Fiasko domowych wytłaczarek do filamentu, czyli dlaczego od początku w to nie wierzyłem?

9

Niskobudżetowe, domowe wytłaczarki do filamentu miały być jedną ze składowych receptury na „drukarkę 3D w każdym domu„. Dzięki nim moglibyśmy samodzielnie produkować filament (czy też jak zostało to ładnie określone w mainstreamowych mediach – „tusz do drukarek 3D„) wykorzystując do tego bądź to resztki naszych wydruków (podpory, nieudane realizacje etc.), bądź plastikowe odpadki (butelki po napojach, opakowania po jogurtach i serkach homogenizowanych etc.). Rozwiązanie to byłoby nie tylko bardzo ekonomiczne, lecz przede wszystkim proekologiczne i – jak zostało to określone w wielu artykułach i raportach na ten temat, skutecznie rozwiązywałoby problem zanieczyszczenia środowiska plastikiem (ponieważ cały świat w kółko by go przedrukowywał). Rzeczywistość jak zwykle zweryfikowała szczytne idee i marzenia. Domowe wytłaczarki do filamentu okazały się być mało funkcjonalne, mało popularne, a z uwagi na jakość produkowanego materiału – praktycznie bezużyteczne…

Pierwszym urządzeniem umożliwiającym samodzielną ekstruzję plastiku w filament był słynny Filabot, który w 2012 roku zebrał ponad 32 tysiące $ na Kickstarterze. Po nim pojawili się następcy: opisywane przeze mnie Filamaker i FilaFab oraz szereg pomniejszych projektów, które często nie wyszły poza fazę prototypu. Jednym z ciekawszych przykładów może być również rodzimy projekt autorstwa Wojtka Droździewicza ze Świata Druku 3D. Generalnie, jeśli jesteśmy przy urządzeniach należy zwrócić uwagę na jedną bardzo istotną rzecz: do tej pory na świecie powstały setki najróżniejszych modeli niskobudżetowych drukarek 3D, z czego blisko setkę opisywaliśmy tylko w naszym serwisie. Komercyjnych niskobudżetowych wytłaczarek do filamentu powstało kilka i żadna z nich nie osiągnęła sukcesu rynkowego. Dość symptomatyczne, prawda? Spróbujmy zrozumieć, co może być tego powodem?

Wytłaczarki do filamentu 01

„Tusz do drukarek 3D” przed przerobieniem…

W torii proces zamiany resztek plastiku w filament do drukarki 3D drukującej w technologii FDM jest stosunkowo prosty. Najpierw należy rozdrobnić posiadany surowiec, a następnie jego kawałki wsypać do zbiornika urządzenia. Materiał najpierw jest uplastyczniany w wysokiej temperaturze, a potem tłoczony do głowicy i ekstrudowany w pożądanej średnicy. Aż chciałoby się powiedzieć – „to w sumie równie proste co sam druk 3D!” Niestety istnieje cała masa niuansów, które skutecznie komplikują całe przedsięwzięcie…

Problemy z produkcją filamentu w warunkach domowych możemy podzielić na trzy grupy:

  • właściwości materiału,
  • aspekt zdrowotny
  • proces produkcji.

Jeśli chodzi o materiał, to należy zacząć od tego, że nie każdy plastik nadaje się do druku 3D. Analogicznie – najpopularniejsze filamenty w rodzaju ABS, PLA, czy nylonu, mają bardzo starannie dobrany skład chemiczny co sprawia, że idealnie sprawdzają się w druku 3D a niekoniecznie w innych procesach. Co więcej, coraz częściej producenci niskobudżetowych drukarek 3D dostarczają do urządzeń własny, dedykowany filament, który posiada właściwości idealnie dopasowane do ich parametrów technicznych. Niektórzy producenci jak Zortrax zastrzegają wręcz, że używanie filamentów innego pochodzenia jest niezalecane. Zatem jeśli chcielibyśmy stosować do produkcji filamentu zmielone odpady o różnym – często nieznanym składzie chemicznym, powstanie nam mieszanka, z której nie tylko nie da się na danym urządzeniu wydrukować cokolwiek sensownego, to będzie można je dodatkowo uszkodzić (np. w momencie gdy filament roztopi się na poziomie extrudera, zalewając go).

