Top 8 mitów na temat druku 3D
Patryk Kot
Projektant, Konstruktor, Właściciel r3Dcat
Wobec druku 3D panuje wiele prawdziwych, ale i fałszywych teorii
Wiedząc, że Twój czas jest cenny postanowiłem w bardzo krótkiej formie przedstawić temat wątpliwości jakie panują na temat technologii druku 3D, skąd się wzięły i czy to prawda czy mit.
Kolejność poniższych punktów wynikać będzie z popularności pytań jakie się pojawiają od moich klientów i w szeroko rozumianej społeczności.
1. Niska wytrzymałość części drukowanych
Najczęstszą obiekcją z jaką się spotykam związaną z drukiem 3D to niska wytrzymałość drukowanych części.
Jest to oczywiście mit.
Temat jest niesamowicie rozległy i wytrzymałość wydruków zależy od niezliczonej liczby czynników. Uogólniając można wyróżnić kilka z nich:
- wybór technologii druku
- projekt geometrii modelu
- przygotowanie modelu do druku oraz jego orientację w polu roboczym drukarki
- zastosowany materiał
- parametry procesu
- obróbka po wydruku
- wybór samej drukarki
Na temat każdego z tych punktów można napisać osobną historię. Część z nich wyjaśniam poniżej, a w przypadku wątpliwości dotyczących wytrzymałości wydruków modelu, który interesuje Ciebie możesz skorzystać z darmowej konsultacji (przycisk na górze strony). Tam znajdziesz kontakt do mnie i postaram się na podstawie zebranych informacji wyjaśnić z czym i jaki może być problem oraz jak go rozwiązać 😉
Skąd się bierze przekonanie o niskiej wytrzymałości wydruków?
Swoje źródło ma w dwóch miejscach:
2. Można wydrukować wszystko
Kolejną teorią jaką spotykam na wielu krokach to możliwość wydrukowania wszystkiego co przyniesie nam do głowy wyobraźnia.
To poniekąd tylko jest mit.
Niestety drukarki 3D, jak każda maszyna produkcyjna ma swoje ograniczenia. Technologie te są teraz jednak bardzo popularne w rozwoju i kwestią czasu jest osiągnięcie w stopniu masowym produkowanie drukarek wytwarzających niemal wszystko.
Jak to wygląda na ten moment?
W mainstreamowych mediach mówi się o spektakularnych projektach jak budowa domu przy użyciu drukarki 3D oraz drukowaniu z czekolady. Ja przesuwam granicę tego komunikatu nawet dalej. Można wydrukować dom w skali 1:1 z czekolady. Tylko jakim kosztem…
Maszyny do wytwarzania przyrostowego dzielimy według technologii, w której mogą wytwarzać. Najpopularniejszą jest technologia FDM/FFF. Zapewnia ona drukowanie elementów warstwa po warstwie stapiając tworzywa sztuczne (czasami z domieszkami metali, drewna, etc.). SLA skupia się na produkcji z żywicy, SLS na spiekaniu proszków polimerów, a MJF choć jest bliźniacza do SLS to proces wytwórczy jest zupełnie inny. Każda z nich pozwala na tworzenie kształtów skomplikowanych, ale łatwo się domyśleć, że te bardziej popularne i tańsze mają więcej ograniczeń. Niestety o tym powszechnie się nie mówi i panuje przekonanie, że każda, nawet domowa drukarka 3D, jest w stanie wydrukować wszystko.
3. Można wydrukować tylko małe elementy
Osoby, które spotkały się wcześniej z procesem druku 3D mają przekonanie, że można wydrukować tylko niewielkie elementy.
Jest to mit uwarunkowany tym z jakiego sprzętu korzystamy oraz jak podchodzimy do projektowania.
Powszechnie spotykane drukarki 3D to zazwyczaj tak zwane urządzenia desktopowe, czyli mieszczące się na biurku obok Twojego komputera. Takie drukarki z reguły mają niewielkie pole robocze, które wynosi w przybliżeniu 25 cm x 25 cm x 25 cm.
Istnieją dwie drogi, które obalają ten mit.
Pierwszą z nich, prostszą w swoim założeniu, jest większa drukarka 3D.
Tylko tyle i aż tyle.
W poprzednim punkcie poruszyliśmy temat drukowania domów w skali 1:1. To jest możliwe, ale wyobraź sobie jak duży musi być sprzęt do tego zadania.
Ponadto istnieją drukarki 3D, które są powszechne, ale do użytku przemysłowego i mają pola robocze o wymiarach około 38 cm, 50 cm czy nawet 1 m w każdym kierunku.
