Czy z plotera laserowego można zbudować drukarkę 3D drukującą z piasku?

0

Willam Osman, kanadyjski bloger zajmujący się wszelkiego rodzaju projektami naukowymi, przeprowadził eksperyment mogący stanowić podwaliny pod budowę przez niego drukarki 3D, która jako tworzywa korzysta z piasku plażowego. Do tego celu posłużył mu skonstruowany wcześnie ploter laserowy.

Inspiracją do tego przedsięwzięcia był powstały pięć lat temu filmik umieszczony w serwisie Vimeo. Jego twórcą jest Markus Kayser, a przedstawia on skonstruowane przez niego urządzenie będące wariacją na temat drukarek SLS, które skupiając promienie słoneczne jest w stanie spiekać piasek. Eksperyment ten został przeprowadzony na pustyni Sahara i zakończył się sukcesem, a jego efekty są naprawdę ciekawe.

Jako baza do wykonania eksperymentu posłużył skonstruowany wcześniej przez Williama ploter laserowy z laserem o mocy 80 W. Nie mając pewności, czy taka moc jest wystarczająca, zaczął poszukiwać informacji na temat procesu produkcji szkła. Okazało się, że zastosowanie węglanu sodu pozwala na obniżenie temperatury topnienia piasku. Środek ten jest powszechnie dostępny, ponieważ używa się go również do innych celów, ale William postanowił wykonać go samemu wyprażając na patelni proszek do pieczenia, czyli wodorowęglan sodu. Wykorzystał więc tym samym zjawisko rozpadu wodorowęglanu sodu na węglan sodu oraz wodę i dwutlenek węgla pod wpływem temperatury powyżej 60°C.

Kolejnym krokiem było usunięcie z piasku zanieczyszczeń poprzez przepłukanie go pod bieżącą wodą. W pierwszej próbie William wyłączył chłodzenie lasera, tak aby piasek nie został zdmuchiwany w efekcie czego na końcówce lasera pojawił się biały nalot osadzający się z dużych ilości wydzielającego się dymu. W tym teście spiekaniu został poddany sam piasek, bez żadnych dodatków. Proces spiekania trwał jednak zbyt krótko, a wynik testu okazał się niezadowalający, można było zaobserwować zaledwie kilka lekko połączonych ze sobą ziaren.

sodium-carbonate-ring

Kolejna próba również odbywała się na czystym piasku. Tym razem jednak wentylacja została włączona, wiązka lasera bardziej skupiona, a czas spiekania zwiększony do około 20 sekund. Powstała kulka nie wykazała cech szkła, wyglądała bardziej na zlepek ziaren piasku, które nie są ze sobą zbyt mocno powiązane. Test z uderzeniem młotkiem okazał się być druzgocącym, kulka rozsypała się w drobny mak (piasek). W tych samych warunkach powstało jeszcze kilka pierścieni, ale pomimo dostosowywania prędkości oraz stopnia skupienia lasera, wszystkie z nich nie wykazały się dostateczną wytrzymałością, ani też nie wykazywały jakichkolwiek cech szkła.

ring-melt

Próba ostateczna to dodanie do piasku 20% węglanu sodu i przeprowadzenie kolejnej próby z takimi samymi jak wcześniej ustawieniami. Okazało się, że domieszka Na2CO3 robi ogromną różnicę. Wykonany pierścień wprawdzie nadal nie był wybitnie wytrzymały, ale o wiele bardziej niż ten z samego piasku. Poza tym na jego powierzchni można już było zaobserwować zjawisko zeszklenia.

collection

W międzyczasie okazało się, że coś niedobrego dzieje się z laserem. Problemem był uszkodzony przewód uziemiający tuby laserowej. Laser nadal działał, ale miał znaczne spadki mocy. Co gorsza nie wiadomo, w którym etapie doświadczenia pojawiła się awaria (być może nawet przed rozpoczęciem testów). Eksperyment był jednak tylko sprawdzeniem możliwości procesu drukowania z piasku za pomocą lasera z plotera oraz wpływu domieszki węglanu sodu na proces jego topienia. Efekty okazały się obiecujące i dla Williama mogą stanowić doskonały pretekst pod budowę własnej konstrukcji drukarki 3D do piasku.

Źródło: www.williamosman.com

Udostępnij.

O autorze

Łukasz Długosz

Łukasz Długosz – Pasjonat druku 3D, nowych technologii oraz gier komputerowych. Właściciel sklepu z filamentami i drukarkami 3D – filaments4U.com.