Encyklopedia druku 3D

12

ABS

ABS (czyli Akrylonitrylo – Butadieno – Styren) to materiał otrzymywany w procesie polimeryzacji butadienu oraz kopolimeryzacji akrylonitrylu ze styrenem wraz z jednoczesnym szczepieniem powstałego kopolimeru na polibutadienie. Jest używany w przemyśle, w produkcji obudów aparatury elektronicznej, sprzętu AGD, elementów wnętrz samochodowych, sprzętu sportowego, czy elementów mebli. A także klocków LEGO.

W druku 3D, ABS stosowany jest w drukarkach używających technologii FDM. Drukując model przy użyciu ABS, materiał jest topiony i wytłaczany za pomocą rozgrzanej dyszy drukarki, a następnie rozprowadzany warstwa po warstwie. Model jest drukowany od dołu do góry, tworząc kolejne warstwy, które twardnieją tworząc gotowy przedmiot.

Największy problem z tym materiałem jest związany z jego kurczliwością, dlatego idealne środowisko do druku 3D to zamknięta i podgrzewana komora robocza, z kontrolowanym wychładzaniem po zakończonym wydruku. Oczywiście można drukować ten materiał również na otwartych konstrukcjach, jednakże należy mieć na uwadze, iż modele o dużych rozmiarach, przekraczających kilkanaście centymetrów w danej osi nie będą trzymać dokładnych wymiarów z projektu i mogą się odkształcać.

ABS występuje w wielu wariantach kolorystycznych. Jest najbardziej popularnym i chodliwym materiałem do druku w segmencie niskobudżetowych drukarek 3D.

Autopoziomowanie stołu

Funkcjonalność drukarki 3D polegająca na tym, iż proces kalibracji stołu roboczego względem drukarki 3D przebiega automatycznie, bez udziału użytkownika (zobacz: Kalibracja stołu roboczego).

BuildTak

Specjalna naklejka na stoły robocze drukarek 3D, do której z łatwością przylegają drukowane modele. Występuje w kilku rozmiarach. Choć doskonale sprawdza się w pracy, jej wadą jest ograniczona żywotność. Zdecydowanie dłużej służy przy drukowaniu z PLA niż z ABS. Zobacz: recenzję produktu.

CAD

Computer-Aided Design: to pojęcie, oznaczające ogólnie projektowanie techniczne wspomagane komputerowo, do czego zalicza się też np. projektowanie elektroniki. W stosunku do programów do modelowania 3D określenie CAD jest używane potocznie

Cura

Jeden z najpopularniejszych programów do cięcia modeli STL na warstwy – tzw. slicer (zobacz: Slicer). Jest oprogramowaniem otwartym i może być implementowany w innych programach. Jest oficjalnie wspierany przez firmę holenderską produkującą niskobudżetowe drukarki 3D – Ultimaker.

CJP

Color Jet Printng – technologia druku 3D polegająca na drukowaniu pełnokolorowych obiektów z proszku gipsowego. Polega na wysypywaniu sproszkowanego materiału na całej powierzchni komory roboczej o zadanej wysokości warstwy, a następnie selektywnego nanoszenia specjalnego lepiszcza spajającego poszczególne warstwy. W trakcie nanoszenia lepiszcza jest również nanoszony (natryskiwany) odpowiedni dla danego punktu kolor. Po zakończonym procesie druku 3D, model jest wydobywany z niezespolonego proszku i oczyszczany. Niezespolony proszek stanowi naturalną podporę, dlatego nie ma potrzeby generowania specjalnych supportów w modelu (zobacz: Support).

Technologia CJP jest jedną z najdokładniejszych technologii druku 3D, jednakże uzyskane modele mają tylko i wyłącznie charakter koncepcyjny, ponieważ z uwagi na rodzaj materiału, nie mają odpowiedniej wytrzymałości, aby traktować je w sposób użytkowy (np. części maszyn lub obudowy).

Cięcie modelu (Slicing)

Proces polegający na zamianie modelu przestrzennego (STL) w komendy sterujące drukarką 3D – Gcode (zobacz: GCode). Model jest najpierw cięty na warstwy o zadanej wysokości i jeżeli dana technologia tego wymaga, są też generowane podpory umożliwiające jego wydruk (zobacz: Supporty). Efektem końcowym jest plik tekstowy o rozszerzeniu .gcode, który jest zapisem maszynowym drukowanego modelu.

Niektóre autorskie programy do cięcia dodatkowo modyfikują wygenerowany Gcode tak, aby nie mógł być on odczytany przez inne urządzenia tego samego typu.

Delta

Rodzaj kinematyki, czyli sposobu poruszania się drukarki 3D wykorzystywany w niskobudżetowych drukarkach 3D drukujących w technologii FDM. Stół roboczy drukarki 3D o kinematyce delty ma kształt okręgu i jest w większości przypadków umiejscowiony na stałe na dole (choć zdarzają się od tego wyjątki – tzw. „odwrócone delty„). Ekstruder i głowica drukująca są umocowane na trzech ramionach chodzących na trzech długich prowadnicach.  Delty są z założenia wysokie, lecz tylko ok. połowa ich wysokości to obszar roboczy urządzenia.

Obszar roboczy w delcie jest podawany zwykle w dwóch wymiarach: wysokość oraz średnica stołu roboczego.

