Najtańszą metodą tak zwanego druku 3D – zarówno pod względem usług, jak również kosztu zakupu i eksploatacji urządzenia – jest FFF. Jednocześnie jest to metoda, przynajmniej w ujęciu historycznym, bodaj najczęściej wspominana na łamach CD3D, na niej też skupia się wpis „Encyklopedia druku 3D” oraz cały dział „Pierwsze kroki”. Niestety odpowiedzi na podstawowe, najczęściej zadawane pytania są porozrzucane po całym serwisie lub w ogóle ich nie ma. Ten artykuł ma za zadanie uzupełnić ten brak. Cały tekst, chyba że wyraźnie zaznaczono inaczej, traktuje o druku 3D metodą FFF w wydaniu niskobudżetowym, czyli z wykorzystaniem urządzeń w cenie od kilkuset do kilkunastu tysięcy złotych.
Uwaga! Wpis został gruntownie przeredagowany w kwietniu 2018 roku. Jego pierwotna treść powstała w 2015 roku i ze względu na niezwykłą dynamikę branży (a także, mam nadzieję, wzrost wiedzy i doświadczenia autora), w ciągu zaledwie trzech lat zestarzała się i zdezaktualizowała na tyle, by zdecydowanie wymagać odświeżenia.
1. Jak w ogóle działa taka drukarka 3D?
Układa ścieżka obok ścieżki, warstwa na warstwie stopiony w głowicy filament, który niemal natychmiast krzepnie.
2. Jak wygląda droga od pomysłu do gotowego wydruku?
Pierwszym krokiem jest wykonanie modelu 3D. Można to zrobić korzystając z dowolnego narzędzia do modelowania, z którego da się wyeksportować efekt swojej pracy do formatu STL. Tak przygotowany model przygotowuje się do druku 3D za pomocą odpowiedniego oprogramowania, które dzieli model na warstwy, warstwy – na ścieżki, a efekt eksportuje w postaci listy poleceń w stylu: „przesuń głowicę do miejsca X,Y, podając E materiału”. Tak przygotowane dane trafiają do drukarki 3D, która buduje pożądany obiekt. W porównaniu do innych metod wytwarzania, jest to dość łatwa i szybka droga, dzięki czemu drukarki 3D to świetne narzędzia do szybkiego prototypowania bądź produkcji pojedynczych egzemplarzy.
3. Z jakich materiałów można drukować?
Drukarki 3D FFF przetapiają tworzywa termoplastyczne. Od lat, najłatwiej dostępne w postaci filamentu, najczęściej używane i jednocześnie najtańsze są ABS i PLA. Nie znaczy to jednak, że te tworzywa to jedyny słuszny lub jedyny dostępny wybór. Ostatnio dużą popularność zdobyły filamenty PET-G, niemal równie „łatwe w druku” jak PLA, a przy tym o właściwościach na tyle dobrych, by w wielu zastosowaniach skutecznie zastąpić ABS.
Oczywiście trzy wyżej wymienione tworzywa to tylko najpopularniejsze spośród bardzo obszernej gamy dostępnych filamentów. Z powodzeniem drukować można między innymi z:
- ASA – materiał podobny do ABS, cechujący się jednak wysoką odpornością na ultrafiolet
- HIPS (polistyren wysokoudarowy)
- materiały z domieszkami drobin lub włókien substancji takich jak drewno, kreda, brąz, mosiądz, miedź, stal – dla walorów estetycznych
- materiały z domieszkami takimi jak włókno szklane lub włókno węglowe – dla wytrzymałości
- materiały z węglową domieszką – dla przewodzenia prądu (rozładowywania ładunków statycznych)
- PC (poliwęglan)
- PC-ABS (blenda PC i ABS)
- PMMA (tzw. szkło akrylowe)
- poliamid (nylon)
- PP (polipropylen)
- PVA (alkohol poliwinylowy) – polimer rozpuszczalny w wodzie, stosowany jako materiał podporowy
- TPE/TPU (termoplastyczne elastomery / termoplastyczny poliuretan) – tak zwane filamenty gumowe, chociaż bliżej im do śliskiej podeszwy niż do opony
Można drukować nawet z tworzyw takich jak PEEK, PEKK czy Ultem, ale to już zdecydowanie nie będzie niskobudżetowy druk 3D…
4. Co z drukiem 3D z innych materiałów, przede wszystkim z metalu? Przecież nie raz o tym słyszałem…?
To już nie FFF.
