Czy druk 3D może stać się alternatywą dla odlewanych z brązu makiet dla osób niewidomych?
Naszym zdaniem jak najbardziej. Udowodniliśmy to wykonując makietę bazyliki pod wezwaniem Świętej Trójcy w Krakowie. Założenie projektu było bardzo proste, zamawiający chciał umożliwić osobom niewidomym poznanie szczegółów architektonicznych, tego gotyckiego kościoła, w formie dotykowej makiety wraz ze stosownymi opisami Braille’a.
Makieta miała stanąć wewnątrz bazyliki przez co nie musiała być odporna na warunki atmosferyczne. W pierwszym etapie wykonany został model budynku na podstawie dostarczonych planów, oraz dokumentacji zdjęciowej. Szczegóły zostały tak dostosowane by ukazać charakter budowli w ustalonej skali. Zostało odwzorowane między innymi charakterystyczne łuskowe pokrycie kopuł kaplic, ściany wykonane z dużych bloków, zdobienia nad wejściem głównym, oraz figura Jezusa na krzyżu na frontowej ścianie.
Następnie model został wydrukowany 3D w dużej dokładności, w kilku częściach. Po połączeniu w całość i dodaniu krzyży wieńczących szczyty kaplic, model został oddany w ręce naszego lakiernika, który opracowaną przez siebie metodą nadał mu jednolity wygląd do złudzenia przypominający patynowany odlew z brązu.
Model taki jest znacznie lżejszy, oraz tańszy niż tradycyjny odlew z metalu, pozwala także na odwzorowanie większej ilości drobniejszych szczegółów dzięki wyraźniejszemu zarysowaniu detali.
Całość stanęła w jednej z kaplic bazyliki dostępna dla wszystkich chętnych odwiedzających ten Krakowski zabytek.
https://rapidcrafting.com/wp-content/uploads/2020/12/makieta-z-druku-3d.jpg10602000Rapid_Craftinghttps://rapidcrafting.com/wp-content/uploads/2018/03/rc_posdt_kolor_340x156-300x138.pngRapid_Crafting2020-12-15 14:02:392020-12-15 14:05:01Druk 3D – alternatywa do makiet z brązu.
Firma Allegro zadebiutowała na giełdzie 12 Października tego roku. W związku z tak specjalną okazją mieliśmy przyjemność wykonać ponad 260 statuetek wykonanych z wykorzystaniem technologii druku 3D w technologii SLS (selective laser sintering).
Statuetki zostały wykonane z poliamidu (byki) oraz frezowanego twardego pcv (podstawki).
Wszystko zostało wykonane w zaledwie 10 dni roboczych.
Każde z urządzeń dostępnych obecnie na rynku rozpoczynało swą drogę od wstępnej koncepcji, zamysłu na nowy, niedostępny powszechnie produkt. W późniejszych etapach myśl przeradza się w projekt, od rysunku odręcznego po gotowe rysunki techniczne, wizualizacje oraz model 3D. Następnie przychodzi czas na prototyp i wprowadzenie gotowego, działającego produktu do obrotu. Development jest bardzo ważnym etapem przed wprowadzeniem produktu na rynek,
Co wykonaliśmy? – w poniższym artykule postaram się przybliżyć jeden z projektów opracowanych od podstaw przez Rapid Crafting.
COVID-19, a higiena osobista
Z początkiem roku 2020 świat opanował wirus COVID-19, rosnąca liczba zakażeń doprowadziła do ogólnoświatowej pandemii. W Polsce pierwsze przypadki Koronawirusa odnotowano w marcu, początkowo liczba zarażonych była niewielka, jednak z każdym kolejnym dniem otrzymywaliśmy informacje o rosnącej ilości osób zakażonych. Z końcem marca wprowadzono w Polsce stan epidemii aby ograniczyć rozprzestrzenianie się choroby. Naukowcy i lekarze na całym świecie wprowadzili zalecenia i rekomendacje służące ograniczeniu zachorowań.
