Wybór pierwszej drukarki 3D – czy to do firmy, czy do użytku prywatnego, to rzecz, która może zająć masę czasu, być kosztowna sama w sobie, a jej finalny rezultat wcale nie musi odpowiadać naszym początkowym oczekiwaniom. Na rynku dostępnych jest wiele urządzeń różniących się ceną i przeznaczeniem. Na dodatek osoby początkujące, nie mające zbyt dużej wiedzy na tema technologii przyrostowych, często popełniają jeden z najpopularniejszych błędów, skupiając się na najpopularniejszej metodzie FDM / FFF (druk 3D z termoplastów w formie żyłki), nie zdając sobie do końca sprawy z tego, że technik addytywnych jest dużo więcej i ta konkretna wcale nie musi być tą najwłaściwszą…
Na przestrzeni lat mieliśmy okazję doradzać w wyborze drukarki 3D niezliczonej liczbie firm i osób. Na bazie przeprowadzonych rozmów i doświadczeń, przygotowałem poniższy poradnik, na co należy na samym początku zwracać uwagę, przy wyborze drukarki 3D? Może on wydać się początkowo dość zaskakujący, gdyż paradoksalnie samo urządzenie ma w całym procesie decyzyjnym najmniejsze znaczenie – lub będzie to po prostu wynikowe. Oto 5 najważniejszych rzeczy, od których zależy wybór drukarki 3D…
1. Aplikacja
Zawsze zaczynamy od tego co najważniejsze, czyli aplikacji – rzeczy, którą chcemy stworzyć za pomocą drukarki 3D. Aplikacja – jej rodzaj, charakter, przeznaczenie, determinuje wszystkie pozostałe czynniki. Określając to jesteśmy w stanie ustalić:
- czy druk 3D jest faktycznie niezbędny do jej stworzenia?
- jakie korzyści daje nam zastosowanie druku 3D w procesie stworzenia aplikacji?
- czy jesteśmy w pełni świadomi z wad i ograniczeń druku 3D przy tworzeniu aplikacji, a jeżeli tak, czy się na to godzimy?
Jeżeli ktoś nie jest pewny odpowiedzi na powyższe pytania, warto aby skorzystał z informacji zawartych w tym artykule: Czym jest druk 3D i jak działa? Dowiecie się z niego m.in. czym dokładnie są technologie przyrostowe, jakie techniki wytwórcze wśród nich wyróżniamy oraz chyba najważniejsze: jakie są zalety i wady druku 3D względem innych metod?
Co do zasady (od której są oczywiście wyjątki!), druk 3D:
- jest najszybszy
- jest najtańszy
- ma możliwość tworzenia najbardziej skomplikowanych geometrii.
Równocześnie drukowanie przestrzenne ma wady… Największymi są jakość wykonania modelu, która póki co nie jest w stanie równać się z formowaniem wtryskowym, odlewnictwem czy frezowaniem CNC lub toczeniem oraz długość produkcji wysokich wolumenów. Tak długo jak mamy do czynienia z produkcją kilku – kilkudziesięciu detali, przewaga jest po stronie druku 3D.
ZOBACZ WIĘCEJ: Czym jest druk 3D i jak działa?
Reasumując, wybór właściwej drukarki 3D jest możliwy dopiero wtedy, gdy dokładnie określimy co będziemy za jej pomocą produkować? Sprawa jest tutaj naprawdę otwarta – w przypadku pewnych aplikacji z powodzeniem wystarczy nam urządzenie za 1000 – 2000 PLN, w przypadku innych niezbędna będzie inwestycja w maszynę o charakterze przemysłowym, kosztującą kilkaset tysięcy złotych lub nawet kilka milionów.
2. Materiał
Gdy wiemy już co chcemy stworzyć za pomocą drukarki 3D, musimy ustalić z jakiego materiału ma zostać to wykonane? Na chwilę obecną możemy wyróżnić kilkanaście mniej lub bardziej zróżnicowanych technologii przyrostowych, które różnią się od siebie właśnie rodzajem materiału, z którego budowane są detale oraz sposobu ich selektywnego spajania. Oznacza to np. że za pomocą drukarki 3D typu FDM / FFF nie będziemy w stanie drukować rzeczy z metalu. Wydaje się to niby oczywiste, ale dla wielu osób stawiających w druku 3D dopiero pierwsze kroki – niekoniecznie…
Jak wygląda to w rozbiciu na poszczególne technologie?
- FDM / FFF – materiały termoplastyczne w formie żyłki, które wywodzą się w prostej linii z tych, które stosowane są np. w technologii formowania wtryskowego; jeżeli chcemy drukować detale np. z ABS, to jest to jedyna metoda, która na to pozwala; za pomocą tej techniki możemy drukować również z wyjątkowych materiałów kompozytowych – np. nylonu domieszkowanego włóknem węglowym lub polipropylenu domieszkowanego włóknem szklanym
. - SLA / DLP / LCD – żywice światłoutwardzalne, utwardzane w pojemniku za pomocą wiązki lasera, lub światła emitowanego przez projektor lub ekran LCD; żywice po fotopolimeryzacji mogę właściwościami przypominać określone gatunki tworzyw sztucznych, będąc pod kątem wytrzymałości nawet lepsze od swoich „prawdziwych„, termoplastycznych odpowiedników; jednakże nigdy nie będą „takie same„, co w przypadku pewnych aplikacji może mieć istotne znaczenie
. - PolyJet / MJP – żywice światłoutwardzalne, natryskiwane przez głowicę i utwardzane światłem emitowanym przez lampy UV; podobnie jak w przypadku powyższej techniki mamy do czynienia jedynie z materiałami imitującymi pod względem właściwości tworzywa sztuczne; z uwagi na charakter technologii, mamy za to do czynienia z dużo szerszą paletą materiałów oraz możliwością ich kolorowania (druk 3D w pełnym kolorze); jest to także najdoskonalsza technika ze względu na możliwe do osiągnięcia geometrie
. - SLS / MJF – sproszkowane tworzywa sztuczne; na chwilę obecną druga po PolyJet / MJP najdoskonalsza technika ze względu na możliwe do osiągnięcia geometrie; równocześnie dość ograniczona pod względem dostępnych materiałów; w gruncie rzeczy w produkcji używamy przede wszystkim sproszkowanych poliamidów (PE) oraz w mniejszym stopniu polistyrenów (PS), elastomerów (TPE) i poliaryloeterketonów (PAEK)
. - SLM / DMP / DMLS – sproszkowane stopy metali; zgodnie z definicją jest to jedyna metoda umożliwiająca drukowanie detali z metali.