Wytłaczarki do filamentu 04

Kolejna sprawa to to, że materiały do druku 3D nie są materiałami wielokrotnego (nieskończonego) użytku. Każde ich podgrzanie do stanu półpłynnego, a potem ponowne utwardzenie powoduje utratę określonych właściwości. Im częściej będzie się przetwarzać dany materiał, tym gorsza będzie jego jakość. Należy zatem przyjąć, że koncepcja wykorzystywania dowolnego plastiku oraz jego ciągłego przetwarzania  w celu produkcji filamentu jest nieadekwatna do rzeczywistości. Przetwarzając plastik niewiadomego pochodzenia nie wiemy co tak naprawdę ekstrudujemy i jakie związki chemiczne uwalniamy? Powstały materiał będzie niejednorodny i kłopotliwy zarówno w produkcji jak i w druku 3D.

Wytłaczarki do filamentu 03

Jeśli chodzi o zdrowie, to w zeszłym roku ogłoszono wyniki badań, na podstawie których okazało się, że opary powstałe z topionego w procesie druku 3D ABS i PLA są równie szkodliwe co dym papierosowy lub spaliny wytwarzane przez piece gazowe w kuchni. Topienie plastiku na potrzeby produkcji filamentu generuje bez porównania większą ilość spalin – i co za tym idzie, jest to bardziej szkodliwe. Można zatem przyjąć, iż korzystanie z wytłaczarki w warunkach domowych jest albo nierozsądne, albo wiąże się z koniecznością zapewnienia odpowiednich warunków (np. umieszczenia urządzenia w dedykowanym, wentylowanym pomieszczeniu). Istotna jest również poruszana powyżej kwestia składu chemicznego przetwarzanego plastiku. Wrzucając do wytłaczarki byle co, nigdy nie wiadomo jakie związki chemiczne uwolnią się w trakcie ich topienia?

Linia produkcyjna filamentu MakerBota

Linia produkcyjna filamentu MakerBota

Na koniec kwestia produkcji materiału – wytłaczarki są głośne, śmierdzące i zużywają sporo prądu. W kategoriach maszyn przemysłowych te cechy są oczywiste i naturalne, w przypadku urządzeń domowych – całkowicie je eliminują. Można je ewentualnie wstawić do garażu, piwnicy lub dedykowanej pracowni (jeśli ktoś takową posiada), ale to wiąże się z kolei z dalszymi obostrzeniami. Filament musi powstawać w określonych warunkach – chodzi zarówno o temperaturę otoczenia jak i środowisko. Każde zanieczyszczenie w powietrzu: kurz, pył, sierść psa lub kota stanie się częścią składową produkowanego materiału, skutecznie zapychając głowicę drukarki 3D w trakcie jej późniejszej pracy. Jeśli chodzi o surowiec, to zapomnijmy o recyclingu – żeby filament wyszedł na tyle dobrze, żeby nadawał się do druku 3D, musi być wyprodukowany z granulatu. Przerabianie zużytych opakowań to alchemia i efekty będą niewspółmierne do pracy jaka zostanie w to włożona.

Wytłaczarki do filamentu 05

Aby poznać lepiej niuanse i wyzwania z jakimi należy się zmierzyć w trakcie produkcji własnego filamentu, zachęcam do lektury artykułów temu poświęconych na blogu Świat Druku 3D (pierwsze próby uruchomienia oraz testy i badania wyprodukowanego materiału).

Podsumowując, niskobudżetowe wytłaczarki do filamentu to nieudolna próba przeniesienia skomplikowanego procesu produkcyjnego w warunki domowe. Chociaż udaje się za ich pomocą „coś” wyprodukować, osiągnięty efekt ma się nijak do oczekiwań i wymogów stawianych przed tego typu produktami. Potwierdzają to wyniki sprzedażowe i kariery poszczególnych urządzeń na rynku. Są to wielce niszowe projekty skierowane praktycznie wyłącznie do hobbystów i makerów, którzy lubią eksperymentować i bawić się różnymi tego typu gadżetami… Masowe, domowe wytłaczarki do filamentu nigdy się nie wydarzą.

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.

  • BlazakoV

    Jest jeszcze jeden problem przy których cała reszta jest mało istotna – techniczna jakość wytworzonego w ten sposób drutu. Dziury w środku, kształt, pływająca wymiarówka – tego po prostu nie da się przy takich maszynach przeskoczyć.