Druk 3D (Drukowanie przestrzenne)

Technologia addatywna, polegająca na nakładaniu kolejnych warstw materiału tworząc trójwymiarowy obiekt. Jej przeciwieństwem jest technologia subtraktywna, gdzie z bryły materiału jest wycinany (np. frezowany) docelowy model. Modele są wykonywane na podstawie pliku cyfrowego posiadającego najczęściej rozszerzenie .stl. Model jest zamieniany za pomocą specjalnego oprogramowania w ciąg komend maszynowych, które umożliwiają drukarce 3D stworzyć (wydrukować) pożądany obiekt przestrzenny.

Druk 3D dzieli się na szereg zróżnicowanych technologii. Do najważniejszych i najpopularniejszych należą:

  • FDM – druk 3D z termoplastów (np. ABS , PLA, nylon)
  • SLA – druk 3D z żywic utwardzanych światłem lasera
  • DLP – druk 3D z żywic utwardzanych światłem projektora
  • PolyJet / MJM – druk 3D z żywic utwardzanych światłem UV
  • CJP – druk 3D w pełnym kolorze z proszku gipsowego utwardzanego lepiszczem
  • SLS – druk 3D ze sproszkowanych polimerów spiekanych światłem lasera
  • DMLS – druk 3D ze sproszkowanych metali spiekanych światłem lasera.

Prace koncepcyjne nad technologią druku 3D rozpoczęły się jeszcze w latach 60-tych XX wieku, lecz za jej początek uważa się rok 1984, gdy Charles Hull – późniejszy założyciel firmy 3D Systems, opracował pierwszą technologię druku 3D – SLA (stereolitografia) oraz plik do opisywania modeli przestrzennych na bazie trójkątów o rozszerzeniu .stl. W Polsce początki druku 3D sięgają drugiej połowy lat 90-tych, gdy pierwsze urządzenia drukujące w trzech wymiarach zaczęły pojawiać się na uczelniach technicznych. Pierwsze firmy świadczące usługi druku 3D pojawiły się w połowie lat 00-nych, wtedy też narodziła się polska branża druku 3D.

Druk 3D narodził się jako technologia przemysłowa i do dziś największe zastosowanie ma właśnie w przemyśle. Służy przede wszystkim do szybkiego prototypowania (rapid prototyping), czyli tworzenia modeli koncepcyjnych, na bazie których są tworzone docelowe produkty lub ich elementy w innych technologiach przemysłowych (np. wtrysk). Ponadto druk 3D ma bardzo duże zastosowanie w medycynie i stomatologii (tworzenie prototypów implantów) oraz architekturze i designie. Po roku 2010 nastąpił bardzo dynamiczny rozwój branży tzw. niskobudżetowych drukarek 3D opartych o technologię FDM, który spowodował popularyzację całej technologii na świecie. Dziś druk 3D jest używany w bardzo szerokim zakresie również przez użytkowników indywidualnych, do tworzenia najprzeróżniejszych modeli mających charakter hobbystyczny lub rozrywkowy.

DIY

Skrót od angielskiego sformułowania „Do It Yourself” (zrób to sam). Stosowane w kontekście drukarek 3D do samodzielnego montażu (zobacz: Kit / Zestaw do samodzielnego montażu)

DLP

Digital Light Processing – technologia druku 3D z żywic światłoutwardzalnych, polegająca na naświetlaniu kolejnych warstw żywicy światłem emitowanym przez projektor. Projektor emituje obraz, który tworzy pojedynczą warstwę modelu. Następnie wylewana jest kolejna warstwa żywicy i projektor emituje kolejny obraz. Wydruki wykonane w tej technologii charakteryzują się wysoką dokładnością na poziomie kilkudziesięciu mikronów. Niestety proces druku 3D jest dość długotrwały. Technologia DLP ma zastosowanie w medycynie, protetyce, jubilerstwie oraz elektronice i przemyśle – w kontekście detali o wysokim stopniu odwzorowania szczegółów.

DMLS

Direct Metal Laser Sintering – technologia druku 3D ze sproszkowanego metalu spiekanego selektywnie światłem lasera. Proces druku 3D polega na rozprowadzaniu warstw sproszkowanego metalu, a następnie selektywnym spiekaniu go warstwa po warstwie aż do momentu uzyskania gotowego modelu przestrzennego. Chociaż niewykorzystane fragmenty materiału stanowią naturalną podporę, w technologii DMLS wymagane jest stosowanie podpór (supportów) z uwagi na dużą kurczliwość metalu przechodzącego ze stanu ciekłego w stan stały – mimo utrzymywania relatywnie wysokiej temperatury w komorze roboczej urządzenia. Po skończonym procesie druku 3D, model należy usunąć (odkroić) ze stołu roboczego.

Drukarki 3D drukujące w technologii DMLS należą do najbardziej skomplikowanych i przez to najdroższych na rynku. Ceny maszyn drukujących z metalu zaczynają się od kwot na poziomie +1 mln PLN. Do tego wymagane są odpowiednia infrastruktura i zaplecze techniczne, jak również wysoko wyspecjalizowany personel do obsługi tego typu urządzeń.

Ekstruder (Extruder)

Ekstruder to element drukarki 3D odpowiedzialny za wyciskanie filamentu w postaci roztopionej, i sam hotend (głowica) jest częścią ekstrudera. Może być mocowany w tym samym miejscu co głowica lub niezależnie, na obudowie urządzenia (tzw. „ekstruder Bowdena„). W układzie Bowdena elastyczny filament będzie się rozciągał i ściskał w rurce między napędem ekstrudera a hotendem.