Według uczonych podstawą jest higiena osobista oraz ograniczenie kontaktów międzyludzkich. W miejscach użyteczności publicznej zalecane jest zakrywanie ust i nosa oraz dezynfekcja rąk wchodząc do przestrzeni zamkniętej, tj. sklepów lub środków komunikacji zbiorowej. Powszechnym stało się więc umieszczanie w lokalach gastronomicznych, biurach i innych miejscach gromadzenia się ludzi pojemników z płynem dezynfekującym.
Wielu z nas wyposażyło się w różnego rodzaju środki o działaniu wiruso- i bakteriobójczym (żele, spraye, chusteczki).
Dyspenser z płynem dezynfekującym Quicksept – urządzenie dezynfekcji indywidualnej
W maju bieżącego roku z prośbą opracowania projektu dozownika płynu dezynfekującego zwrócił się do naszej firmy Klient reprezentujący jedną z najważniejszych grup zwalczających skutki rozprzestrzeniania wirusa COVID-19. Wymagania założyciela Centrum Ratownictwa opierającego się na rozwiązaniach stosowanych przez wojsko stanowiły stworzenie pojemnika z atomizerem mocowanego do odzieży przy pomocy klipsa.
Grupą docelową dla produktu mieli być medycy, służba wojskowa, straż pożarna oraz pracownicy biurowi.
W oparciu o otrzymane informacje i wytyczne przystąpiliśmy do wykonania modelu składającego się z czterech elementów. W skład elementów konstrukcyjnych weszła pokrywa górna i dolna z klipsem, zbiornik na płyn oraz atomizer nakręcany na zbiornik ukryty pod pokrywą górną.
Konstrukcja urządzenia musiała spełniać zasady ergonomii, być pozbawiona ostrych krawędzi, które uniemożliwiłyby bezproblemowe i komfortowe mocowanie do odzieży. Zastosowanie gotowego rozpylacza wpłynęło na rozmiary zbiornika. Średnica nakrętki i zastosowany w niej gwint ograniczały pole manewru w projekcie, wymiary każdego z podzespołów uzależnione były od dostarczonego atomizera. Opracowany kształt fasolki z płaską powierzchnią w miejscu mocowania klipsa pozwoliły na wyeliminowanie wszelkich niedogodności mogących wpłynąć na komfort użytkowania. Wymagana przez klienta kompaktowość, przyczyniła się do uzyskania urządzenia o wysokości nie większej niż długość standardowego długopisu. Wielkość pozwala więc na korzystanie z urządzenia osobom o różnych rozmiarach dłoni.
Pojemność zamknęła się finalnie w 50ml co pozwala na 5 dni użytkowania.
Projekt został przystosowany do wydruku 3D, docelowo jednak końcowy model miał zostać wykonany metodą wtrysku (grubość ścianek poszczególnych elementów musiała spełniać wymagania obu technologii).
Prototyp Dyspensera płynu dezynfekującego
Po wykonaniu projektu elektronicznego 3D i dopracowaniu szczegółów wymaganych przez zamawiającego, przystąpiliśmy do wydruku prototypu urządzenia. Prototypowanie to jedna z najbardziej skutecznych oraz wizualnych technik służących do osiągania potwierdzenia potrzeb i wymagań zamawiającego.
Dzięki prototypowi przygotowanym z druku 3D możemy określić i wspólnie z klientem ocenić czy zmierzamy w dobrym kierunku. Możliwe jest upewnienie się czy dobrze zrozumieliśmy jego potrzeby i zaproponowaliśmy odpowiednie rozwiązania do zaspokojenia tych potrzeb. Dokonanie zmian w zaawansowanym projekcie byłoby znacznie bardziej kosztowne niż ich wprowadzanie na etapie prototypu.
Technologią umożliwiającą otrzymanie pożądanej dokładności i jakości była technologia DLP. Uzyskanie poprawnych wymiarów wymagało odpowiedniego ustawienia poszczególnych elementów do druku. Każdy z nich drukowano w pochyleniu w osiach X i Y oraz podparto odpowiednim zagęszczeniem podpór.
Wydruk z żywic światłoutwardzalnych pozwolił na dokładne spasowanie elementów niezbędne do uzyskania szczelności zbiornika na płyn. Gotowy prototyp umożliwił zaprezentowanie jego działania klientowi oraz wprowadzenie drobnych poprawek konstrukcyjnych.
