3D spausdintuvas

Paskutiniu metu labai populiarėja 3D spausdintuvai. Kaip sako Vikipedija, 3D spausdinimas tai trimačio vientiso, praktiškai bet kokios formos objekto gaminimo procesas iš skaitmeninio modelio. Šiaip jau 3D spausdinimo technologijų yra ne viena, tačiau populiariausia yra vadinamasis lydyto nusėdimo modeliavimas (fused deposition modeling). Tam naudojamas termoplastinis siūlas (filament), kuris lydomas ir sluoksnis po sluoksnio formuojamas 3D objektas. Tai nėra kažkas labai naujo, tačiau didžiulės atvirų šaltinių bendruomenės (pvz., RepRaps) dėka, tapo prieinama namų naudojimui.

Kadangi nemažai konstruoju, man dažnai prireikia kokių nors detalių. 3D spausdinimas čia gali daug pagelbėt. Be to, buvo labai įdomu susipažinti praktiškai su pačia technologija.

Prieš pirkdamas šiek tiek paskaitinėjau kas dabar parduodama. Galima pirkti dalimis, galima jau surinktą, o galima ir dalių rinkinį. Šis variantas visai neblogas. Viskas jau yra komplekte, o kainuoja pigiau nei surinktas. Perkant dalimis reikėtų gerai žinoti, kas reikalinga, o pradžioje tai ne visai paprasta. Daug gilintis tingėjau, todėl pasirinkau vieną iš parduodamų rinkinių.

Siuntinys didokas (apie 9 kg), todėl buvo siunčiamas per DHL. Parskrido iš Kinijos labai greitai – per porą dienų jau buvo Lietuvoje. Tai vienintelis DHL privalumas. Visa kita labai brangu…

3d1

3d3

Į komplektą įeina viena plastiko ritė. Perkant galima rinktis bet ką, aš pasirinkau PLA.

3d2

Spausdintuvo rėmas išpjautas iš 8mm akrilo. Pjauta, matomai, lazeriu, nes kokybė labai gera. Ant kiekvienos detalės išgraviruotas jos numeris.

3d4

Visos kitos detalės maišeliuose, sunumeruotos. Yra surinkimo instrukcija.

3d5

Rinkinyje yra:
– 4 žingsniniai varikliai. Vienas X ašiai, vienas Y ašiai, du Z ašiai.
– Ekstruderis. Tai plastiko padavimo mechanizmas, ventiliatorius, žingsninis variklis, kaitinimo elementas plastiko lydymui, temperatūros daviklis.
– Šildomas spausdinimo pagrindas. Tai 200x200mm šildoma plokštė, stiklas, temperatūros daviklis.
– Metaliniai strypai. Ant jų važinėja spausdinimo pagrindas ir ekstruderis.
– Keletas guolių.
– Specialūs karbuoti diržai, kurie jungia žingsninius variklius su spausdinimo pagrindu ir ekstruderiu.
– Kontroleris. Šiuo atveju tai Sanguinololu.
– Maitinimo blokas. 12V, 15A.
– 4×20 LCD ekranas. Tame pačiame modulyje yra valdymo rankenėlė, galima ir rankiniu būdu daug ką valdyt. Yra flash kortelės lizdas. Galima spausdint ir tiesiai iš kortelės.
– Daugybė laidų ir varžtų.
– 3 jungikliai. Naudojami kaip ašių nulinės padėties davikliai. Nuspaudžiami tada, kai kuri nors ašis pasiekia pradinę padėtį.
– Rėmo dalys. Kaip jau minėjau iš 8mm akrilo.
– Keletas atspausdintų plastikinių detalių (kokybė labai gera).
– Atsuktuvų rinkinys. Beje, visai neblogas.

Iš pirmo žvilgsnio viskas padaryta puikiai, net keista kaip čia taip kinai pasistengė.

Pirmiausiai renkamas rėmas. Detalės tarpusavyje suveržiamos varžtais. Yra išpjautos vietos veržlėms. Viskas kaip instrukcijoje parašyta, neradau prie ko prikibt. Rėmas gaunasi tvirtas niekas nekliba.

3d6

Toliau metaliniai strypai, žingsniniai varikliai, diržai. Z ašis valdoma sliekine pavara ir dviem žingsniniais varikliais. Buvo abejonių, kaip veiks du varikliai pajungti lygiagrečiai prie vieno draiverio. Pasirodo veikia puikiai, jokių problemų nėra. Du varikliai čia naudojami tikriausiai tam, kad supaprastinti mechanizmą. Padaryti Z ašį su vienu varikliu būtų gerokai sudėtingiau.