Endstop/ Krańcówka

Przekaźnik elektromechaniczny NO/NC (Normally open/Normally Close) wykorzystywany w drukarkach 3D do zabezpieczania silników ekstrudera/ głowicy drukującej. Krańcówki umieszczone są na skrajnych położeniach ekstrudera osi X i Y mają za zadanie zatrzymać pracę silnika.

 FDM / FFF

Fused Deposition Modeling lub Fused Filament Fabrication – technologia druku 3D z termoplastów jak ABS, PLA lub nylon. Polega na tym, iż materiał w formie żyłki jest wprowadzany za pomocą ekstrudera do głowicy drukującej, gdzie w temperaturach 190ºC – 280ºC jest on przekształcany do stanu półpłynnego i rozprowadzany warstwa po warstwie tworząc gotowy model przestrzenny. Nazwa FDM jest nazwą zastrzeżoną przez twórcę tej technologii – firmę Stratasys, dlatego na potrzeby handlowe funkcjonuje alternatywna nazwa FFF. Z uwagi na swoją specyfikę, przy drukowaniu modeli posiadających wiszące elementy, konieczne jest generowanie podpór (supportów), które są następnie usuwane.

W oryginalnej technologii FDM Stratasysa są stosowane dwa materiały – docelowy ABS oraz podporowy, rozpuszczalny w specjalnym roztworze. W niskobudżetowych drukarkach 3D wyposażonych zwykle w jedną głowicę, materiał podporowy jest drukowany z tego samego materiału, ale ma on inną strukturę niż model docelowy, dzięki czemu jest łatwiejszy w usuwaniu. Niemniej jednak są modele, gdzie support musi być na tyle gęsty, że jego usunięcie jest praktycznie niemożliwe, lub kończy się uszkodzeniem wydruku. Są zatem modele, których po prostu nie da się wydrukować w tej technologii przy użyciu niskobudżetowych drukarek 3D wyposażonych w jedną głowicę drukującą.

Filament

Nazwa materiału do druku 3D przeznaczonego dla drukarek 3D drukujących w technologii FDM. Filament to żyłka plastiku (ABS, PLA, nylon, inne), która jest nawinięta na szpulę zakładaną na drukarkę 3D. Występuje w dwóch standardach – 1,75 mm i 3 mm (chociaż zdarzają się średnice 2,8 mm). Ilość filamentu na szpulach jest podawana w kg, standardowo jest to 0,5 / 0,75 lub 1 kg.

Firmware

Oprogramowanie będące integralną częścią drukarki 3D, zapewniające jej podstawową obsługę. W większości przypadków firmware jest już wgrany do drukarki 3D, ale w przypadku niektórych drukarek 3D do samodzielnego montażu typu RepRap istnieje konieczność samodzielnego pobrania firmware`u ze strony www i wgrania go. Firmware jest albo autorski albo open-source`owy. W tym drugim przypadku najpopularniejsze to Merlin, Repetier, Cura.

G-Code

Język zapisu poleceń odpowiedzialny sterowanie drukarką 3D. Został stworzony na potrzeby sterowania maszynami CNC, ale został zaadoptowany do pracy na drukarkach 3D. Zawiera pakiet informacji z czynnościami, jakie drukarka 3D musi wykonać aby wydrukować dany model. Sprowadza się to do tego, że dana linijka g-codu określa pozycję głowicy drukującej względem osi XYZ oraz zawiera komendę jaką akcję ma wykonać (wyekstrudować filament, wstrzymać ekstruzję, cofnąć go – tzw. retrakcja). W g code zapisane są również parametry startowe drukarki 3D, czyli temperatura głowicy oraz stołu roboczego (o ile jest on podgrzewany). G-code jest de facto plikiem tekstowym o rozszerzeniu .gcode, który można edytować ręcznie.

HIPS

HIPS (High Impact Polystyrene) to filament wykorzystywany jako materiał podporowy w niskobudżetowych drukarkach 3D drukujących w technologii FDM. Jest dedykowany do druku razem z ABS, ponieważ ma zbliżone do niego właściwości. Po zakończonym wydruku należy zanurzyć model w roztworze rozpuszczającym HIPS podczas gdy ABS pozostanie nienaruszony. Proces rozpuszczania HIPS jest dość długotrwały i zajmuje od 8 do 24 godzin. Bywa, że po kąpieli w roztworze pozostaną jeszcze kawałki tego materiału, które jednak powinny być stosunkowo łatwe do usunięcia.

Hotend (Hot End)

Zwyczajowa nazwa końcówki ekstrudera drukarki 3D tworzącej obiekty w technologii FDM, odpowiedzialnej za topienie i nakładanie filamentu. Hotend końcówka głowicy.