5. Ile kosztuje druk 3D na zlecenie…?
Cena zależna jest od następujących czynników:
- rozmiar i kształt modelu,
- docelowe zastosowanie – im mniejsze wymagania co do wytrzymałości mechanicznej i wyglądu gotowego wydruku, tym cena będzie niższa,
- ilość sztuk – mimo że drukarki 3D to narzędzia przede wszystkim do prototypowania i produkcji pojedynczych egzemplarzy, wciąż mniej absorbujące jest wykonanie kilku sztuk takiego samego detalu niż kilku różnych.
6. …i dlaczego tak drogo?
Przykład: prosta mydelniczka – 100 zł netto.
Dla osoby bez wcześniejszych doświadczeń z drukiem 3D bądź z jednostkową produkcją w ogóle, taka cena może być niemałym zaskoczeniem. Bo jak to, przecież podobny kawałek plastiku w sklepie kosztuje kilka złotych i w przeciwieństwie do wydruku 3D FFF, ma gładką powierzchnię? Do tego, sądząc po masie gotowego przedmiotu, potrzebny do jego wykonania filament również kosztuje kilka złotych? Skąd więc taka cena za wydruk?
Na cenę wykonywanego na zlecenie wydruku 3D składają się głównie:
- czas drukarza 3D i osoby obsługującej zlecenia: kontakt z klientem, dokonanie wyceny, przygotowanie modelu do druku 3D, obsługa drukarki 3D, ewentualna obróbka wydruku, wystawienie faktury, pakowanie i wysyłka,
- czas pracy drukarki 3D,
- amortyzacja kosztów zakupu urządzeń i stworzenia magazynu filamentów,
- pozostałe koszta związane bezpośrednio z samym procesem druku 3D: zapewnienie drukarkom miejsca do pracy (najlepiej oddzielnego pomieszczenia), filament, bieżący serwis urządzeń, energia elektryczna,
- koszta prowadzenia firmy, po pokryciu których musi zostać jakiś zysk oraz środki na dalszy rozwój.
ZOBACZ TEŻ: Usługowe drukowanie 3D, czyli dlaczego tak drogo, długo i czemu się nie da?
7. Indywidualne wyceny każdego modelu są uciążliwe. Dlaczego drukarnie 3D nie publikują cenników?
Dobrą wycenę można uzyskać tylko poprzez przeprowadzenie symulacji druku 3D, czego klient nie jest w stanie samodzielnie zrobić. Istnieją co prawda platformy do zlecania druku 3D wykonujące automatyczną wycenę, jednak bazuje ona na bardzo prostych algorytmach nie uwzględniających wielu czynników.
ZOBACZ TEŻ: Jak poprawnie wyceniać wydruki 3D w technologii FDM – mini poradnik dla początkujących
8. Ile kosztuje drukarka 3D?
Najtańsze drukarki 3D, a w zasadzie zestawy części do samodzielnego złożenia, można nabyć „od Chińczyka” już za około 500 zł (pół tysiąca, nie zgubiłem zera), jednak zdecydowanie nie polecam urządzeń w takiej cenie. W okolicach 1000 zł, również „u Chińczyka”, pojawiają się urządzenia całkowicie złożone lub niemal złożone (montaż w kilkanaście minut). Drukarki z obu „chińczykowych” kategorii są oczywiście dostępne również u polskich sprzedawców.
Kiedyś najtańszym sposobem na wejście w posiadanie drukarki FFF było samodzielne skompletowanie części i zbudowanie urządzenia według jednego z popularnych, ogólnodostępnych projektów, na przykład Prusa i3, Mendel90 lub MendelMax. Obecnie, jeśli ktoś się kieruje wyłącznie najniższą możliwą ceną, jest to sposób nieaktualny – ciężko w kategorii „tanio” konkurować z gotowymi zestawami części oferowanymi przez chińskich producentów… Rzecz jasna, wciąż istnieje zjawisko hobbystycznego budowania drukarek FFF i trzeba przyznać, że gdy weźmie się za to wprawny konstruktor, efektem jest urządzenie drukujące nieprzeciętnie ładnie jak na koszt użytych części.