3d7

Toliau kontroleris. Laidų į jį eina daug, ilgiai įvairiausi, reikia pagalvot kur juos sukaišiot, kad netrukdytų judančioms spausdintuvo dalims.

3d8

LCD ekranas. Čia išlindo pirma problema. Pasirodo, kad su pridėtomis tvirtinimo detalėmis jo prisukti normaliai neina. Jos tiesiog per trumpos. Tačiau čia maža problema, jis lengvai prisukamas šiek tiek kitaip.

3d9

Viskas, spausdintuvas surinktas. Galima bandyt. Rinkinio kokybė tikrai nebloga. Viskas susirenka pagal instrukciją, yra pora nedidelių neatitikimų (parašyti ne tokie varžtai). Daugiau jokių problemų nebuvo. Varžtų pridėta gerokai daugiau nei reikia, nemažai liko.

3d10

Įjungus, pasileido iš karto. Programa kontroleryje jau buvo. Rankiniu būdu viskas valdosi, varikliai veikia, į pradinę padėtį grįžta, reiškia ašių pradinės padėties jungikliai irgi veikia. Viskas važinėja į teisingas puses, ekstruderis kaista, spausdinimo pagrindas irgi. Temperatūras rodo. Reiškia programoje irgi viskas nustatyta teisingai. Varikliai dirba tyliai, naudojamas mikrožingsnių režimas – 3200 žingsnių vienam apsisukimui.

Pirmiausia ką reikia padaryt, tai sureguliuot spausdinimo pagrindo aukštį, kad spausdinimo galvutė būtų vienodame aukštyje bet kurioje pagrindo vietoje. Pasiskaičiau, kad pradinis aukštis turi būti toks, kad galvutė beveik liestų pagrindą. Rekomenduojama matuoti popieriaus lapu, tarpas turi būti toks, kad tilptų tik popierius. Pagrindo aukštis reguliuojamas keturiais varžtais.

Galima bandyt jungti prie kompiuterio. Spausdinimui naudojama speciali programa. Pačiame spausdintuvo kontroleryje programa gana paprasta, ji vykdo tik paprastas funkcijas. Iš kompiuterio gauna G-code. Tai yra programinio  valdymo staklių programavimo kalba. Nors nelabai man tas G-code panašus į programavimo kalbą, tai tiesiog komandų seka, kuri nurodo, kur kuriuo momentu turi važiuoti galvutė, kokiu greičiu ir pan. Šią komandų seką paruošia kompiuterio programa. Programa angliškai vadinama „slicer“. Taigi, galima sakyti, kad tai yra „peilis“, kuris objektą „supjausto“ sluoksniais. Čia labai svarbus ir sudėtingas spausdinimo paruošimo procesas. Sluoksnių storis gali būti pasirenkamas,  programa turi daugybes nustatymų, nuo kurių priklauso tas „pjaustymas“. Reikalinga dar viena programa, kuri leidžia apžiūrėti trimatį objektą, padidinti, sumažinti, matyti kiekvieną jo sluoksnį, ir rodo patį spausdinimo procesą. Galima sudėti ir kelis objektus kartu. Tokių programų yra ne viena, bet, tikriausiai, dažniausiai naudojama Repetier-Host.

Spausdinimas galimas keliomis plastiko rūšimis, dažniausiai naudojamos dvi: PLA (Polylactic acid, draugiškas gamtai, gaminamas iš kukurūzų ir pan.), ir ABS (Acrylonitrile butadiene styrene, kitaip sakant paprasta plastmasė). Abu plastikai turi skirtingas savybes, skirtingas lydymosi temperatūras. Nenagrinėsiu smulkiai visų skirtumų, apie tai daug prirašyta internete. Pradžiai bandžiau PLA.