Kalibracja stołu roboczego

Proces polegający na wyrównaniu stołu roboczego drukarki 3D względem głowicy drukującej. Jeżeli drukarka 3D nie posiada automatycznej kalibracji, proces musi zostać przeprowadzony ręcznie. Polega on na tym, że najpierw pozycjonuje się drukarkę 3D w pozycji startowej, a następnie podkłada pomiędzy głowicę drukującą i stół roboczy kartkę papieru lub wizytówkę. Następnie za pomocą śrub regulujących opuszcza się lub podnosi stół tak, aby kartka papieru lub wizytówka miała delikatny opór przy poruszaniu. Proces przeprowadza się w kilku miejscach na stole roboczym, przesuwając głowicę do określonych punktów kontrolnych. Wystarczą 3 punkty kontrolne – przy ich idealnym ustawieniu wszystkie pozostałe punkty płaszczyzny też będą miały identyczną odległość od dyszy. Chyba że jest więcej śrub do kalibracji stołu, np. 4 – wtedy łatwiej jest kalibrować stół w 4 rogach

Kapton / Taśma Kaptonowa

Samoprzylepna, odporna na wysokie temperatury i chemikalia taśma, używana do naklejania na stół roboczy drukarki 3D w celu zwiększenia przyczepności drukowanego modelu. Często stosowana przy wydrukach z ABSu.

Kąpiel w oparach acetonu

Proces polegający na podgrzewaniu aż do stanu wrzenia acetonu, a następnie umieszczaniu w jego oparach modelu wydrukowanego z ABS. Pod wpływem oparów acetonu, ABS zaczyna się roztapiać, a poszczególne warstwy zaczynają zanikać tworząc jednolitą, gładką, błyszczącą powierzchnię. Proces – choć bardzo popularny w środowiskach makersów i hakerów, jest obarczony wieloma wadami:

  • jest niebezpieczny – aceton jest bardzo łatwopalny i podgrzewanie go do stanu wrzenia jest obarczone pewnym ryzykiem pożaru
  • opary acetonu są szkodliwe dla zdrowia
  • powierzchnia modelu robi się gładka, lecz równocześnie zanikają różne jego detale; wydruk robi się obły i mało wyrazisty; proces jest niezalecany dla bardzo dokładnych wydruków o dużej ilości szczegółów.

KISSlicer

Jeden z najpopularniejszych, darmowych programów do cięcia plików STL dla drukarek 3D drukujących w technologii FDM. Nazwa pochodzi od skrótu „Keep It Simple Slicer„. Choć jest dość ubogi graficznie, bardzo szybko i dobrze tnie modele.

Kit / Zestaw do samodzielnego montażu

Określenie dotyczące niskobudżetowych drukarek 3D drukujących w technologii FDM, które są sprzedawane w częściach, które należy samodzielnie złożyć. Zestaw składa się zwykle z ramy urządzenia, stołu, elektroniki sterującej, kompletu silników krokowych, pasków napędowych, głowicy drukującej oraz całej reszty elementów (począwszy od okablowania, a skończywszy na śrubach, podkładkach i nakrętkach). Część drukarek 3D do samodzielnego montażu wymaga od użytkownika umiejętności lutowania kabli jak również samodzielnego konfigurowania firmware’u. Więcej na temat specyfiki tych urządzeń tutaj.

Laybrick

Popularny filament do niskobudżetowych drukarek 3D drukujących w technologii FDM, będący kompozytem PLA i kredy. Występuje w kolorze białym i jest przeznaczony do druku 3D obiektów o charakterze architektonicznym. Bardzo dobry w obróbce. Jest równocześnie bardzo kruchy i może zapychać głowicę drukującą. Jest przede wszystkim przeznaczony do drukarek 3D klasy RepRap.

Laywoo-D

Popularny filament do niskobudżetowych drukarek 3D drukujących w technologii FDM, będący kompozytem PLA i pyłu drzewnego. Występuje w kolorze ciemnobrązowym. W trakcie druku 3D wydziela zapach typowy dla drewna, jest również dość dobry w późniejszej obróbce. W zależności od temperatury drukowania ma jaśniejszy albo ciemniejszy kolor (im wyższa temperatura – tym ciemniejszy odcień). Jest dość łamliwy co może spowodować problemy w trakcie druku 3D. Jest przede wszystkim przeznaczony do drukarek 3D klasy RepRap.

Marlin

Jeden z najpopularniejszych firmware`ów do niskobudżetowych drukarek 3D klasy RepRap. Dziś już nieco przestarzały, choć w dalszym ciągu z powodzeniem funkcjonuje na wielu różnych urządzeniach.

MendelMax

Jeden z najpopularniejszych otwartych projektów drukarek 3D klasy RepRap.

Mosfet

Układ elektroniczny, którego głównym elementem jest tranzystor typu MOSFET. Układ ma na celu otwieranie i zamykanie przepływu prądu.

Niebieska taśma malarska

Taśma samoprzylepna, którą nakleja się na stół roboczy drukarki 3D w celu zwiększenia przyczepności modeli. Stosowana m.in. w drukarkach 3D MakerBot Replicator.

NinjaFlex

Popularny filament do niskobudżetowych drukarek 3D drukujących w technologii FDM, charakteryzujący się dużą elastycznością i giętkością. Jest dość trudny w drukowaniu i nie jest zalecany w drukarkach 3D wyposażonych w ekstruder Bowdena (zobacz: Ekstruder / extruder).