Animacje i wizualizacje produktu
Przy pomocy animacji i wizualizacji możliwe jest przedstawienie w sposób graficzny produktu oraz jego estetyczną prezentację na stronie internetowej bądź broszurze reklamowej. Ten typ prezentacji umożliwia zobrazowanie produktu w różnych odsłonach, zaczynając od koloru modelu oraz środowiska, w którym się znajduje poprzez sterowanie oświetleniem, ruchem kamery kończąc na nadaniu właściwości fizycznych poszczególnych elementów.
Dzięki temu zabiegowi możliwa jest zmiana właściwości przedstawionego modelu bez tworzenia fizycznego obiektu.
Na prośbę klienta nasz zespół wykonał wizualizacje oraz animację działania dyspensera. Krótka symulacja ukazuje wygląd, sposób działania oraz wytwarzania mgiełki przez urządzenie, dodatkowo przedstawia oferowaną możliwość umieszczenia logo zamawiającego dyspenser na jego pokrywie górnej. Docelowo animacje i wizualizacje zostaną umieszczone na stronie internetowej produktu przybliżając konsumentowi jego zalety i funkcjonowanie.
Wersja finalna dyspensera
Dopracowanie wersji finalnej pozwoliło na wykonanie form wtryskowych niezbędnych do wielkonakładowej produkcji. Urządzenie zostało opatentowane przez zamawiającego i wprowadzone do powszechnego obrotu. Początkowa grupa docelowa poszerzyła się o klienta indywidualnego. Dzięki współpracy z Centrum Ratownictwa powstało intuicyjne urządzenie umożliwiające skuteczną walkę z wirusem COVID-19, dokładna dezynfekcja dłoni pozwala ograniczyć ryzyko zakażenia.
Przygoda z drukiem 3D zaczyna się u każdego nabywcy sprzętu drukującego 3D podobnie. Pierwsze kroki większość użytkowników drukarek 3D rozpoczyna od zapoznania z techniką druku 3D i podstawowymi technologiami. W kręgu zainteresowań początkujących są głównie drukarki 3D filamentowe, tzw. FDM. Zasada działania tego typu sprzętu jest intuicyjna i nie wymaga zbyt rozległej wiedzy w temacie druku, każdy z podzespołów roboczych maszyny jest dostępny dla użytkownika, a drobne naprawy mogą przebiegać w zaciszu domowym. Sam druk 3D polega na warstwowym układaniu roztopionego materiału w formie plastikowej żyłki na platformie roboczej.
Po zapoznaniu z podstawowymi zasadami druku 3D i dostępnym sprzętem przychodzi czas na pierwszy wydruk. Nie każdy z nowicjuszy potrafi jednak wykonać model elektroniczny w trójwymiarze samodzielnie. W tym przypadku z pomocą przychodzą nam darmowe bazy z obiektami 3D. Poniżej postaram się przedstawić rekomendowane przez nas strony do darmowego pobierania trójwymiarowych modeli.
Darmowe bazy modeli 3D – co to takiego?
Terminologia bazy danych z modelami 3D brzmi dość skomplikowanie, jednak mam tu na myśli stronę internetową posiadającą wirtualny dysk z plikami przesyłanymi przez użytkowników portalu. Zarejestrowani na stronie twórcy umieszczają swoje projekty 3D dla szerokiego grona odbiorców, którzy to mogą je bezpłatnie pobrać na swój komputer i wykorzystać do celów indywidualnych.
Popularne strony internetowe tego typu zawierają w swojej bazie modele w różnych kategoriach, rozpoczynając od skomplikowanych projektów kończąc na prostych elementach nie wymagających od użytkownika technik dostosowania modelu do druku i jego odpowiedniego ustawienia na platformie roboczej maszyny.