„Pjaustymo“ programos nustatymuose iš pradžių ne viskas aišku. Žinoma, yra ir pradiniai nustatymai, galima bandyt spausdinti per daug nesukant galvos. Tačiau iš karto atsirado problema: niekaip nelimpa pirmas sluoksnis prie spausdinimo pagrindo. Prisiskaičiau įvairiausių patarimų: klijuoti ant pagrindo mėlyną dažytojų lipnią juostą, jei spausdinama PLA. Aš tokios net nebuvau matęs, bet paaiškėjo, kad yra tokios pirkt. Arba atsparią karščiui lipnią juostą (capton tape), jei spausdinama ABS plastiku. Šios juostos Lietuvoje neradau, ir šiaip ji brangoka. Kitas patarimas patepti pagrindą acetonu, ištirpdžius jame šiek tiek ABS plastiko. Na ir rusiškas patarimas – tepti alumi. Man jie visi pasirodė nelabai priimtini. Kažkas čia ne taip… Juk šildomas pagrindas tam ir yra, kad pirmas sluoksnis gerai priliptų. Tačiau šildymas iki rekomenduojamų 50-70 laipsnių (PLA), nedavė teigiamo rezultato. Porą dienų negalėjau praktiškai nieko atspausdint. Kol pagaliau radau patarimą, kad spausdinant pirmą sluoksnį galvutė turi praktiškai liesti pagrindą. Reikalai iš karto pagerėjo, pradėjo normaliai lipt prie pagrindo, bet buvo kitų problemų. Pvz., spausdintuvo aprašyme parašyta, kad galvutė 0,4mm, o realiai pasirodė 0,3mm. Spausdinant pirmą sluoksnį specialiai galima paduot daugiau plastiko, spausdinti lėčiau, kad geriau priliptų. Tai labai svarbu, nes visi šie parametrai įvedami į „pjaustymo“ programą, kad būtų paduodamas teisingas plastiko kiekis.

Pradėjau rimtai tyrinėti „pjaustymo“ programos (slic3r) nustatymus. Perskaičiau galybes informacijos, kol pradėjo aiškėti kas nuo ko priklauso. Reikalai pradėjo gerėti, bet tada aš nusprendžiau pabandyti spausdinti su ABS plastiku, nes jo daugiau turėjau. Pagrindo temperatūra turi būti 110 laipsnių, nes šis plastikas labiau traukiasi vėsdamas ir iš karto atšoka nuo pagrindo. Dabar su ABS plastiko prilipimu prie pagrindo neturiu jokių problemų, nereikia ten nieko tept, ir jokios lipnios juostos klijuot irgi nereikia. Prilimpa normaliai, po spausdinimo tereikia palaukti kol atauš ir detalė pati atsiklijuoja.

3d12

Reikalai pagaliau pagerėjo iš esmės, ir jau galėjau atspausdinti daug ką. Iš pradžių labai įdomu stebėti spausdinimo procesą. Net keista, kaip tokiomis paprastomis priemonėmis, įmanomi tokie dalykai. Tačiau ne viską galima atspausdinti. Yra net tokia sąvoka, ar 3D objektas yra „printable“. Yra nemažai apribojimų. Akivaizdžiausia problema – neįmanoma spausdinti ore. Ypač, jei  spausdinama su ABS. Pvz. kokį nors tuščiavidurį kubą. Suprantama, kad viršutinę sienelę reikėtų spausdinti ore. Ir dar daugybė iš šio reiškinio išplaukiančių apribojimų.

3d13

Dar viena įdomi savybė, kad galima pasirinkti kiek bus užpildytas detalės vidus. Viduje gali būti spausdinama tik pertvaros nurodytu tankiu. Dažnai tai leidžia sutaupyti nemažai plastiko, praktiškai neprarandant atspausdintos detalės tvirtumo. Tačiau tai ne visada įmanoma, ypač spausdinant ABS. Jei viduje pertvaros bus retos, o viršų reikės uždengti horizontaliai, atsiras ta pati problema – neįmanoma spausdinti ore. Bet viskas priklauso nuo to, kas spausdinama.

3d14

Bebandydamas ką spausdinti įmanoma, o ką ne, prispausdinau visokių niekų. Bet tai leido suprasti, ką daro įvairiausi „pjaustymo“ programos nustatymai, dabar jau iš pirmo žvilgsnio galiu sudėlioti viską kaip būtų geriausia būtent tam objektui. Kuo mažesnė detalė, tuo blogesnė spausdinimo kokybė. Čia dar atsiranda kita problema – perkaitinimas. Kiekvienas sluoksnis turi spėti ataušti. O jei detalė maža, sluoksniai keičiasi greitai. Yra sprendimų kaip neperkaitint, pvz. spausdinti kelias detales vienu metu. Aš pasidariau paprastą detalę, kurią padedu šalia, kai reikia spausdinti ką nors nedidelio. Spausdintuvas kažkiek užtrunka prie jos, taip neperkaitinama smulki detalė. Spausdinimo greičio mažinimas čia mažai padeda.