To oczywiście są najtańsze możliwe opcje. Bez problemu można kupić drukarkę 3D FFF za kilka lub kilkanaście tysięcy złotych – i często warto.
9. Czy Anet A8, czyli drukarka 3D za sto kilkadziesiąt dolarów, jest naprawdę tak zła, jak mówią?
I tak, i nie.
Jest zła, bo siłą rzeczy każdy jej element jest tani. Bardzo tani. Akrylowa rama ma mizerną sztywność i wytrzymałość. Niektóre przewody i złącza są nieadekwatne do przenoszonych prądów. Fabrycznie wgrany firmware nie ma nowoczesnych zabezpieczeń termicznych. Prawdopodobnie standardem są atrakcje typu: błędy w instrukcji składania, krzywe wałki liniowe, luźne osady wałków, podłej jakości łożyska.
Jest dobra, bo starannie poskładana, mimo wszystko… działa.
Skąd więc w Internecie tylu ludzi, którym nie działa? Raz, to jednak jest bardzo tanie i faktycznie mogą być problemy, być może trafiają się wyraźnie gorsze egzemplarze. Dwa, tych drukarek sprzedała się prawdopodobnie olbrzymia liczba, więc nawet mały odsetek niezadowolonych nabywców staje się dużą grupą. A gdzie są ci, którym działa? Drukują. Nie tworzy się na forach tematów „dziś moja drukarka 3D znów działała tak, jak powinna”…
10. Czym się różni drukarka FFF za 1.000 zł od drukarki za 10.000 zł?
„Kupne” urządzenie za 1.000 zł co najwyżej jakoś działa, a klient jest w dużej mierze pozostawiany samemu sobie.
Urządzenie za 10.000 zł jest – a przynajmniej powinno się tego oczekiwać – precyzyjnie wykonane z dobrej jakości komponentów, według dopracowanego projektu, a klient nie zostaje bez wsparcia. Można się spodziewać, że producent wskaże palcem, z czego drukować i z jakiego oprogramowania korzystać, często zaproponuje nawet materiały sprzedawane pod własną marką i własne – brandowane lub całkiem autorskie – oprogramowanie, oraz zapewni wsparcie gwarancyjne na co najmniej dobrym poziomie.
11.Kiedy drukarki 3D będą na tyle tanie, by były dostępne dla każdego?
Już są. Barierą jest raczej ich użyteczność dla przeciętnego człowieka – i bynajmniej nie jest to obelga. Sam od lat pracuję z różnymi drukarkami FFF, a na tę chwilę nie posiadam ani jednego wydruku 3D na użytek domowy. Nie mam żadnej gałki do mebla, żadnej rączki do sprzętu AGD, żadnego uchwytu do rolety. Nic. Serio.
12. Słyszałem, że druk 3D jest wolny…?
Druk 3D, nie tylko metodą FFF, jest jednocześnie niezwykle powolny i zabójczo szybki. Powolny, ponieważ żadnego użytkownika drukarki 3D nie dziwi czas druku 3D liczony w godzinach (kilka, kilkanaście, kilkadziesiąt, kilkaset…), nawet jeśli drukowany przedmiot ma prosty kształt, nadający się do wykonania metodą wtrysku w czasie liczonym w sekundach. Z drugiej strony, druk 3D pozwala na wykonanie „od ręki” przedmiotów o skomplikowanym kształcie, bez konieczności wytworzenia formy, bez planowania procesu produkcji. I to w środowisku biurowym!
13. Ile czasu zajmie wydruk przedmiotu X?
To zależy od różnych czynników: rozmiaru i stopnia skomplikowania modelu 3D, wymagań co do wyglądu i wytrzymałości wydruku, materiału i drukarki 3D. Trudno jest ocenić czas „na oko”, czy też na podstawie objętości modelu. Dobre efekty daje jedynie przeprowadzenie symulacji wydruku.