Strony internetowe z darmowymi plikami 3D
W środowisku amatorów druku 3D jak również tych z większym stażem znane są mniej lub bardziej strony internetowe umożliwiające pobieranie plików 3D za darmo. Jednymi z bardziej popularnych stron internetowych o tej tematyce są: Thingiverse.com, GrabCAD.com oraz MyMiniFactory.com
Godną polecenia stroną z modelami 3D jest Thingiverse.com, strona należąca do producenta drukarek MakerBot zawiera w swojej bazie niezliczone ilości gotowych modeli, w tym modele użytkowe, przydatne w życiu codziennym, głównie w formacie STL. Aby uzyskać model dobrej jakości musimy jednak przefiltrować wiele z nich aby spełniły nasze oczekiwania, ale również były odpowiednie do wydruku. Często może się zdarzyć, że pobrany plik nie jest dostosowany do technologii druku 3D. Główną zaletą witryny jest brak konieczności rejestracji nowego profilu niezbędnego do pobrania pliku. Po wejściu na stronę w górnym pasku widzimy panel z wyszukiwarką, wystarczy jedynie wpisać co nas interesuje i pobrać obiekt 3D bez zbędnego logowania.
Założyciele strony stawiają dość mocno na komunikację między użytkownikami, pobrany model możemy skomentować, podzielić się opinią z projektantem, ale również zasięgnąć informacji od innych jakie parametry druku będą najwłaściwsze do konkretnego obiektu.
MyMiniFactory.com – strona internetowa oferująca pliki 3D wysokiej jakości, tworzone przez profesjonalistów. Każdy z umieszczonych w portalu plików jest wcześniej testowany pod względem jakości. Witryna posiada w swoim zapleczu również modele płatne, które dają gwarancję „drukowalności” i projektów wykonanych na wysokim poziomie.
Darmowe modele 3D możemy pobrać bez rejestracji nowego konta użytkownika.
Witryną skupioną głównie na entuzjastach technologii, inżynierach oraz studentach jest GrabCAD.com. Jest to strona przydatna w poszukiwaniach części skomplikowanych, technicznych. Znajdziemy tam projekty amatorskie jak i profesjonalne. Modele udostępniane są głównie w formacie .STL, jednak możemy tam też znaleźć rozszerzenia plików typu .OBJ, .SLDPRT.
Pobieranie modeli 3D jest możliwe po dołączeniu do społeczności GrabCAD.
W poszukiwaniu pożądanego projektu 3D
Istnieje wiele podobnych stron internetowych zawierających trójwymiarowe obiekty 3D. Większość z nich jest jednak płatna. Polecone w artykule witryny pozwalają na pobieranie darmowych projektów, są przejrzyste i posiadają rozległe bazy danych. Występuje tu także możliwość wsparcia twórców pobieranych plików. Zarówno początkujący drukarze, jak też Ci bardziej zaawansowani znajdą tu coś dla siebie.
Obecnie znalezienie gotowych obiektów 3D nie stanowi większego problemu, wystarczy nam popularna wyszukiwarka internetowa i określenie konkretnej kategorii poszukiwanego projektu. Tematyka druku 3D jest coraz bardziej popularna, dzięki czemu darmowe bazy danych plików 3D z każdym dniem są bogatsze o kreatywne pomysły odzwierciedlone w trójwymiarze.
https://rapidcrafting.com/wp-content/uploads/2020/09/thingiverse.jpg9301684Rapid_Craftinghttps://rapidcrafting.com/wp-content/uploads/2018/03/rc_posdt_kolor_340x156-300x138.pngRapid_Crafting2020-09-24 12:16:272020-09-24 12:16:51Darmowe bazy plików 3D STL – jak je znaleźć? | Druk 3D
Technologia druku 3D zdobywa coraz większą popularność w naszym kraju. Początkowo dość skomplikowana technologia stała się przyjazna amatorom i znalazła zastosowanie w wielu dziedzinach. Obecnie jest pomocna również w medycynie i wszelkich dziedzinach z nią związanych. Jedną z nich jest praca z osobami niepełnosprawnymi, pomoc w zapewnieniu im samodzielności i komfortu życia. Podstawowe przedmioty i urządzenia codziennego użytku są projektowane z myślą o wytrzymałości i prostocie.
Armatura łazienkowa – projekt z myślą o komforcie osób niepełnosprawnych
Jedną z branż zajmujących się dostosowaniem swoich produktów do potrzeb osób z niepełnosprawnościami jest hydraulika. Urządzenia sanitarne dostosowywane są na zasadzie podniesienia wytrzymałości, zapewnienia wygody i dostępności użytkownika.