Drugą drogą jest projektowanie modeli 3D w taki sposób, aby po wydrukowaniu można było je ze sobą w sposób odpowiedni i sensowny połączyć. Wymaga to odpowiedniego doświadczenia i wiedzy, ale jest możliwe. Spójrz na wydrukowany model statku kosmicznego Sokół Millenium z filmów Gwiezdne Wojny, który wykonałem na drukarce Prusa i3 Mk3S, a który osiąga nawet 60 cm długości!
4. Druk 3D to nowa technologia
Druk 3D w opinii większości społeczeństwa to technologia nowa, mająca kilka, może kilkanaście lat.
Tymczasem technologia druku 3D sięga lat 80-tych XX wieku.
Zakłamanie na temat historii technologii addytywnych wynika z jej rozpowszechnienia. Ja używam w tym miejscu zazwyczaj porównania do konstrukcji śmigłowca. Za początek produkcji helikopterów takich, jakie znamy teraz uznaje się początek lat 40-tych XX wieku i konstrukcję amerykańskiego lotnika o pochodzeniu rosyjskim, Igora Sikorskiego. Tymczasem pierwsze śmigłowce powstawały już na początku ubiegłego millenium, czyli czterdzieści lat wcześniej, a pierwszy koncept śmigłowca narysował Leonardo da Vinci w okolicach roku 1505. Minęło więc 500 lat (!) od pierwszego konceptu do rozpoczęcia małymi krokami masowej produkcji helikopterów.
Sytuacja z drukiem 3D rozwijała się oczywiście dużo szybciej, ale pierwsze urządzenie stworzone do produkcji rzeczy metodą warstwowego stapiania tworzyw sztucznych powstało w 1983 roku w piwnicy amerykańskiego konstruktora, Chuck’a Hull’a.
5. Wydruki 3D są zbyt drogie, żeby były opłacalne
Spotykam się z taką teorią gdy wyceniam niektóre wydruki do indywidualnych klientów. Aby Cię jednak nie wystraszyć od razu wyjaśniam skąd się to bierze i jak temu zaradzić!
Cena wyrobu końcowego zależy od szeregu czynników.
Krótko wymienię i opiszę kilka z nich:
- Czas procesowania
- Geometria kształtu
- Indywidualne dostosowanie
- Eksploatacja maszyny
- Wybrany materiał
- Działania postprodukcyjne
- Wybrana technologia
Musisz wziąć pod uwagę to, że mimo ogromnych korzyści w czasie produkcji jakie dają technologie wytwarzania przyrostowego to są to procesy stosunkowo…powolne.
Aby na frezarce czy tokarce CNC nadać zadany kształt prostemu elementowi wystarczy kilka, kilkanaście, kilkadziesiąt minut. Na wytworzenie bliźniaczego obiektu w technologii druku 3D potrzeba kilka, kilkanaście, czasem kilkadziesiąt godzin. Zadaj sobie jednak pytanie ile zajmuje przygotowanie półproduktu do obróbki i ilu operacji po frezowaniu lub toczeniu on wymaga. Są to działania, które pochłaniają często kolosalną ilość czasu w porównaniu do samej obróbki, a do tego doliczyć należy czas poświęcony na transport materiału oraz koszt tych wszystkich operacji.
Płynnie przechodząc do kształtu modelu musisz zwrócić uwagę na zwrot kluczowy w powyższym akapicie – „prosty element”.
Obróbka konwencjonalnymi metodami obróbki jest bardziej opłacalna jeśli jego geometria jest prosta, a ilość do wykonania duża. Poruszymy ten temat w jednym z kolejnych punktów. Zakładając, że wymyślony przez Ciebie kształt ma sporo krawędzi, załamań czy trudno dostępnych miejsc to produkcja na przykład na frezarce czy formie wtryskowej może być nieopłacalna przez mnogość zamocowań lub brak możliwości stworzenia odpowiedniej formy. Gdy chcesz natomiast dobrać indywidualnie produkty pod danego klienta lub swoje upodobania (na przykład wpleść nazwę swojej firmy lub swoje imię) to nie ma bardziej opłacalnej metody niż druk 3D.
Kluczowym czynnikiem kosztów jest też dobrana technologia druku. Koszt produkcji na desktopowym FDM powinien być niższy niż spiekanie proszków polimerów z domieszką metali.
Każda wystawiona przeze mnie wycena może być racjonalnie wytłumaczona. Nie zawyżam sztucznie cen, ale też szanować muszę swój czas i sprzęt. Po wycenie po prostu możesz zapytać co i ile kosztuje 🙂
6. Drukować można tylko z plastiku
Jeśli czytałeś/czytałaś powyższe punkty przekonałeś/aś się już, że istnieje wiele technologii druku 3D oraz wiele materiałów, które są dostępne na rynku.
Materiałów do druku 3D są dziesiątki, tworzywa sztuczne stanowią większość z nich.