Niskobudżetowy druk 3D

Zwyczajowe określenie tanich drukarek 3D drukujących w technologii FDM oraz wybranych modeli drukarek 3D drukujących w technologiach DLP i SLA (np. B9 Creator i The Form 1). Ceny niskobudżetowych drukarek 3D wahają się w kwotach od kilku do kilkunastu tysięcy PLN. Choć mają one pewne ograniczenia względem profesjonalnych technologii druku 3D (zobacz: Profesjonalny druk 3D) mogą być z powodzeniem wykorzystywane w realizowaniu szeregu złożonych projektów przez różnego rodzaju branże. Choć jest przeciwieństwem „profesjonalnego”  druku 3D, niskobudżetowy druk 3D nie jest bynajmniej uznawany za „nieprofesjonalny„. Różnica sprowadza się w gruncie rzeczy do ceny urządzeń i materiałów do druku 3D oraz specyfiki wykorzystania urządzeń (np. niskobudżetowa drukarka 3D nie znajdzie większego zastosowania w protetyce, czy implantologii).

Nylon

Syntetyczny polimer służący do tworzenia włókien o dużej wytrzymałości na rozciąganie. Jest stosowany m.in. w produkcji tkanin, lin i żyłek jak również kół zębatych, panewek łożysk etc. Jest bardziej elastyczny od ABS. Ma bardzo dobrą jakość wykończenia powierzchni oraz lepszą od ABS, czy PLA wytrzymałość mechaniczną i chemiczną. Wymaga wyższej temperatury topienia materiału na poziomie 240°-250ºC. Jest trudnym materiałem do drukowania i nie jest rekomendowany dla początkujących użytkowników.

PLA

PLA, czyli Polilaktyd – kwas mlekowy, jest wytwarzany z surowców naturalnych jak np. mączka kukurydziana, dzięki czemu jest on w pełni biodegradowalny. Posiada podobne właściwości do ABS, ale jest bardziej kruchy. W procesie druku 3D nie wymaga podgrzewanego stołu, ponieważ nie kurczy się w trakcie ochładzania. Co więcej, charakteryzuje się przyjemniejszym zapachem podczas topienia się i w przeciwieństwie do ABS nie wydziela sterynu. Idealnie nadaje się do szybkich, prostych, ozdobnych wydruków.

Zasadnicze różnice pomiędzy PLA i ABS są następujące:

  • różnica w zapachu wydzielanym przez materiał w trakcie druku – w przypadku ABS jest wskazane aby korzystać z niego przy wentylowanych pomieszczeniach, ponieważ jego opary mogą w dłuższej perspektywie być niekorzystne dla zdrowia, natomiast w przypadku PLA nie ma tego typu obostrzeń (chociaż wentylacja jest również wskazana)
  • ABS jest bardziej sprężysty, PLA bardziej kruchy
    ABS ma większą temperaturę topnienia i bardziej sie kurczy w przeciwieństwie do PLA, zatem przy druku z ABS trzeba mocniej nagrzewać drukarkę 3D i wymagany jest podgrzewany stół, co jest zbędne przy druku 3D z PLA
  • PLA jest uważane za łatwiejsze w druku, ale pod warunkiem że nie wykorzystujemy dużej ilości supportów. Supporty trudniej usuwa się z modeli drukowanych z tego materiału – a czasem bywa to wręcz niemożliwe, przy skomplikowanej geometrii wydruku.

PolyJet / MJM

Profesjonalna technologia druku 3D opracowana przez firmę Objet (obecnie Stratasys). Polega na natryskiwaniu żywicy światłoutwardzalnej na stół roboczy i utwardzaniu jej za pomocą światła UV. Charakteryzuje się wysoką dokładnością wydruków oraz nie wymaga specjalnej obróbki i wykończenia po skończeniu pracy (za wyjątkiem usunięcia ewentualnych supportów). Supporty są tworzone z wosku, który albo usuwa się ręcznie, albo rozpuszcza się w wyższej temperaturze. Ma zastosowanie przede wszystkim w przemyśle i medycynie. Jest równocześnie dość drogą technologią – zarówno jeśli chodzi o koszt maszyn jak i materiałów eksploatacyjnych.

Nazwa MJM (Multi Jet Modeling) jest nazwą własną tej technologii używanej przez firmę 3D Systems, która również produkuje maszyny w tej technologii.

Podgrzewana komora robocza

Wykorzystywana przede wszystkim w technologiach FDM, DMLS i SLS. Z uwagi na kurczliwość drukowanego materiału (zobacz: Skurcz materiału) stosuje się podgrzewaną komorę roboczą, aby maksymalnie zniwelować ten problem. W komorze roboczej wytwarza się temperaturę w wysokości min. kilkudziesięciu stopni (np. 80ºC w przypadku FDM), która po skończonym wydruku stopniowo opada do temperatury „pokojowej„. Dzięki temu wydrukowany model nie jest wyeksponowany na gwałtowną zmianę temperatury, dzięki czemu może wystygnąć w kontrolowany sposób.

WAŻNE: zamknięta komora robocza nie jest równoznaczna z podgrzewaną komorą roboczą. Podgrzewanie komory roboczej (oraz powiązanych z tym rozwiązań technologicznych) jest chronione patentami, przez co nie jest tak upowszechnione.

Podpora (support)

Drukarki 3D drukujące w technologiach FDM, SLA / DLP i PolyJet drukują nanosząc materiał warstwa po warstwie. Nie mogą jednak nanosić go w powietrzu, gdyż opadłby on w dół. Aby temu zapobiec stosuje się tzw.podpory (supporty), które usuwa się po zakończonym wydruku od modelu. Podpory mogą być wykonywane z tego samego materiału (FDM, SLA, DLP) lub dedykowanego, który jest łatwy w usuwaniu pod wpływem środka chemicznego lub podwyższonej temperatury (FDM, PolyJet). W pierwszym przypadku podpory są budowane w taki sposób, aby dość łatwo dało się je odciąć / wyłamać, bez uszkadzania docelowego modelu (zdarzają się jednak modele o tak skomplikowanej geometrii, że może okazać się to niemożliwe).