14. Czy można zmieniać czas trwania druku 3D (metodą FFF) danego elementu poprzez zwiększenie szybkości ruchów głowicy?
Można, ale wpływa to negatywnie na wygląd i wytrzymałość wydruków.
15. Czy da się drukować klocki typu LEGO?
Można wykonać funkcjonalne zamienniki. Wydruk niestety będzie odstawał od oryginalnych elementów jakością wykończenia powierzchni.
16. Ile kosztuje materiał – filament?
Ceny najpopularniejszych materiałów (ABS, PLA) zaczynają się od około 50 zł/kg. ABS i PLA renomowanych producentów wyceniane są bliżej 100 zł/kg, a „podstawowe” materiały dostarczane przez producentów drukarek (przeznaczone dla ich urządzeń) nieraz wyceniane są w okolicach 200-300 zł/kg. Poza tym dostępna jest cała gama innych materiałów, w cenach od kilkudziesięciu złotych po setki złotych za kilogram.
17. Czy jakość filamentu ma znaczenie?
Tak. Znaczenie ma i użyty granulat, i jakość jego wyekstrudowania do postaci filamentu.
18. Na ile wydruków wystarcza kilogram filamentu?
Na kilogram, minus podpory i nieudane wydruki. 🙂
19. Słyszałem o możliwości samodzielnego wytwarzania filamentu…?
Można. Ale niekoniecznie się opłaca.
20. Czy różnymi tworzywami inaczej się drukuje?
Tak. Każde tworzywo jest pod wieloma względami odmienne od pozostałych i do każdego trzeba stosować indywidualne podejście. Różnice występują nawet między niby tym samym materiałem, na przykład ABS, od różnych producentów – kwestia użycia innego gatunku granulatu.
21. Czy przed rozpoczęciem druku 3D wiadomo ile będzie on trwał i czy znana jest ilość potrzebnego filamentu?
Tak, przed rozpoczęciem druku 3D można przeprowadzić symulację.
22. Jaka jest dokładność druku 3D?
Odwzorowanie detali na powierzchni:
- w osi Z ograniczeniem jest teoretycznie jedynie wysokość warstwy, typowo w zakresie 0,1 – 0,3 mm
- w płaszczyźnie XY ograniczeniem jest szerokość ścieżki, typowo około 0,5 mm; dla zrozumienia ograniczeń, można wyobrazić sobie rysowanie cienkopisem tak, by linie na siebie nie nachodziły.
Dokładność wymiarów: bez dodatkowych zabiegów takich jak kompensacja wymiarów modelu na podstawie wydruku testowego, należy liczyć się z niedokładnościami sięgającymi okolic +/-0,5 mm.
23. Jaka jest wytrzymałość wydruków?
Na ogół niższa od przedmiotu z tego samego materiału wykonanego metodą wtrysku lub metodami ubytkowymi z litego kawałka tworzywa. W przypadku wielu materiałów, duża różnica widoczna jest w wytrzymałości na rozciąganie wzdłuż osi pionowej wydruku.
W przypadku niektórych tworzyw, na przykład nylonu, dobrze wykonany wydruk niewiele ustępuje przedmiotowi z wtryskarki.
24. Jakie są możliwości obróbki wydruku?
Wydruk z drukarki 3D FFF to kawałek plastiku, który można obrabiać korzystając ze wszelkich standardowych sposobów. Można dodatkowo wykorzystać charakterystyczne właściwości danego tworzywa, np. rozpuszczalność ABS w acetonie i przeprowadzić kąpiel w jego oparach.
25. Ile kosztuje eksploatacja drukarki?
Z rzeczy, w zamian za które trzeba wykonać przelew:
- najbardziej odczuwalny jest zakup filamentu (patrz: punkt 16.)
- przeciętna drukarka 3D z włączonym podgrzewanym stołem roboczym, konsumuje średnio około 100 W
- usuwanie na bieżąco wszelakich awarii również kosztuje, nawet jeśli napraw dokonuje się samodzielnie.
Należy również, a raczej przede wszystkim, pamiętać o swoim czasie poświęconym na naukę oraz na bieżącą obsługę drukarki 3D.
