Naukowcy z Uniwersytetu Carnegie Mellon opracowali prostą metodę na wytwarzanie różnego rodzaju miękkich i delikatnych lub twardszych i bardziej szorstkich włókien przypominających prawdziwe włosy. Wszystko to można osiągnąć na niskobudżetowych drukarkach 3D drukujących w technologii FDM.
Inspiracją do powstania metody był pistolet z klejem na gorąco. Podczas klejenia dowolnych elementów możemy zaobserwować powstawanie tzw. „nitek” będących pozostałością po kleju. W zależności od jego ilości oraz prędkości i odległości na jaką odsuwamy pistolet powstające artefakty różnią się grubością, długością oraz sztywnością. Ponieważ zasada działania drukarek 3D FDM jest bardzo podobna do zasady działania pistoletów na klej na gorąco, naukowcy postanowili przenieść eksperyment na stół drukarki 3D.
W metodzie tej użytkownik jest w stanie nie tylko określić, w którym miejscu naszego modelu rozpoczniemy druk 3D włosów ale również ustalić parametry takie jak ich długość, grubość oraz gęstość. W eksperymencie posłużono się drukarką 3D Printrbot oraz Repetier Hostem, w którym przeprowadzano symulację drukowania. Jako materiał do druku 3D posłużył filament PLA.
Podstawowym założeniem projektu jest szybkie wytłoczenie określonej, niewielkiej ilości filamentu, po czym szybkie przeniesienie głowicy drukującej na zadaną odległość. Przykładowy fragment g-codu z procesem drukowania włosa:
G1 X30 Y30 – przejście do punktu ekstruzji
G1 E5 F2000 – ekstruzja
G1 Y60 – „rysowanie” włosa
Można to opisać jako „wyplucie” 5 jednostek długości filamentu z prędkością posuwu 2000, co odpowiada ekstruzji 5 mm z prędkością 33 mm/s. Następnie głowica przemieszcza się do pozycji Y=60. Proces ten możemy powtarzać wielokrotnie, uzyskując tym samym pożądaną ilość włosów.
Ważną kwestią okazuje się znalezienie złotego środka w ilości ekstrudowanego materiału. Gdy jest go za mało włosy bardzo łatwo się łamią, jeszcze w trakcie drukowania, gdy natomiast wypływa go zbyt wiele, głowica staje się podatniejsza na zapchanie. Równie ważna jest prędkość ekstruzji filamentu. Okazuje się, że optymalną wartością jest 50 mm z prędkością 8,3 mm/s.
Jak nietrudno się domyślić, odległość na jaką odsunie się głowica od miejsca wytłaczania, pozwala nam definiować długość oraz grubość włosa. Na niewielkich odległościach odsunięcia powstanie włos gruby i twardy, natomiast przy coraz większym wydłużaniu go, staje się cieńszy i bardziej giętki.
Niemniej ważnym aspektem okazało się znalezienie sposobu na rozcinanie pojedynczych włosów. Standardowo, wracający ekstruder ciągnie przecież nitkę filamentu za sobą. Tutaj mamy do wyboru kilka możliwości, w tym dwie najefektywniejsze. Pierwsza to przesunięcie głowicy na tak dużą odległość, że ścieżka sama się przerywa, a druga to odpowiednio dobrana retrakcja, która cofa ekstradowany w głowicy filament.
Przyznać trzeba, że projektowi trudno odmówić oryginalności, a otrzymane efekty robią naprawdę niezłe wrażenie.
Źródło: www.chrisharrison.net / www.gierad.com