Do znanych nam dobrze urządzeń jak wanna bądź kabina prysznicowa montowany jest dodatkowy osprzęt umożliwiający samodzielną obsługę osobom starszym i mającym trudności z samodzielnym poruszaniem się. Specjalne poręcze, krzesełka i tym podobne podzespoły muszą spełniać warunki bezpieczeństwa oraz być odporne na nacisk, powierzchnie należycie gładkie i pozbawione krawędzi.
Takie cechy muszą iść w parze z estetyką wykonania.
Funkcjonalność i wytrzymałość a wydruki 3D – urządzenia sanitarne
Główną cechą osprzętu sanitarnego dedykowanego osobom niepełnosprawnym jest wytrzymałość. Elementy muszą być odporne na duży nacisk, a ich powierzchnia bezpieczna, pozbawiona krawędzi. Do ich produkcji stosuje się powszechnie materiał ABS dostępny również jako filament do druku w technologii 3D FDM. Ten fakt sprawia, że drobne elementy jak uchwyty lub inne podzespoły do wanien, kabin prysznicowych bądź toalet mogą być wykonane metodą druku 3D.
Wydruk z materiału ABS jest dość wymagający, sam materiał odpowiednio potraktowany pozwala uzyskać zamierzony efekt w postaci estetycznego i wytrzymałego elementu. Do druku 3D niezbędna jest drukarka 3D posiadająca podgrzewane pole robocze z starannie wypoziomowanym stołem, w przypadku ABS jest to 95 stopni Celsjusza.
Aby zapobiec zniekształceniu podczas procesu wydruku 3D należy utrzymywać stabilną temperaturę w pomieszczeniu, w którym znajduje się nasza drukarka 3D.
Sama zasada działania procesu FDM polega na warstwowym układaniu uplastycznionego materiału na platformie do druku 3D. Materiał w formie żyłki o stałej średnicy wytłaczany jest z podgrzewanej dyszy, w tym przypadku jej temperatura powinna oscylować w granicach 230-245 stopni Celsujsza.
Dzięki możliwości sterowania stopniem wypełnienia modelu, możemy uzyskać odpowiedni stosunek wytrzymałości wydruku do ilości zużytego materiału.
Uszkodzona wylewka – modelowanie i wydruk w oparciu o dostarczony element
Jednym z klientów naszej firmy był Ośrodek Rehabilitacji, który zwrócił się z prośbą o wydruk wylewki wannowej z materiału ABS. Oryginalny uległ uszkodzeniu podczas użytkowania (pęknięcie gwintu). Wymagania stawiane wydrukowi musiały spełniać normę wodoodporności i wytrzymałości mechanicznej.
Zadaniem było stworzenie cyfrowego modelu 3D na podstawie dostarczonego elementu, a następnie jego wydruk 3D. Do przygotowania modelu 3D niezbędne było pobranie wymiarów z oryginału i ich skrupulatne odwzorowanie. Problem mógł stanowić gwint, jednakże nasza znajomość technologii FDM oraz dostosowanie modelu pod jej parametry pozwoliły uzyskać pożądane rezultaty. Gotowy wydrukowany 3D model spełnił wymagania klienta.
Problematyczny do odwzorowania gwint działa poprawnie.
https://rapidcrafting.com/wp-content/uploads/2020/07/IMG_9729-scaled.jpeg17072560Rapid_Craftinghttps://rapidcrafting.com/wp-content/uploads/2018/03/rc_posdt_kolor_340x156-300x138.pngRapid_Crafting2020-08-20 14:26:112020-08-20 14:26:13Drukowana 3D wylewka wannowa dla osób niepełnosprawnych
W tej części artykułu opiszemy kolejne typy oraz sposoby wykonywania makiet architektonicznych aby jeszcze lepiej zaprezentować możliwości realizacji modeli.
Makiety z druku 3D FDM
Technologia druku 3D staje się coraz bardziej popularna podczas projektowania brył budynków. Pozwala ona na szybki i prosty sposób zaprezentować koncepcję modelu oraz przenieść go do rzeczywistości. Ze względu na niski koszt realizacji, możemy pozwolić sobie na wydruk 3D wielu wariantów i wybrać najlepszy.