Viskas, kas matoma nuotraukose, spausdinta ABS plastiku. Beje, beieškodamas ebay iš kur jo galima nusipirkt, pastebėjau, kad vienas iš pardavėjų yra Lietuvoje. Pasirodo, yra kas ABS plastiką gamina ir pas mus. Dar vienas malonus dalykas, kad kaina mažesnė, nei perkant ebay. Lietuvoje, dažniausiai, būna atvirkščiai. Parduotuvę galima rasti čia. Matosi, kad ji skirta ne Lietuvai. Tai suprantama, rinka čia labai maža.

Tik pradėjus spausdinti ABS plastiku, atsirado problema. Ekstruderis pritvirtintas prie atspausdintos plastikinės detalės. Visai netoli yra kaitinimo elementas. Kol spausdinau PLA plastiku, temperatūra buvo 175-185 laipsniai ir tai niekaip neveikė šios detalės. Tačiau spausdinant ABS reikia didesnės temperatūros – 230-240 laipsnių. Plastikas, matomai, gavo per daug temperatūros ir ekstruderis nulinko.

3d11

ABS plastikas pradeda minkštėt nuo 100 laipsnių temperatūros. Kadangi ekstruderis sunkokas, to pakako, kad pradėtų linkti žemyn. Detalė nesudėtinga, ją galima būtų padaryt metalinę, bet aš pabandžiau ją atstatyti su žmonos plaukų fenu. Visai nesunkiai pavyko, pasirodo fenas gali pasiekti tokią temperatūrą, kad plastikas suminkštėtų. Tada sulenkiau aliuminio plokštelę, ir pritvirtinau taip, kad neleistų plastikui linkti. Dar pasukau kaitinimo elementą, kad būtų šiek tiek toliau nuo plastiko. Po to spausdinau daug, ekstruderis nelinksta. Ši problema pasireiškė ne man vienam, internete radau, kad šio spausdintuvo naudotojai apie tai rašė.

Dar vienas neaiškus dalykas pradžioje – kaip pakeisti plastiką ekstruderyje. Pvz. įdėti kitos spalvos, arba ABS keisti į PLA. Bandžiau tiesiog ištraukti plastiką, tačiau jo kažkiek liko kaitinimo elemento viduje, viskas užsikimšo, teko ardyt, kaitint galvutę, kad išvalyti likučius. Vėliau susiradau internete, kaip tai galima padaryt neardant, bet keičiant plastiko tipą ne visada tai gali pavykt. Žodžiu ši procedūra gana komplikuota…

Užsisakiau kitokių diametrų galvutes, reikės pabandyt pvz. 0,4mm. Atrodytų, kuo mažesnė tuo geriau, tuo bus tikslesnis spausdinimas, bet ne visada yra taip. Žiūrint kas yra spausdinama. Jei detalė stambesnė, manau būtų geriau didesnio diametro galvutė. Bet čia dar reikia išbandyt. Kitas dalykas – spausdinamo sluoksnio storis. Maniau, kad mažesnis, pvz. 0,1mm, yra geriau. Tačiau bandymai parodė, kad tai labai pailgina spausdinimo laiką, o rezultatas ne visada geresnis. Čia reikia rinktis protingai. Viskas, kas matoma nuotraukose spausdinta su 0,2mm sluoksnio storiu.

3d15

Nuotraukoje matomos dvi tokios pat detalės, viena (kairėje) atspausdinta pradžioje, o kita, kai jau pradėjau suprasti ką kurie nustatymai reiškia. Skirtumas akivaizdus.

Kaip jau minėjau, neįmanoma spausdinti ore. Bet labai reikėtų, kad būtų galima. Yra sprendimų kaip tai padaryt. Pvz. spausdinti atramas, kurios vėliau nuimamos. „Pjaustymo“ programa tai moka padaryt, bet kiek bandžiau – rezultatas nelabai… Kitas variantas – naudoti PLA plastiką. Esmė tame, kad jį spausdinimo metu galima aušint. Ir tada spausdintuvas gali sukurti „tiltus“. Atrodo įdomiai, internete pasižiūrėjau, kad tai tikrai padaroma, tačiau dar nebandžiau. Tam reikia pasidaryti aušinimą. Turi būti dar vienas ventiliatorius, kuris aušins būtent spausdinamą vietą. Šią dalį jau bandžiau atsispausdinti, reikia tik pritvirtinti ir bandyt rimčiau pasižaist su PLA.

