Kilka dni temu Łukasz Długosz informował, iż jedna z największych firm w branży IT świata – Apple, zgłosiło wniosek patentowy, w którym opisuje kilka metod kolorowania modeli przestrzennych w trakcie procesu druku 3D. Informacja ta obiła się szerokim echem w mediach poświęconych technologiom przyrostowym, które zastanawiały się czy nie jest to przypadkiem nieoficjalna zapowiedź wejścia giganta z Cuppertino w branżę druku 3D? Cóż, póki co niewiele na to wskazuje…
Popularny serwis Fabbaloo rozłożył wniosek patentowy Apple na czynniki pierwsze i doszedł do konkluzji, iż… tak naprawdę nikt nie napisał tam ani słowa o drukarce 3D. Co więcej, opisane we wniosku patentowym metody znacząco odbiegają od przyjętego obecnie wyobrażenia na temat drukarek 3D, co wymagałoby zupełnie nowego podejścia w ich konstruowaniu.
Generalnie wszystko sprowadza się do tego, iż w drukarce 3D musiałyby zostać wykorzystane dwie głowice drukujące: jedna nanosiłaby materiał budulcowy i drukowałaby model, podczas gdy druga nanosiłaby w tym samym czasie kolor na powstające na bieżąco warstwy wydruku. Mechanizm nanoszenia kolorów jest dość skomplikowany. Głowica koloryzująca byłaby zamocowana na robotycznym ramieniu, które krążyłoby wokół drukowanego modelu nanosząc kolor. W grę wchodziłoby również wprowadzenie obrotowego stołu roboczego, który obracałby drukowanym modelem tak, aby głowica koloryzująca miała dostęp do wszystkich jego fragmentów.
Wyglądałoby to trochę tak, że drukarka 3D drukuje model w klasyczny sposób, a wokół niej krąży bez przerwy coś na kształt aerografu i go koloruje. Brzmi fascynująco, jednakże generuje całą masę problemów technologicznych i praktycznych…
- po pierwsze, tego typu układ mechaniczny musiałby być strasznie skomplikowany; bez względu na to czy głowica koloryzująca będzie w miejscu, a obracać będzie się tylko model na stole, czy też głowica będzie krążyć wokół unieruchomionego modelu (albo wręcz jedno i drugie), daje nam to olbrzymią masę współrzędnych, które muszą ze sobą idealnie współgrać; to generuje duże koszty wykonania tego typu kinematyki, lecz jest przede wszystkim nie lada jakim wyzwaniem programistycznym; stworzenie slicera, który nie tylko potrafiłby zbudować model w takiej kinematyce, ale na dodatek uwzględnić równoczesny ruch głowicy koloryzującej i sposób nanoszenia odpowiednich kolorów w odpowiednim momencie przewyższałby w liniach kodu wszystkie obecne slicery razem wzięte
- po drugie, co w przypadku występowaniu supportów? w jaki sposób kolorowałoby się powierzchnię modelu schowanego za podporami?
- po trzecie, co z modelami o trudno dostępnych wnętrzach? np. z walcem o średnicy 10 cm i otworem w środku o średnicy 2 cm? czy głowica koloryzująca miałaby dostęp do wnętrza walca? co z bardziej skomplikowanymi geometriami?
- po czwarte, co w przypadku modeli, których krawędzie należałoby po wydruku oszlifować? czy szlifowanie nie uszkodzi naniesionego barwnika ze ścianek modelu (pytanie retoryczne)?
- w końcu po piąte – po co wymyślać tak skomplikowaną metodę, skoro już dawno temu Z Corp (obecnie 3D Systems) wymyślił jak to zrobić w dużo lepszy i prostszy sposób?
W technologii Z Corpa, modele buduje się z proszku gipsowego, który jest sklejany warstwa po warstwie nanoszoną selektywnie warstwą kleju (lepiszcza). Wraz z klejem natryskiwany jest również kolor, co odbywa się w podobny sposób jak w drukarkach atramentowych.
Ktoś może powiedzieć, iż ten sposób może być prostszy, ale ogranicza się wyłącznie do modeli gipsowych, które poza wartością koncepcyjną nie posiadają żadnej wartości funkcjonalnej. Tutaj na ratunek może przyjść technologia Objeta, który dwa lata temu wypuścił na rynek drukarkę 3D Objet 500 Connex 3 drukującą w technologii TripleJet. Polega ona na tym, iż jedna głowica natryskuje żywicę światłoutwardzalną, z której składa się model, druga głowica natryskuje wosk będący materiałem podporowym, a trzecia… kolor. Chociaż w tym przypadku użytkownik jest ograniczony do określonych palet kolorystycznych, Stratasys wciąż z powodzeniem rozwija tą technologię, więc może być tylko kwestią czasu, aż dojdzie do możliwości drukowania 3D pełnego koloru. Na pewno osiągnie to szybciej niż Apple…
Gdyby jednak znalazł się ktoś, komu obydwa rozwiązania nadal nie przypadłyby do gustu, musi pamiętać, iż w nadchodzącym 2016 roku, na rynek ma trafić długo oczekiwana drukarka 3D od HP, drukująca w technologii Multi Jet Fusion. Ta technologia to swoista hybryda CJP i TripleJet, mająca pozwolić na drukowanie 3D modeli z tworzyw sztucznych w pełnym kolorze. Podobnie jak w przypadku Stratasysa, HP również wprowadzi swój produkt na rynek szybciej niż Apple…
Po co zatem Apple w ogóle patentowało tego typu rozwiązanie? Z prostego powodu – bo tak się po prostu robi. Dawno temu, w artykule z 1 grudnia 2013 roku opisywałem kwestie patentów związanych z drukiem 3D. Ich największym posiadaczem jest… japońskie Fujitsu! Na piątym miejscu jest Samsung, a dziewiątym Boeing! Jak doskonale wiadomo, żadna z tych firm do tej pory nie skonstruowała żadnej drukarki 3D, a w przypadku Boeinga nawet bym na to nie liczył…
Prawda z Apple i drukarkami 3D jest taka: jak rynek druku 3D osiągnie odpowiednią skalę i wartość, do sklepów trafią przepięknie wyglądające iPrinters3D, z zamkniętym ekosystemem i ekskluzywnymi filamentami lub żywicami w kartridżach. Ale na to nie ma co liczyć wcześniej niż po 2020 roku…