Podpory generowane są automatycznie przez oprogramowanie drukarki 3D, bądź można zaprojektować je samodzielnie dla danego modelu – wtedy w trakcie cięcia modelu w slicerze, należy pamiętać o wyłączeniu tej opcji w ustawieniach oprogramowania.

Profesjonalny druk 3D

Zwyczajowe określenie wszystkich technologii stosowanych w drogich, wysokobudżetowych maszynach pokroju CJP, DLP, DMLS, SLA, SLS, jak również drogich maszynach FDM Stratasys lub TierTime. Z uwagi na charakter technologii oraz koszt maszyn i materiałów do druku 3D, drukarki 3D tego typu są stosowane wyłącznie przez duże firmy, przedsiębiorstwa lub instytucje i mają stricte profesjonalne zastosowanie.

Prusa

Jeden z najpopularniejszych otwartych projektów drukarek 3D klasy RepRap, stworzony przez Czecha – Josefa Prusę. Występuje w trzech iteracjach: Prusa, Prusa i2 oraz Prusa i3.

Raft

Element wydruku 3D wykorzystywany w drukarkach 3D drukujących w technologii FDM. Polega na tym, iż urządzenie drukuje najpierw kilka warstw materiału w specyficzny sposób, a następnie buduje docelowy model na nich. Raft zawsze ma większą powierzchnię od reszty wydruku. Zapewnia lepszą przyczepność do stołu oraz zapobiega podwijaniu się krawędzi wydruku. Ponadto, w drukarkach 3D wyposażonych w perforowany stół roboczy, zapewnia gładką powierzchnię spodu wydruku. Przy perforacji spód wydruku jest wtłaczany w perforowane otwory zostawiając charakterystyczne wypustki na powierzchni. Po zakończonej pracy, raft jest odrywany od modelu.

Repetier Host

Pracuje na komputerze i służy do zdalnej kontroli drukarki. Sam host nie jest slicerem – nie potnie modelu bez odpalenia zewnętrznego slicera (Cury, Slic3ra, Skeinforge’a). Jeden z najpopularniejszych programów dla niskobudżetowych drukarek 3D drukujących w technologii FDM.

RepRap

Nazwa projektu opracowanego przez Adriana Bowyera – angielskiego wykładowcę uniwersyteckiego. Projekt został powołany do życia w roku 2005. Opiera się na koncepcji stworzenia tzw. „samoreplikującej się drukarki 3D„, czyli urządzenia za pomocą którego można stworzyć elementy konstrukcyjne niezbędne do wykonania kolejnego urządzenia tego typu. Uruchomienie projektu miało związek z wygaśnięciem patentów na technologię FDM. Pierwszą drukarką 3D typu RepRap był Darwin, zbudowany z prętów gwintowanych, ogólnodostępnej elektroniki sterującej, silników krokowych, okablowania, lecz przede wszystkim elementów wykonanych na innej drukarce 3D. Za jej pomocą Bowyer wydrukował komplet części do kolejnego egzemplarza powielając go samodzielnie.

Kolejnym etapem było zawiązanie się dużej społeczności wokół projektu, w skład której wchodziły m.in. takie osoby jak Czech Josef Prusa – późniejszy twórca popularnych projektów otwartych drukarek 3D „Prusa”, Holender Erik de Bruijn – późniejszy współtwórca firmy Ultimaker oraz Bre Pettis – późniejszy twórca firmy MakerBot (obecnie należącej do Stratasys). Społeczność wkrótce przekształciła się w branżę niskobudżetowego druku 3D, rozpoczynają popularyzację drukarek 3D na całym świecie.

Choć znakomita większość niskobudżetowych drukarek 3D obecnych dziś na rynku opiera się na rozwiązaniach wyniesionych z projektu RepRap, mianem RepRapów zwykło się określać przede wszystkim te urządzenia, które w dużej mierze są oparte o kanoniczne rozwiązania, jak np. konstrukcja Prusy.

Retrakcja

Proces występujący w drukarkach 3D drukujących w technologii FDM polegający na cofaniu filamentu przez extruder w momencie gdy głowica drukująca zmienia położenie na stole. Ma to związek z tym, że rozgrzany filament w momencie gdy nie jest ekstrudowany z głowicy, zaczyna wyciekać pod wpływem grawitacji i aby tego uniknąć jest na moment „wciągany” do środka. Przykład: drukarka 3D drukuje fragment modelu w jednym końcu stołu i przenosi głowicę np. w przeciwległe miejsce. W programach darmowych (KISSlicer, Slic3er, Cura) jest możliwość ustawienia, czy retrakcja ma być stosowana.

Silnik krokowy (Stepper Motor)

Rodzaj silnika wykorzystywanego w drukarkach 3D, które poruszają całym napędem urządzenia. Impuls elektryczny wywołuje obrót wirnika w silniku o ściśle ustalony kąt, który w zależności od budowy silnika może wynosić od kilku do kilkunastu stopni.