Standardy skali: 1:50/1:87/1:100/1:120/1:220
Główne cechy: Odwzorowanie ograniczone cechami technologii druku 3D FDM. Widoczne warstwy druku 3D oraz łączenia pomiędzy elementami.
Podczas druku 3D FDM powstają podpory po usunięciu których pozostają widoczne ślady. Możliwe jest szpachlowanie i malowanie modeli.
Technologia wykonania: Druk 3D FDM. Ograniczenie wielkości modelu do komory roboczej maszyny.
Materiały: PLA, ABS, HIPS – plastik do druku 3D FDM
Kolorystyka: Modele monochromatyczne lub malowane po wydruku według danej kolorystyki.
Makiety z druku 3D SLS
Technologia druku 3D SLS daje większe możliwości poprzez sam proces produkcji. Modele drukują się w komorze wypełnionej proszkiem PA (Poliamidem), dzięki temu rozwiązaniu modele nie potrzebują podpór. Możemy ten sposób uzyskać nawet najbardziej skomplikowane geometrie.
Główne cechy: Odwzorowanie ograniczone cechami technologii druku 3D SLS. Dobre odwzorowanie geometrii modelu. Dobrze sprawdza się przy skomplikowanych geometriach oraz modelach urbanistycznych.
Materiały: Poliamid, kolor biały
Kolorystyka: Modele monochromatyczne lub malowane po wydruku według danej kolorystyki.
Makiety z druku 3D DLP i SLA.
Wydruki 3D w technologiach żywicznych dają najlepszą jakość powierzchni modelu oraz co najważniejsze bardzo dobry detal. Pozwala to drukować 3D bardzo drobne elementy.
Standardy skali: 1:220/1:500/1:1000/1:2000
Główne cechy: Bardzo dokładne modele wykonane na podstawie plików cyfrowych. Dobre odwzorowanie geometrii modelu. Dobrze sprawdza się przy szczegółowych małych modelach oraz modelach urbanistycznych.
Technologia wykonania: Druk 3D DLP. Ograniczenie wielkości modelu do komory roboczej maszyny.
Materiały: Żywica
Kolorystyka: Modele monochromatyczne lub malowane po wydruku według danej kolorystyki.
Makiety z druku 3D MJP
Technologia druku 3D MJP (multi jest fusion) jest technologią wydruku 3D z żywicy jednak w przeciwieństwie do procesu DLP i SLA nie wytwarza standardowych podpór, tylko wykorzystuje specjalny wypłukiwalny materiał podporowy. Dzięki takiemu rozwiązaniu możemy osiągnąć bardzo skomplikowane struktury a zarazem bardzo drobne elementy. Często wytwarza się elementy do makiet których nie jesteśmy w stanie wykonać metodami konwencjonalnymi.
Standardy skali: 1:87/1:100/1:150/1:220/1:500
Główne cechy: Bardzo dokładne modele wykonane na podstawie plików cyfrowych. Dobre odwzorowanie geometrii modelu. Rozpuszczalne podpory pozwalają na wykonanie bardzo skomplikowanych geometrii.
Głownie wykorzystywane do wykonywanie drobnych elementów w makietach oraz makietach instalacjach.
Technologia wykonania: Druk 3D MJP – Warstwa druku 0,016mm – 0,032mm. Ograniczenie wielkości modelu do komory roboczej maszyny.
Materiały: Żywica
Kolorystyka: Modele monochromatyczne lub malowane po wydruku według danej kolorystyki.
https://rapidcrafting.com/wp-content/uploads/2018/06/MA-sesja-038.jpg7331100Rapid_Craftinghttps://rapidcrafting.com/wp-content/uploads/2018/03/rc_posdt_kolor_340x156-300x138.pngRapid_Crafting2020-07-16 10:22:252020-07-21 12:27:15Jakie są techniki wykonywania makiet architektonicznych? Cz.2 – druk 3D
Druk 3D – niskonakładowa produkcja przedmiotów z tworzyw sztucznych.
Wdrożenie do produkcji tworzyw sztucznych, lekkich, estetycznych materiałów pozwalających uzyskać skomplikowane kształty pozwoliło producentom na zredukowanie kosztów wielkonakładowego wytwarzania przedmiotów, komponentów i podzespołów.