PLA turi ir dar vieną privalumą – spausdinant nėra jokio kvapo. ABS turi žinomą lydomos plastmasės kvapą. Nors kvapas nėra stiprus, bet vėdinimas pageidautinas…

Dar pabandžiau kitą “pjaustymo” programą – CuraEngine. Ši dirba daug greičiau, ir šiaip man patiko labiau. Teko vėl nagrinėti nustatymus, bet dabar dažniausiai ją ir naudoju.

Dar viena problemėlė, kad reikia mokėti sukurti trimatį norimos detalės modelį. Daug 3D modelių galima parsisiųsti iš interneto, bet juk dažniausiai reikia kažko, ko niekur nerasi. Reikia išmokti sukurti pačiam. Tai nėra taip paprasta. Iki šiol man nebuvo poreikio dirbti su trimačio modeliavimo programomis. Viena iš jų – OpenSCAD. Nemokama, bet keistoka… Kodėl keistoka? Ji skirta kurti trimačiams objektams, bet pats kūrimas vyksta rašant programą. Iš pradžių labai neįprasta, bet suprantant programavime, nieko sudėtingo nėra. Ši programa man patiko, kol kas ją ir naudoju. Visokie kitokie CAD’ai man pasirodė sudėtingi. Tiesiog šią programą greičiau pavyko suprast. Bet neabejoju, kad OpenSCAD daug kam nepatiktų.

Dabar daug kur rašoma, kad 3D spausdintuvai tai tikra revoliucija. Nežiūrint to, kad jų kaina jau darosi priimtina, nelabai įsivaizduoju, ką su juo gali veikti namuose paprastas vartotojas. Tai tikrai įdomu, bet ką spausdinti praktiškai? Retai ko gali prireikti. Visai kitas dalykas užsiimant tokiais hobiais kaip mano. Man jis tikrai pravers. Bet masinis jų naudojimas abejotinas. Nors gal ir klystu, laikas parodys…

This entry was posted in Elektronika. Bookmark the permalink.

5 Responses to 3D spausdintuvas

  1. ecka333 says:

    Parasei tikrai idomu straipsneli, idomiai skaitesi. Kokia printerio kaina, jei ne paslaptis, ir kokio max. dydzio daiktus galima atspausdinti?

  2. ReM says:

    Nuotraukose matosi kas šio rinkinio gamintojas. Lengva pažiūrėt internete kainas, tuo labiau, kad tokių dalykų kaina vis mažėja. Jau dabar jis kainuoja mažiau nei aš mokėjau.
    Gamintojas nurodo, kad gali spausdinti 200x200x180mm, bet iš tikro šiek tiek mažiau – maždaug 185x185x175mm.

  3. dhl siuntos says:

    Mes irgi galvojome užsisakyti tokį. Tik svarstymuose dar kokią siuntų įmonę pasirinkti, kad būtų patikima. Tai svarstome apie dhl siuntas.

  4. Jonas says:

    Ar gali būti cisternos maistui gaminamos iš tokio plastiko?

  5. Vytenis says:

    Jonai, o kodėl ne? Tiesiog įsitikink, kad plastike, iš kurio ruošiesi gaminti cisterną, nebūtų bistenolio A (toks plastikas žymimas ženklu “BPA free”). Aišku, ir jis nėra labai geras, todėl būtų tobuliausia, jeigu pasirinktum PETE, HDPE, LDPE ir PP tipo plastiką – jie saugiausi sveikatai. Kitas dalykas – gamintis tokio tipo cisterna būtų kvaila, nes išeis kosminė kaina. 3D spausdintuvai vis dar labiau žaisliukas, o ne realus gamybinis prietaisas. Čia tau ne kokie lazeriniai spausdintuvai, kur spausdinimo savikaina keli centai – vien už plastiką sumokėsi nežmoniškus pinigus. Dar privalai suprasti, kad cisternos gabaritai nėra maži, tad net neįsivaizduoju, kaip tu planuoji ją spausdintis. O kur elektros energijos kaštai… Žodžiu, tokia cisterna spausdintis tikrai galima, bet neverta – nusipirksi ją keliasdešimt kartų pigiau.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *