Az előző három cikket egyrészt annak szenteltem, hogy megkíséreljem körbejárni, milyen célt szolgálhat egy „háztartási” 3D-nyomtató, másrészt a kész, kinyomtatott tárgyunk kézbevételéhez milyen konkrét lépéseken keresztül vezet az út. Az alábbi, befejező részben, amolyan extra tartalom gyanánt meglehetősen eklektikus módon megpróbálok választ keresni néhány kapcsolódó kérdésre, amely felmerülhet ugyan, de az előzőekben nem érintettem őket. Végül a korábbiakban bemutatott technológiai folyamat ismeretére építve felvillantok néhány trükkösebb, talán nem annyira triviális alkalmazási lehetőséget, ötletet, mintegy visszakanyarodva az első rész „Mire jó?” kérdéskörére – egyúttal talán egy kis inspirációt is adva, ha valaki belevágna maga is.
Utómunkálatok
Előzőleg, a harmadik részben tehát végre kézbe vettük a nyomtatóból frissen kikerülő „nyers” modellünket. Mit kell és mit lehet ezzel kezdeni? Nos, először is meg kell szabadítanunk a támaszanyagtól. A jóval riasztóbb árcédulákkal ellátott ipari gépek némelyike képes ezt a támasztékot a szerkezeti anyagétól különböző, például vízzel oldható anyagból felépíteni, a „lakossági árkategória” viszont nem rendelkezik ezzel a luxussal, a gépünk általában minden, a .gcode-ban leírt vonalat ugyanabból a filamentből készít el. Ez tehát azt jelenti, hogy a késztermékhez nem tartozó, de a gyártáshoz még szükséges hulladékot mechanikusan, például fogóval, csípőfogóval, csavarhúzóval, szikével kell a modellről letakarítani.
Bár az, hogy ez mennyire egyszerű művelet a gyakorlatban, függ a generált támaszanyagtól és a gép beállításaitól is, azt minden esetben célszerű szem előtt tartani, hogy nem érdemes a modellünk alsó, alátámasztott felületein a felső felületekével tökéletesen azonos minőséget várunk. Az alsó felületek (és a modell egészének) javítására, a felület simítására tömítőpaszták, csiszolóvásznak stb. használhatóak. Léteznek több-kevesebb sikerrel kecsegtető kémiai eljárások is, az ABS (akrilnitril-butadién-sztirol) például viszonylag jól polírozható acetongőzzel, a PLA kapcsán pedig kísérleteznek mondjuk diklórmetánnal (metilén-klorid), ha azonban az első részben az SLA-eljárás gyanta-lötyögtetését azzal kommentáltam, hogy „nem biztos, hogy első nyomtatónak és általános hobbicélokra ezt javasolnám”, akkor a vegyi polírozás varázslatos világát feltehetőleg még annyira sem lenne javallott behurcolni a hálószobába.
A támaszanyaggal történő, időnként cizellált verbális kísérőjellegeket is öltő kínlódás hamar rádöbbenthet bennünket arra, hogy számos nyomtatandó szerkezetet még akkor is érdemes lehet több darabra bontani és úgy nyomtatni, ha egyébként elvi akadálya az egy darabból, támasztással történő elkészítésnek nem lenne. Ebben az esetben viszont az utólagos összeillesztés okozhat némi fejtörést, így – mint minden technológiai folyamat esetében – itt is előzetesen végig kell gondolnunk, hogy a különböző kompromisszumok megkötését megkövetelő megoldások közül melyiket kívánjuk felvállalni. Ezzel újra a felszínre bukik, hogy a jó nyomtatott tárgy készítése részben rögtön a tervezésnél eldől, emiatt elválik az egy az egyben lemodellezett testek szimplán gépre küldésétől – ezt általánosíthatjuk akár minden additív technológiára is, egészen a „3D-nyomtatott” házakig.
Az összeillesztésnél tartva, a polimerek ragasztása, festése rendszerint problémás, de nem megugorhatatlan. Olaj- és akrilfestékekkel is lehet kísérletezni, zsírtalanítani, alapozni célszerű. Homogén szín igénye esetén a legtisztább megoldás az anyagában színezett filamentek alkalmazása, ilyenkor nem kell tartanunk a kopástól, festék lepergésétől. Ragasztáshoz a cianoakrilát működik, tapasztalatom szerint a gél-állagú kivitelek jobbak, mert kevésbé érzékenyek a felületi minőségre és mintha kevésbé adnának rideg kötést.
Innentől kezdve azonban a műanyag tárgyunkkal nagyjából azt művelhetjük, mint bármely más műanyag tárggyal. Lehetőség van mondjuk (pl. csavarmenetes) fém inzertek utólagos elhelyezésére úgy, hogy egy megfelelő méretű furat fölé illesztve a (például forrasztópákával) felhevített inzertet az anyagba belepréseljük. Az alábbi képen pedig – ha már játékokkal (is) foglalkozó portálon vagyunk, a Rome II: Total War logóinak példáján – egy lehetséges felületmódosításra, ill. -védelemre mutatok példát kétkomponensű műgyanta felvitelével.
Némileg már a cikk legutolsó fejezetéhez kapcsolódóan felvetem, hogy ebben az esetben nem volt szükség arra, hogy a logókat külön modellezzem/körberajzoljam. Ehelyett a logók képeit oly módon alakítottam szürkeárnyalatossá egy képszerkesztő szoftverben, hogy a fekete–fehér skála értékei megfeleltethetőek legyenek egy-egy magasságkoordinátának, amivel már direktben és lényegesen kevesebb munkával legenerálható volt egy-egy STL-fájl.
Környezetvédelem és biztonság
Úgy gondolom, ha nem is az én asztalom a téma (önmagunk és környezetünk nem-elpusztítása...), akkor is érdemes néhány szót ejteni erről a kérdésről.
A cikksorozatban végig igyekeztem a PLA-ra, mint „kezdőbarát” anyagra helyezni a súlyt, itt sem tennék másként. Az a technológia, amit rendszerint FDM eljárásnak neveztem, (azaz a filament megömlesztése) megköveteli, hogy az alapanyaga, a termoplaszt jellegéből adódóan – és legalább papíron – újrahasznosítható legyen. Elvileg tehát szelektíven gyűjtve ezek a tárgyak, illetve a keletkező hulladék újra feldolgozható. Elvileg.
Ennek kapcsán viszont – különösen, mivel a jövőben ezzel egyre többet fogunk találkozni – nem árt hangsúlyozni, hogy csak úgy eldobni a politejsav termékeket sem szabad, mert nem lebomlóak, hanem iparilag(!) komposztálhatóak. Az anyag egyre elterjedtebb használata bár kétségkívül egy fontos előrelépés, azért nem szabad túldimenzionálni. Ennyi zsibbasztó szöveg olvasását követően például szórakoztathatjuk magunkat kikapcsolódás gyanánt azzal, hogy a háztartásban kereshetünk PLA zacskókat, tollakat stb., amelyek nagy büszkén hirdetik magukkal szimpatikus kis levélkével és felirattal, hogy „zöldek”. Igen, ha visszagyűjtésre és megfelelő reciklálásra/komposztálásra kerülnek, amire azért egyelőre nem fogadnék nagy tételben. Pláne, ha ennek a költsége nagyobb, mint egyszerűen teljesen új alapanyag előállítása, piaci ösztönző tehát nem feltétlenül él a rendszerben. További problémát jelenthet, ha a műanyagunk nem tisztán, hanem valamilyen más anyaggal keverve (ún. „blendek”) kerül előállításra, illetve a környezetterhelésbe a gyártás során használt egyéb adalékanyagok, pigmentek, stabilizátorok, az UV-sugárzás ellen védő adalékok stb. is beleszólhatnak.
Ami az élelmiszerbiztonság kérdését illeti, nyomtatott tárgyunkkal érdemes kerülni az élelmiszerrel történő érintkezést, még akkor is, ha a nyomtatás elvileg „foodsafe” anyaggal zajlott, mert a technológia a természetéből adódóan porózus, rétegzett geometriát készít el, aminek réseiben jóformán kitisztíthatatlanul képes otthonra lelni a mocsok. Maga a PLA nyomtatása ugyanakkor nem jelent számottevő terhelést, egyelőre legalábbis általános gyakorlat, hogy a hobbifelhasználók a PLA-val etetett nyomtatókat lakótérben helyezik el. Amennyiben ennek ellentmondó információra/tanulmányra bukkannék, azt egy lenti hozzászólásban hivatkozni fogom.
Egyéb anyagok nyomtatásához (akár termikus okok miatt is) zárt térbe helyezhető a nyomtató (angolul „enclosure”), ezek a – pl. plexiből elkészített – „terráriumok” pedig akár HEPA-szűrővel is elláthatóak. További iránymutatásokért érdemes a filamentek biztonsági adatlapját böngészni – ezt rendszerint megtaláljuk a Material Safety Data Sheetre, vagy annak betűszavára, az MSDS-re való rákereséssel.
Megemlítendő, hogy a léptetőmotorok – párzási időszakon kívül is – előszeretettel csipognak. Kissé pontosabban, a nyomtatásnak van egy zajterhelése. Ennek a pontos értékére az adatok, amiket találtam, erősen szórnak (30-70 dB), de különben is képletesebb talán úgy körülírni, hogy a hang nem bántó, de lehet zavaró, különösen hosszú nyomtatásoknál – ezzel érdemes előre kalkulálni. Azt nem bánom, ha a szobában mellettem fut egy hosszú nyomtatás, de aludni nem próbálnék mellette. Bizonyos modellek esetében a zaj egyébként utólagos modifikációkkal (pl. módosított vezérlő) csökkenthető, ha szükséges.
Költségvonzatok
És akkor jöjjenek a mocskos anyagiak... Ezzel két oldalról is belefutottam a késbe, egyrészt azért, mert az eltérő nyomtatómodellek energiaigénye változó (a példában mintegy 150 watt átlagos teljesítménnyel számoltam), másrészt az az energiaköltség-becslés, amivel az eredeti illusztrációt még elkészítettem azóta felült a vonatra, csípőfogóval elvágta a telefonzsinórt, és csatlakozott az FBI tanúvédelmi programjához.
Mégis, nagy vonalakban elmondható, hogy a költségek a „filléres”-től (pl. egy-egy kulcstartó-méretű tárgy, vagy az első rész utolsó képén szereplő kalaptartó-alkatrész) a „kábé egy ötszázas”-ig terjednek (pl. a Marcus Aurelius-büszt, amely 40 grammos). Mindez erősen megborul, persze, ha például egy komplett lovagi páncélzatot szeretnénk kinyomtatni – egy kilogramm filament jelenleg, a cikk írásának pillanatában durván tízezer forint. Mint minden hobbinál, a határ tehát itt is lehet a csillagos ég, mégis elmondható, hogy „átlagos” használat során a nyomtató bekerülési költsége elsöprő mértékben a legnagyobb tétel.
Érdekesebb nyomtatások
Így pedig, ha már eddig eljutottunk, úgy gondoltam, ahogy azzal kezdtem, azzal is zárom a sorozatunkat, hogy milyen tárgyakat lehet nyomtatással előállítani. Ezúttal viszont már némi trükköt is viszünk a dologba.
1. Átvilágítható képek
A litofánok (lithophane) azt használják ki, hogy a nyomtatók fúvókáinak (fél milliméter alatti) mérettartományában a felhasznált alapanyagok legalábbis némelyike elég vékony az átvilágíthatósághoz. Ez egyúttal azt is jelenti, hogy minél nagyobb vastagságúra nyomtatva az anyagot egy-egy pontban mind több és több fényt lehet elnyeletni, ami átvilágítva ezért sötétebbnek fog tűnni, ezzel pedig végső soron képesek vagyunk egyfajta szürkeárnyalatos kép előállítására. Az eljárás nagyon hasonló, mint amit a Rome II: Total War érméinél fentebb felhasználtam: egy képet szürkeárnyalatossá alakítunk, majd az így előálló fényességértékeket megfeleltetjük egy-egy fizikai méretnek: ebben az esetben viszont nem magasságnak, hanem – mivel a nyomtató jobb felbontásra képes ilyen irányban – szélességnek. Innentől az egyetlen dolog, amire figyelni kell, az a helyes megtámasztás nyomtatás során, hiszen a vékony képet állítva kell nyomtatnunk: hasonló helyzetet mutattam be a harmadik rész harmadik képén. Amint készen vagyunk, a furcsa, homogén „domborműből” azt fény felé tartva kirajzolódik az eredeti képünk.
2. Szerkezetek módosítása a slicing során
Említettem, hogy „a jó 3D-nyomtatott tárgy már a tervezésnél eldőlhet”. Az alábbi példával szándékosan mégsem ezt, hanem a slicing folyamatát célzom meg. Az irtózatos erőfeszítéssel megtervezett tárgyam itt egy szimpla, tömör ék – mechanikailag viszont ez nem feltétlenül lesz sokkal kedvezőbb egy üreges, de számottevően kevesebb anyagot és jó magyar forintot felzabáló kivitelnél. Felhasználva, hogy a nyomtatás során a slicer alapvetően két részre osztja a geometriát – egy héjburkolatra és egy belső térkitöltésre, lásd a sorozat 3. részét –, megtehetem, hogy az ék két oldallapján a „héjburkolatot” teljesen leemelem a modellről, a térkitöltést pedig beállítom például méhsejt-kitöltésre. Így az elvileg csak belülre szánt kitöltés a felszínig terjed, potenciálisan egy érdekesebb, esztétikusabb darabot állítva elő.