ZOBACZ TEŻ: Ile kosztuje „domowy” druk 3D?
26. Czy drukarki 3D są awaryjne?
W dużej mierze zależy to od dopracowania danej konstrukcji, ale zasadniczo należy liczyć się z koniecznością konserwowania i serwisowania sprzętu.
27. Czy istnieje możliwość druku 3D w wybranym kolorze?
Tak, kolor wydruku jest taki jak kolor użytego filamentu.
28. Czy istnieje możliwość wielokolorowego druku 3D?
W przypadku druku FFF, odpowiedziałbym: „to skomplikowane”…
29. Słyszałem, że można drukować złożone przedmioty z nawisami stosując podpory z rozpuszczalnego materiału?
Tak, ale potrzebna jest odpowiednia drukarka 3D.
ZOBACZ TEŻ: Drukowanie supportów z PVA na Ultimakerze 3
30. Jakie oprogramowanie jest potrzebne do obsługi drukarki 3D?
Dla osoby wykonującej model – jakikolwiek program do modelowania 3D, która pozwala na eksport do formatu STL.
Dla drukarza 3D – głównym narzędziem jest program typu slicer, na przykład: Ultimaker Cura, Slic3r (Slic3r Prusa Edition), Zortrax Z-Suite.
31. Dlaczego wiele drukarek 3D jest wyposażonych w podgrzewany stół roboczy?
Bez gorącego stołu roboczego wydruk z niektórych materiałów (w tym ABS) jest bardzo utrudniony lub wręcz niemożliwy ze względu na niedostateczne przyleganie wydruku do powierzchni stołu. Dodatkowo, gorący stół pozwala na uzyskanie podwyższonej temperatury powietrza wewnątrz drukarki.
32. Drukarka 3D FFF to maszyna CNC, prawda? Czy można ją przerobić na inną maszynę, na przykład frezarkę?
Można, jednak każde urządzenie jest na swój sposób specyficzne i lepsze efekty uzyska się korzystając z urządzeń zrobionych od początku do końca z myślą o danym zastosowaniu. Niemniej jednak istnieją ciekawe urządzenia, mające kilka różnych funkcji, na przykład Gaja Multitool.
33. Słyszałem o druku 3D broni palnej na niskobudżetowych drukarkach…?
Jest to wykonalne, ale nie widzę w tym większego sensu i nie do końca rozumiem zainteresowanie mediów tematem. Że mogę wydrukować pistolet w garażu? Też mi coś! Lepszy można „chałupniczo” wykonać w tradycyjny sposób, z użyciem niewzbudzających absolutnie żadnych podejrzeń narzędzi. A że broń z drukarki FFF jest niewidoczna dla wykrywaczy metalu? No to można tradycyjnymi metodami obrabiać lity kawałek „plastiku”, na pewno będzie to bezpieczniejsze w użyciu niż wydruk…
ZOBACZ TEŻ: Druk 3D broni stanowi zagrożenie dla jej użytkowników
ZOBACZ TEŻ: Wydrukuj sobie klamkę w 3D, czyli o druku broni po raz setny
34. Czy istnieje możliwość wydrukowania czegoś spełniającego określone normy, posiadającego określone atesty lub chociaż wystawienia certyfikatu przez drukarnię?
To raczej domena druku 3D wysokobudżetowego.
35. Czy na druku 3D da się zarobić? Co opłaca się drukować?
Należy rozwiać równie popularne co fałszywe przekonanie, że druk 3D to żyła złota. To nie działa tak, że wystarczy mieć drukarkę 3D by nie móc się opędzić od klientów. Firmy zainteresowane szybkim prototypowaniem od lat zlecają wydruk na maszynach profesjonalnych. Przeciętni ludzie nie interesują się możliwością wykonania czegoś metodą druku 3D bądź odrzuca ich cena. No i zawsze znajdzie się młody zapalaniec z niestarannie poskładaną „anetką”, który zrobi wydruk co prawda beznadziejny, ale w cenie niewiele przekraczającej koszt zużytego materiału.
Żeby zarobić na druku 3D, trzeba mieć dobry pomysł – albo na to co drukować, albo na przekonanie do siebie potencjalnych klientów.