Temat poruszę bardzo ogólnie, aby szybko obalić ten mit. Technologia druku 3D przeszła w ciągu ostatnich 15-20 lat taki szybki rozwój, że obecnie możemy drukować z domieszkami metali (tytan, aluminium, stal), drewna, a istnieją również eksperymenty z drukowaniem żywności (najprostszym w tym temacie są lukrowane ozdoby).
7. Drukarki 3D działają w ten sam sposób
Ponownie temat zdążyłem rozwinąć w poprzednich punktach więc teraz bardzo krótko o technologiach druku 3D
Podobnie jak z materiałami mnogość technologii jest bardzo szeroka i wciąż rośnie.
Jeśli jesteś tutaj, aby rozwiać swoje wątpliwości na temat druku 3D to zapewne nie interesują Cię szczegóły dotyczące każdej z technologii czy wgłębianie się w zasady wytwarzania. Przedstawię Ci więc ogólną grafikę wykonaną przez Pawła Ślusarczyka dla CD3D.pl oraz 3dwpraktyce.pl
Wyobraź sobie teraz, że każdą z tych gałęzi można rozwinąć co najmniej na kilka kolejnych. Sporo tego prawda? A teraz wyobraź sobie, że każda z tych technologii to zupełnie inny zestaw procesów, umiejętności, które trzeba nabyć by odpowiednio pracować na danej maszynie czy w końcu wynikiem są inne właściwości wydruków oraz ich możliwości.
Drukarki 3D to temat bardzo rozległy, a wiedza na ich temat jest zatem wysoko ceniona.
8. Skanowanie 3D i Druk 3D to jak działanie kserokopiarki
Na szczęście świadomość społeczeństwa wzrasta i jeszcze nie dawno ten punkt byłby znacznie wyżej, jednak takie spojrzenie na druk 3D nadal występuje wśród moich Klientów. Nie ma w tym nic złego! Znowu wynika to z nieświadomości i wprowadzania ludzi w błąd.
Skanery 3D to zupełnie inne inne urządzenia, których wartość to próg wejścia rzędu kilkunastu tysięcy złotych.
Proces inżynierii odwrotnej to stworzenie modelu zepsutego przedmiotu, nadanie mu kształtu sprzed uszkodzeń mechanicznych i wytworzenie takiego elementu. Oczywiście ręczne pomiary i rysowanie od podstaw w programach CAD jest bardzo czasochłonne, a w konsekwencji kosztowne. Skanery 3D przyspieszają ten proces, ale wciąż należy taki model przygotować w przeznaczonym do tego oprogramowaniu. Niestety nie wygląda to tak jak przedstawia się w mediach głównego nurtu, które przedstawiają inżynierię odwrotną niemal jak korzystanie z kserokopiarki, gdzie wrzucamy dokument, klikamy duży zielony przycisk i mamy kopię niemal 1:1 taką samą.
Obiło Ci się może też o uszy, że do skanowania 3D można użyć aparatu z telefonu. Niestety ta metoda niesie za sobą szereg niedokładności i jeszcze więcej pracy, którą trzeba włożyć w opracowanie modelu. Zależnie od kształtu i jego skomplikowania czasem naprawdę warto po prostu odtworzyć model od nowa w prostym programie do projektowania 3D.
Podsumowanie
Mam nadzieję, że powyższe punkty w prosty i czytelny sposób rozwiały mity krążące wokół technologii druku 3D. Jeśli coś mógłbym wyjaśnić inaczej daj mi znać, a zaktualizuję te listę według Twoich sugestii, bo chodzi w niej o to, żeby to Wam przekazać gdzie media zakłamują prawdę na temat wytwarzania przyrostowego.
Podsumujmy więc co się dowiedziałeś/aś z powyższego tekstu:
- Wytrzymałość wydruków może być bardzo duża
- Różne technologie druku 3D mają różne ograniczenia
- Wydrukować można bardzo duże elementy lub sprytnie łączyć małe
- Druk 3D rozwijany jest od dziesiątek lat
- Na opłacalność wpływa wiele czynników
- Drukować można również z metalu czy nawet lukru cukrowego
- Mnogość technologii jest bardzo duża
- Skanowanie to nie jest tanie akcesorium
Mam nadzieję, że bogatszy o tą wiedzę będziesz mógł lepiej sprecyzować co chcesz i co możesz wydrukować oraz co Ci się opłaci. Gdy pojawią się jednak jakieś wątpliwości pamiętaj, że śmiało możesz do mnie napisać czy to na moich mediach społecznościowych czy w zakładce kontakt, a ja w prosty sposób pomogę Ci podjąć decyzję.
Poniżej znajdziesz odnośniki do większej ilości moich wpisów (po lewej) oraz do moich usług (po prawej). Natomiast na górze strony możesz się zapisać na bezpłatną konsultację według wybranej przez Ciebie formy kontaktu oraz w terminie, który Tobie odpowiada.
Mam nadzieję do usłyszenia lub zobaczenia! 🙂