Skurcz materiału

Efekt występujący w termoplastach i polimerach, a także metalach, używanych w procesie druku 3D. Występuje w kontekście materiałów używanych w technologiach FDM, SLS i DMLS. Polega to na tym, iż dany materiał jest podgrzewany do bardzo wysokich temperatur, umożliwiających ich przejście w stan półpłynny (termoplasty) lub spiekanie (SLS i DMLS). W momencie gdy materiały są wyeksponowane na gwałtowną zmianę temperatury (np. w przypadku ABS w technologii FDM – z 250ºC do temperatury pokojowej) zaczynają się kurczyć i w efekcie albo podwijać na krawędziach, albo pękać. Aby tego uniknąć są stosowane podgrzewane komory robocze, gdzie temperatura jest w pełni kontrolowana i zapobiega tego typu sytuacjom. W podgrzewanej komorze, model po wydruku jest stopniowo wychładzany aż do temperatury otoczenia na zewnątrz.

Jest to powszechny problem występujący w niskobudżetowych drukarkach 3D drukujących z ABS, gdzie konstrukcja jest otwarta, lub zamknięta – ale wciąż pozbawiona dodatkowego grzania i kontroli temperatury.

SLA / SL

Stereolitografia (Stereolitography) – profesjonalna technologia druku 3D stworzona w 1984 roku przez Charlesa Hulla, późniejszego  założyciela 3D Systems. Jest to zarazem pierwsza technologia druku 3D na świecie. Polega na utwardzaniu żywicy światłem lasera. Charakteryzuje się wysoką dokładnością dochodzącą pod względem rozmiarów drukowanych warstw do poziomu nawet kilku mikronów. Ma zastosowanie w przemyśle przy prototypowaniu bardzo dokładnych i precyzyjnych detali, jak również w medycynie i jubilerstwie do tworzenia modeli pod kątem form odlewniczych.

Wadą tego procesu są bardzo wolny proces druku 3D oraz problem z przechowywaniem samych żywic, które muszą być chronione przed światłem.

Slic3er

Jeden z najpopularniejszych, darmowych slicerów dla niskobudżetowych drukarek 3D drukujących w technologii FDM.

SLS

Selektywne Spiekanie Laserem (Selective Laser Sintering) – profesjonalna technologia druku 3D polegająca na spiekaniu w wysokich temperaturach sproszkowanych polimerów. Proces druku 3D polega na rozprowadzaniu warstw sproszkowanego materiału, a następnie selektywnym spiekaniu go warstwa po warstwie aż do momentu uzyskania gotowego modelu przestrzennego. Co ważne – w przeciwieństwie do podobnej technologii spiekania metali (DMLS), niewykorzystane fragmenty materiału stanowią naturalną podporę.

Drukarki 3D drukujące w technologii SLS należą obok urządzeń DMLS do najbardziej skomplikowanych i przez to najdroższych na rynku. Do ich obsługi wymagana jest odpowiednia infrastruktura i zaplecze techniczne, jak również wysoko wyspecjalizowany personel.

Sok z ABS (ABS juice)

Roztwór acetonu i rozdrobnionych kawałków ABS, które się w nim rozpuszczają. Jest wykorzystywany w niskobudżetowych drukarkach 3D klasy RepRap przez amatorów druku 3D do smarowania powierzchni stołu roboczego, co zwiększa przyczepność wydruku do stołu. Charakteryzuje się nieprzyjemnym zapachem. Powinien być zamknięty i przechowywany w szczelnym pojemniku.

Stepstik (Stepstick)

Elektroniczny moduł sterownika (driver) silników obsługujących drukarkę 3D. Głównym zadaniem sterownika jest kontrola obrotu silnika krokowego. Funkcjonalnością dodatkową jest zmiana kąta obrotu silnika. W praktyce wiąże się to ze zwiększeniem dokładności pozycji jaką przyjmuje ekstruder.

STL

Podstawowy forma plików przestrzennych wykorzystywanych w druku 3D. Format STL został opracowany przez Charlesa Hulla z 3D Systems i udostępniony. Model zapisany w tym formacie stanowi siatkę trójkątów. Skrót STL pochodzi od „STereoLithography” jak również „Standard Tessellation Language„. Praktycznie wszystkie programy do modelowania 3D mogą wyeksportować przedmiot do tego formatu

Stół / Podgrzewany stół / Hotbed (Heated Bed)

Platforma robocza, na której powstają wydruki na drukarkach 3D drukujących w technologii FDM. Stoły są wykonane z szkła hartowanego lub blachy (litej lub perforowanej), choć występuje cały szereg innych rodzajów (np. akryl). Stół który nie jest podgrzewany w standardzie jest dedykowany do pracy wyłącznie z PLA. Do druku 3D z ABS wymagane jest już podgrzewane podłoże, które zapobiega przed zbyt szybkim chłodzeniem i kurczeniem się materiału. W takim przypadku stół składa się z grzałki, na której położone jest szkło lub blacha.