  • Chyba najlepszym przykładem zmagań z domową wytłaczarką filamentu jest wytłaczarka Russ’a. W kilku odcinkach pokazuje swoje zmagania http://www.youtube.com/watch?v=8mqCHQSSxNs

  • Wszyscy wiedzą, że czegoś nie da się zrobić, i przychodzi taki jeden, który nie wie, że się nie da, i on to właśnie robi. > Einstein

    • BlazakoV

      Dać to wszystko sie da – ale warto tez aby to mialo jakis sens…

    • Adik

      No, tu to akurat strzeliłeś kulą w płot. Einstein był oszustem i złodziejem który poskładał „do kupy” prace kilku naukowców przysyłane mu do recenzji i wydał to jako swoje. A żydowskie środowiska narobiły wokół niego wrzawy. Wtedy nie było internetu i programów wyszukujących plagiaty.

      • Ciebie też nie było 🙂 A na marginesie powiedz mi coś o czym nie czytałem 🙂 Po za tym odnosisz się do nazwiska o nie do sensu wypowiedzi.

  • ezbig

    „(…) okazało się, że opary powstałe z topionego w procesie druku 3D ABS i PLA są równie szkodliwe co dym papierosowy lub spaliny wytwarzane przez piece gazowe w kuchni.”

    O ile dobrze pamiętam z chemii to spalanie gazu w kuchence gazowej generuje CO2 i H2O, czy li ostatni przykład nie trafiony. Chyba że mamy na myśli półspalanie, wtedy dojdzie trujący CO (tlenek węgla) lub niecałkowite spalanie i otrzymamy C (chyba w postaci sadzy). Tylko taka sytuacja raczej jest nienormalna w kuchence.

  • Adik

    Ja wydałem 10x więcej na układ pomiaru średnicy niż na samą wytłaczarkę z falownikiem i jeszcze nie jestem na 100% pewien, że we wszystkich konfiguracjach (materiał, barwnik, warunki zewnętrzne) zawsze będzie OK czyli +/- 0,05.

  • Paweł Kalinowski

    „Zatem jeśli chcielibyśmy stosować do produkcji filamentu zmielone odpady o różnym – często nieznanym składzie chemicznym, powstanie nam mieszanka, z której nie tylko nie da się na danym urządzeniu wydrukować cokolwiek sensownego, to będzie można je dodatkowo uszkodzić”
    Zgadzam się z autorem tekstu, że domowe wytwarzanie filamentu to nie jest dobry pomysł już choćby ze względu na zdrowie ludzi i środowisko. Szczerze mówiąc nie przypominam sobie, żebym więcej niż kilka razy miał w ręku kawałek ABSu czy PLA (oznaczonego odpowiednim symbolem recyklingu). Większość przedmiotów codziennego użytku jest wytwarzanych z PE, PP i PS. Podejrzewam, że do takiej produkcji można by zastosować jedynie zużyty filament, a to bardzo ogranicza możliwości. W kwestii pomysłu o domowym wytwarzaniu filamentu nie daje mi spokoju informacja zapamiętana na zajęciach ze studiów. Powiedziane było tak, że dobre efekty otrzymuje się dodając do 10% recyklatu do „świeżego” granulatu. Mała ilość ułatwia przetwarzanie, ale nie wpływa znacząco na obniżenie właściwości. Zatem filament w 100% z recyklingu może mieć bardzo słabe właściwości.

    „Jeśli chodzi o zdrowie, to w zeszłym roku ogłoszono wyniki badań, na podstawie których okazało się, że opary powstałe z topionego w procesie druku 3D ABS i PLA są równie szkodliwe co dym papierosowy lub spaliny wytwarzane przez piece gazowe w kuchni.”
    Dziwi mnie zestawienie dymu papierosowego ze spalinami kuchni gazowej. Trochę to nie gra. Pod znakiem zapytania stoi bezpieczeństwo druku 3D w warunkach domowych. Istnieje ryzyko, że przy większej popularności druku 3D i badań pod względem wpływu oparów na zdrowie, ktoś się zainteresuje na poważnie regulowaniem prawnym tych spraw. Już nie mówię o domowym „wygładzaniu” wydruków acetonem. 🙂

Rozmowa
z Cedrykiem
?