3. Anyagcsere nyomtatás közben (többszínű darabok)
A támaszanyag kapcsán említettem, hogy a nyomtatónk egyféle anyagból fog elkészíteni a nyomtatás során mindent. Akkor még nem bonyolítottam a kérdést az „igen, de...”-kkel, most viszont megléphetjük ezt is. Bár a rétegrend (alulról építkezünk felfelé) továbbra is jellemzően kötött, azt igazán semmi nem tiltja, hogy akár egy teljesen közönséges, belépő szintű gépen egy félkész modell nyomtatása során egy adott, már elkészült réteget követően megállítsuk a nyomtatást, kicseréljük a filamentet egy másik (tipikusan azonos anyagú, de más színű), kompatibilis polimer anyagra, és így folytassuk a nyomtatást. Pontosan így készültek el az alábbi képen szereplő Dome-biléták is: az áttetsző alaplap elkészültét követően a kontúrozást és magát a feliratot egy újonnan behelyezett, átlátszatlan anyaggal folytattam. Magán az eredeti 3D-modellen viszont semmi erre vonatkozó információ nem szerepelt természetesen, ez tehát hasonlóan egy, a slicing – a gépi kód előállítása – során beállított lépés, mint amit az ék példájánál bemutattam. Radikális hajlamúak egyből olyan filamenteket is vásárolhatnak, amelyek színe a szál hosszában változó, így a nyomtatás során – bár nem kontrollálhatóan és éles határral, mint a példában említett manuális, réteghatáron elvégzett filament-cserénél – „automatikusan” és fokozatosan változik a modell színe többé-kevésbé a magassággal arányosan.
A fentiekben igyekeztem ragaszkodni olyan példákhoz, amelyek szigorúan „csak” egy belépő szintű géppel és anyagokkal reprodukálhatóak. Ez nem jelenti a lehetőségeink végét, léteznek valódi (a tér minden irányában változó) színes nyomtatást lehetővé tévő automatikus paletták, vállalkozó kedvűek felszigszalagozhatnak a gépre egy filctollat (vagy akár egy lézergravírozót) és használhatják plotterként, beruházhatnak futószalagos gépre, ezzel elvben végtelenül hosszú tárgyak nyomtatását téve lehetővé, vagy mondjuk keleszthetnek tésztát a fűtött tárgyasztalon. Ugyan – különösen az elmúlt négy cikk tükrében – durva csúsztatás lenne fapofával legépelnem, hogy „...csak a fantáziánk szab határt”, az talán látható, hogy a technológia korlátainak és lehetőségeinek jó ismeretében meglehetősen változatos feladatokra és szórakozásra használható segítség tud lenni egy otthoni 3D-nyomtató.
Végszóul és mintegy ellenpontként mégis azzal zárnám talán, hogy érdemes óvakodni a technológia „buzzword”-jellegétől. Bár van egy kalapácsunk, továbbra sem minden szög, ez a tanács pedig akkor is hasznos lehet, ha te, Olvasó, úgy döntöttél, hogy eszedben sincs magadnak nyomtatót vásárolni, de valamikor a jövőben talán szükséged lenne egy nyomtatott termékre. Remélem, hogy a cikksorozatban leírtak ebben az esetben is valamelyest segítségedre lehetnek. Amennyiben vásárolhatsz egy fröccsöntött terméket és egy 3D-nyomtatottat, igen jó eséllyel az előbbi jobb választás lesz – és olcsóbb. Amennyiben nincs választási lehetőség és marad a nyomtatás, akkor is megfigyelheted és kritizálhatod a nyomtatás minőségét, a választott orientációt, rétegvastagságot, vagy még ezt megelőzően kialakíthatsz magadban egy reális elvárást, mi az, amit kézhez szeretnél kapni. Összességében ez is csupán egy technológia a sok közül, mint a vákuumformázás, a lézeres szinterezés vagy a vályogvetés – viszonylag fiatal, izgalmas és sokrétű, de egy a sok közül, és nem is mindig az optimális választás. Érdemes emlékeztetni magunkat erre, miközben bombasztikus hírekként tálalnak a fent már megpendített „3D-nyomtatott” házaktól a „3D-nyomtatott” hústermékekig nagyjából bármit.
Magam pedig ezzel megköszönöm, hogy velem tartottatok! Amennyiben bármi, a témához kapcsolódó kérdés merülne fel, igyekszem figyelemmel követni az esetleges kommenteket és válaszolni – hasonlóan az esetlegesen kibukó hibákat korrigálni, amelyek előfordulási lehetőségéért nem a Dome-ot, hanem személyesen engem terhel felelősség, ezekért egyúttal előre megkövetem magam. Jó mentségem, hogy a 3D-nyomtatás ezen a szinten egy jelentős részben „trial and error” sztori, amelynek szerves része, hogy a dolgok időnként durván más alakot vesznek fel, mint amit a képernyőn szántunk neki.
Ilyenkor nyomtatunk, amíg elég jó nem lesz. Előbb-utóbb jó lesz.
A 3D-nyomtatásos cikksorozat korábbi részei