Szybkie prototypowanie (Rapid Prototyping)

Metoda szybkiego wykonywania prototypów to produkcja pojedynczych egzemplarzy rzeczy, w celu ich testowania, badania lub dalszego rozwijania. Projektanci lub konstruktorzy tworzą lub rozwijają produkty na komputerach przy użyciu specjalistycznego oprogramowania. Chcąc zwizualizować sobie tworzony projekt, mogą za pomocą różnych technologii (m.in. druku 3D) wyprodukować  w prosty, szybki i tani sposób jego pojedynczy egzemplarz. Np. wykonanie fragmentu obudowy urządzenia elektronicznego w tradycyjnej technologii wtrysku kosztowałoby min. kilkanaście tysięcy PLN (koszt stworzenia formy i uruchomienia całego procesu produkcyjnego) i trwałoby przynajmniej kilka tygodni. Wykonanie pojedynczego elementu metodą druku 3D kosztowałoby maksymalnie kilkaset PLN i trwałoby maksymalnie kilka godzin.

Termistor

Opornik (rezystor), do kontroli temperatury nagrzewających się elementów

Wózek

Część drukarki 3D drukującej w technologii FDM, która odpowiada za transport ekstrudera i głowicy drukującej po osi X.

Wypełnienie (Infill)

Wydruki wykonywane w technologii druku 3D mogą mieć ustawiany różny stopień wypełnienia wnętrza. Generalnie bardzo rzadko wykonuje się modele o pełnym wypełnieniu – chyba że wymaga tego specyfika projektu lub jego przeznaczenie. Modele koncepcyjne mogą być z powodzeniem drukowane z wypełnieniem na poziomie 20%, 10% a nawet 5% – jeżeli pozwala na to geometria przedmiotu. Do wypełnienia wykorzystywane są różne wzory np. kratka, lub plaster miodu. Wybranie odpowiedniego wzoru i proporcji wypełnienia pozwala na budowanie wytrzymałych konstrukcji przy mniejszym wykorzystaniu materiału, a więc i niższym koszcie. W zależności od materiału, wypełnienie ma również wpływ na naprężenia powstające podczas wydruku.

Wysokość warstwy

Określenie dokładności z jaką drukarka 3D nanosi kolejne warstwy materiału. Dotyczy pozycjonowania osi Z drukarki 3D. W technologii FDM standardowa wysokość drukowanej warstwy wynosi 0,1 – 0,2 mm (100 – 200 mikronów). Możliwy jest wydruk z większą dokładnością (np. 0,05 mm / 50 mikronów), ale ma to sens tylko w przypadku głowicy drukującej o odpowiednio mniejszej średnicy (np. 0,3 mm). W drukarkach 3D drukujących z żywicy wysokość warstwy wynosi standardowo 0,02 – 0,05 mm (20 – 50 mikronów), z tym że można z powodzeniem drukować na jeszcze niższych warstwach.

Konsultacja merytoryczna: Krzysztof Matusiewicz

Grafika: [1]

Udostępnij.

O autorze

Paweł Ślusarczyk

Prezes zarządu CD3D Sp. z o.o. oraz Business Development Manager. Posiada ponad 12-letnie doświadczenie w biznesie, zdobyte w branży IT, reklamowej i poligraficznej. Od stycznia 2013 roku związany z drukiem 3D.

  • Jakub Niespolański

    Support (podpora) – lepiej najpierw po polsku. W treści także po polsku. Chcąc nie chcąc, tworzysz tu pewne normy. Niech będą po polsku.

    Podpisano,
    mgr filologii angielskiej, wieloletni wykładowca, lektor i tłumacz

  • Anna Głubik

    A poważniej – czy definiować „znane” terminy elektrotechniczne, jak wyłącznik (czujnik) krańcowy (endstop) czy silnik krokowy? Gdy dojdzie kolejny rodzaj silnika czy przekładni, też by trzeba opisać.
    Pod rozwagę.

  • Paweł Kalinowski

    Pomysł ze zbiorem informacji podstawowych bardzo mi się podoba i jaknajbardziej popieram. Tak na szybko przeglądając zauważyłem: skurcz materiału – każdy materiał podlega skurczowi w funkcji temperatury – niezależnie czy jest to tworzywo sztuczne (polimerowe), materiał metaliczny, ceramiczny czy kompozytowy. 😉
    Zgadzam się z użytkownikiem Jakub Niespolański odnośnie kolejności,
    podpisano patriota. 😉

    Mnie tylko cały czas nie daje spokoju spiekanie…

  • Nazi grammar:

    Ekstruder (Extruder)

    Element to element drukarki 3D odpowiedzialny za wyciskanie filamentu w postaci roztopionej, i sam hotend (głowica) jest częścią ekstrudera.

    Powinno być: Ekstruder to element

    pzdr 🙂

    • Dziękuje za info, poprawione 😉

      • Tomasz Zawada

        A prawdziwy grammar nazi mówi:

        Jest: „Nazi grammar”
        Winno być: „Grammar nazi”

        Sorry, ale nie mogłem się powstrzymać 🙂

        • ja niestety mam dysleksje i nie zawsze dobrze stosuje formy gramatyczne, a nie wspomnę o ortografii

          • Tomasz Zawada

            Ale ja przekornie przecież nie o Twoim tekście 😉

            Mnie rozśmieszyło, że ktoś, kto Ci błąd wynalazł określa się mianem „nazistowska gramatyka” zamiast „gramatyczny nazista” 😉

            Oczywiście ja tak tylko żartobliwie.

          • spoko 😉

  • Tomasz Zawada

    Ode mnie tylko info: Kisslicer nie jest tak do końca darmowy. Licencja pro kosztuje (fakt, że niewiele, ale jednak). Bez niej chyba nie ma obsługi podwójnych głowic i kilku tam innych bajerów.

Rozmowa
z Cedrykiem
?