra tört. Szerintem a nyomtatott alkatrész szilárdsága sehol nincs egy fröccsöntött műanyaghoz képest. Ahogy írtad is, módjával lehet csak műszaki célú felhasználásra nyomtatni. De akkor meg minek? Mindenesetre várom, mikről lesz még szó.
Pras
Pras 2021.09.26. 10:29
Ez egy teljesen valid vélemény, sőt, továbbmegyek, azzal is egyetértek, hogy a számottevő többség számára szükségtelen szobadísz. Azonban erről egy saját példa jut eszembe: anno vettem egy robotporszívót, és haszontalan e-hulladéknak találtam. Később aztán megdöbbenve olvastam valahol, hogy mások hogyan áradoznak ezekről. A kérdés nem is annyira az, hogy kinek van igaza, hanem kinek mikor van igaza - na, ez utóbbit próbálom meg itt körbejárni. A cél némileg hatásvadász felütésemmel :D szemben nem az, hogy minden konyhapulton legyen egy ilyen, hanem az, hogy aki esetleg tudná használni, de most még nem tudja, hogy tudná használni, annak legyen egy csatornája informálódni.

Ami pedig a lökhárítót illeti, egyrészt ennél azért komplikáltabb a dolog (pontosan milyen anyagminőségből készült, pontosan melyik szilárdsági anyagparaméterről beszélünk, milyen orientációban stb.), másrészt itt is bejön az, hogy ha lehetőséged van jó minőségű RC-lökhárítót rendelni jóárasítva, abszolút! Fölösleges és nem optimális megoldás nyomtatni. Amennyiben viszont nincs lehetőséged és egy fröccsszerszám maratása hét-nyolc számjegyű forintösszegből nem opció, akkor nyomtathatod, aztán legfeljebb veszel róla egy szilikonformát. Amit kitöltesz epoxival, vagy urambocsá üvegszál-erősített epoxival. Meg még ugyanezt hússzor, a maradék meg megy fel az e-bayre. Innentől a gépnek meg lesz egy megtérülése, ami azért túl sok hobbiról nem mondható el. De erre már hadd ne adjak tippeket. ;)
Raistlin666
Raistlin666 2021.09.27. 14:38
Van több kollégámnak is otthon (van akinek 2-3 féle) nyomtatója. Ebből a mintából elég sokféle eredménye lett úgy 1-2 év után. A többség érdemben nem használja / porosodik neki. És persze van aki kb. naponta hoz be valami marhaságot amit nyomtatott az előző nap. Nekem is van pár cucc tőle az asztalomon (űrgárdista, alien fej, mini recoilles rifle, stb)!

Viszont a cégnek is van több nyomtatója és nagyon sokat vannak használatban. Rengeteg eszközhöz nyomtatunk kis burkolatokat, mindenféle fogantyúkat és hasonló biszbaszokat a gyártáshoz! Gyakorlatilag non-stop megy mindegyik!És bizony van olyan alapanyag ami nagyon durva terheléseket is bír!
ajánlott olvasnivaló