ZOBACZ TEŻ: Jaką drukarkę 3D polecacie kupić i co się opłaca drukować, czyli ręce opadają
ZOBACZ TEŻ: Czy na druku 3D da się zarobić pieniądze?
36. Czy istnieje możliwość wydrukowania (samodzielnego lub na zlecenie) zamiennika części takiej jak na przykład klapka do pilota?
Tak, ale potrzeba modelu w formacie .stl bądź oryginalnej klapki, w miarę trzymającej się w jednym kawałku (może być złamana i prowizorycznie sklejona, ale raczej nie powinna być wybrakowana). Problem w tym, że koszt zlecenia wykonania takiego zamiennika może być wyższy niż cena nowego pilota. Niemniej, wykonywanie części zamiennych ma sens i jest bardzo wdzięcznym wykorzystaniem możliwości druku 3D – po prostu niekoniecznie tam, gdzie całe naprawiane urządzenie warte jest kilkadziesiąt złotych.
37. Jak zrealizowane jest sterowanie drukarką 3D?
Drukarka 3D wyposażona jest w płytę główną zaprojektowaną do takich zastosowań. W dużym uproszczeniu, procesor takiej płyty przekształca dostarczony g-code w sekwencje kroków, które przekazywane są do sterowników silników krokowych.
38. Czy obsługa drukarki 3D jest skomplikowana?
Zależy od drukarki 3D. Coraz więcej producentów idzie w stronę drukarek 3D jak najmniej wymagających od użytkownika. Póki co, trzeba jednak ostrzec: korzystanie z drukarki 3D wymaga pewnego zasobu specjalistycznej wiedzy, nie zaszkodzi też smykałka do elektroniki i maszyn. Drukarka FFF nie jest, i być może nigdy nie będzie, urządzeniem tak prostym w obsłudze, jak na przykład drukarka do papieru.
39. Czy drukarka 3D FFF pozwala na uzyskanie gładkiej powierzchni wydruku?
Nie. Można w mniejszym lub większym stopniu ograniczyć widoczność warstw i ścieżek na wydruku, jednak nie spotkałem się z nieobrobionym wydrukiem 3D FFF pozbawionym cech związanych z metodą wytworzenia. Gładką powierzchnię jak na przedmiocie z wtryskarki, można uzyskać w wyniku tradycyjnej obróbki mechanicznej bądź kąpieli w substancji rozpuszczającej dany materiał.
40. Wydruki potrafią trwać wiele godzin? Co w przypadku zaniku zasilania?
Coraz popularniejsze są drukarki z funkcją wznowienia druku, jednak nie jestem w stanie wypowiedzieć się na temat niezawodności stosowanych rozwiązań.
41. Jaka jest minimalna wysokość warstwy? Czy może być niższa niż wspomniane wcześniej 0,1 mm?
Da się, jednak niekoniecznie warto. Można zejść na przykład do 0,05 mm, wydłuża to jednak znacznie czas druku 3D, wprowadza pewne komplikacje, jednocześnie nie powodując znacznej poprawy wyglądu wydruku.
42. Czy w trakcie druku 3D wydzielają się jakieś opary?
Tak. Ich charakter zależy od stosowanego tworzywa. Niezależnie jednak od tego, czym się drukuje, drukarkę najlepiej postawić w oddzielnym pomieszczeniu bądź zastosować wyciąg oparów.
Uspokajam jednak, że filament jest tylko topiony, nie „kopci” jak przy spalaniu.
43. Jak wygląda druk 3D większej ilości danego detalu?
Można drukować wiele sztuk w jednym zadaniu – tyle, ile zmieści się w obszarze roboczym (a może raczej: na stole). Po zakończeniu wydruku każdej partii wymagana jest interwencja człowieka, w najlepszym przypadku ograniczająca się do ręcznego usunięcia wydruków oraz ponownego wybrania opcji „drukuj”.
44. Czym się różni druk 3D metodą FFF od metody FDM?
Nazwą. FDM (fused deposition modeling) to nazwa ukuta przez Stratasys. FFF (Fused Filament Fabrication) to jej dokładny odpowiednik, utworzony na potrzeby ruchu RepRap.