W bardzo dużym uproszczeniu technologie druku 3D możemy też sklasyfikować ze względu na materiały eksploatacyjne w poniższy sposób:
- FDM / FFF – te same materiały co we wtrysku, szeroka gama do wyboru, w zdecydowanej większości najtańsze
. - żywice światłoutwardzalne – bardzo precyzyjne i dokładne, o ciekawych właściwościach fizyczno-chemicznych, niekoniecznie możliwych do osiągnięcia w przypadku innych gatunków materiałów, szeroka gama do wyboru
. - SLS / MJF – bardzo ograniczony wybór w stosunku do pozostałych metod
. - SLM / DMP / DMLS – tylko stopy metali.
3. Geometria
Na chwilę wracamy do aplikacji – w zależności od ich geometrii może okazać się, że drukarki 3D określonego typu zostaną z miejsca zdyskwalifikowane. Najtańsze i najpopularniejsze na rynku urządzenia klasy FDM / FFF charakteryzują się równocześnie tym, że są najbardziej ograniczone pod względem tworzenia skomplikowanych geometrii wobec wszystkich pozostałych metod przyrostowych. Rozwiązaniem są dwie głowice drukujące i możliwość tworzenia struktur podporowych z materiałów rozpuszczalnych. Nie jest to jednak rozwiązanie idealne i w przypadku bardzo małych, cienkościennych i precyzyjnych detali, może okazać się zawodne.
Najdoskonalszą (i niestety najdroższą pod kątem eksploatacji) w obszarze tworzenia złożonych geometrii jest metoda PolyJet / MJP, czyli natryskiwanie żywic i utwardzanie ich lampą UV. Mamy tu do czynienia z wysoką rozdzielczością i wysokością warstwy na poziomie nawet 0,016 mm. Głowice natryskują zarówno materiał budulcowy jak i podporowy, który z łatwością można wypłukać wodą lub rozpuścić chemicznie. Co ważne, po post-processingu ścianki detali budowanych na podporach są doskonale gładkie (co nie zawsze udaje się osiągnąć w technice FDM / FFF).
Drugą najlepszą metodą, pozwalającą na tworzenie skomplikowanych geometrycznie detali są metody SLS i MJF, które na dodatek doskonale sprawdzają się w produkcji niskoseryjnej.
4. Technika wytwórcza
Wiedząc już co chcemy robić na drukarce 3D, z jakiego materiału oraz czy, lub jak bardzo nasze detale będą skomplikowane, przystępujemy do wyboru technologii druku 3D. Chcąc drukować małe, precyzyjne elementy, których rozmiary zamykają się w obszarze 5 cm w osiach XYZ, możemy z dużym prawdopodobieństwem założyć, że drukarka 3D typu FDM / FFF (szczególnie tania) nie spełni naszych oczekiwań i będziemy musieli zainwestować więcej pieniędzy w drukarkę 3D drukującą z żywic światłoutwardzalnych.
Z drugiej strony, drukowanie 3D z żywic nie sprawdzi się w przypadku dużych detali (o rozmiarach na poziomie od kilkunastu centymetrów w osiach XYZ wzwyż) oraz tam, gdzie w grę wchodzi produkcja niskoseryjna (a gabaryty detali są wciąż duże).
Może się też okazać, że specyfika naszych modeli będzie na tyle trudna w produkcji, że jedynym rozsądnym rozwiązaniem okażą się metody przemysłowe – SLS i MJF, i bardziej zasadne będzie zlecanie usług wyspecjalizowanym firmom, niż z góry skazana na porażkę walka przy użyciu tanich drukarek 3D typu FDM / FFF.
5. Drukarka 3D
Gdy wszystkie powyższe punkty zostaną dogłębnie przemyślane, powinniśmy już w miarę dokładnie wiedzieć jaki typ urządzenia nas interesuje? Pozostaje wybór marki… To zawsze dość indywidualna decyzja podyktowana szeregiem mniej lub bardziej zasadnych powodów (cena, wygląd, kontakt ze sprzedającym, suma opinii znalezionych w internecie etc.). Ja doradzając osobom korzystającym z naszych konsultacji, zawsze zadaję to samo pytanie… Czy jest sens kombinować?
Na rynku jest multum urządzeń klasy desktopowej, ale zaledwie kilka z nich odniosło prawdziwy sukces rynkowy. Był ku temu jakiś powód – najczęściej taki, że dana drukarka 3D jest po prostu dobra. Warto w tym miejscu chwilę się zastanowić i zapytać samego siebie: czego tak naprawdę potrzebuję? Drukarki 3D, czy rzeczy jakie ona produkuje? Jeśli tego pierwszego – można śmiało eksperymentować, kupować drukarki 3D do samodzielnego montażu, zlecać zbudowanie ich na indywidualne zamówienie. Jeśli drugiego – kupmy po prostu coś co działa i skupmy się na robocie.