Z biegiem lat tworzywa sztuczne zastąpiły tradycyjne materiały jak metal i drewno ze względu na swoją odporność i właściwości plastyczne oraz możliwość nieograniczonego personalizowania wykonanych z tworzyw obiektów.
Wraz z rozwojem technologii wytwarzania elementów z tworzyw sztucznych, wykonywanych głównie metodą wtrysku zaczęto zastanawia się nad alternatywą. Wtrysk, dość kosztowny przy zamówieniach niskonakładowych ze względu na wykonanie formy nie je by dobrym rozwiązaniem. W życie weszła technologia druku 3D. Początkowo technologia dostępna jedynie dużym przedsiębiorcom ze względu na ceny maszyn drukujących, stopniowo weszła w posiadanie drukarzy-amatorów mogących przy odrobinie praktyki tworzyć niskonakładowe produkcje.
Obecnie najprostsze urządzenia do druku 3D kosztują od kilkuset złotych, są więc w zasięgu kieszeni każdego z nas. Drukarki te opierają się na technologii FDM, która popularność zyskała dzięki swojej prostocie obsługi i niskim kosztom eksploatacji.
W artykule postaram się przybliżyć zakres kosztów, z którymi musi liczyć się osoba decydująca się na wydruk elementów w technologii 3D.
Ceny wydru elementów w wyżej wspomnianej technologii rozpoczynają się już od kilku-kilkunastu złotych, w zależności od tego jaki sprzęt posiadamy, jakiej dokładności oczekujemy i jaki materiał zostanie wykorzystany do wydruku.
Skupiając się na doborze technologii musimy odpowiedzieć sobie na pytanie, jaka dokładność i wytrzymałość modelu finalnego nas interesuje, gdyż parametry te decydują o cenie wydruku. Nie bez znaczenia jest również poziom skomplikowania oraz gabaryt wytwarzanego tą technologią detalu. Ze względu na kształt i wielkość elementu wytwarzanego metodą druku 3D jedne technologie są bardziej odpowiednie do realizacji projektów od innych.
Głównym ograniczeniem jest wielkość pola roboczego maszyny, ale również precyzja samego mechanizmu drukującego.
Koszt druku 3D – podział na technologie
Biorąc pod uwagę znane technologie wytwarzania modelu 3D koszta rozpoczynają się już od kilku-kilkunastu złotych. Technologią, o której mowa jest FDM, najbardziej ekonomiczna i najmniej skomplikowana. Sposób polegający na wytłaczaniu uplastycznionego materiału podgrzewaną dyszą na stół roboczy i jego warstwowym układaniem ma kilka ograniczeń. W zależności od modelu 3D, FDM jest w stanie obsłużyć wydruki ze ścianką o grubości 1,5 mm, a dokładność powierzchni zamyka się w +/- 0,4 mm.
Koszt wydruku zależy głównie od zużycia materiału, dzięki opcji sterowania stopniem wypełnienia mamy wpływ na wytrzymałość detalu, ale również możliwość dostosowania kosztu wydruku. Im mniejsze zużycie materiału, tym mniejszy nakład pieniężny na produkcję.
Kolejną metodą druku jest SLS, polegający na laserowym spiekaniu proszku poliamidowego. Wydruki są koloru białego o lekko chropowatej, piaskowej powierzchni. Dzięki dużo wyższej dokładności technologii wynoszącej +/- 0,05mm warstwy w gotowym detalu są niewidoczne.
Ze względu na stopień skomplikowania technologii opierającej się na laserze dużej mocy, koszta eksploatacji urządzenia drukującego i ceny wydruku są dużo wyższe. Nabywając urządzenie SLS musimy się liczyć z cenami rozpoczynającymi się od kilkudziesięciu tysięcy złotych wzwyż. Niezbędny jest również osprzęt w postaci sprężarki i stacja do post-processingu, dlatego urządzenie to potrzebuje dużej przestrzeni do instalacji.
Elementy drukowane są komorowo, a więc cena uzależniona jest od gabarytu i ilości zużytego materiału, wliczony jest też koszt procesu druku uwzględniający działanie lasera.
Biorąc pod uwagę powyższe kryteria, cena pojedynczego elementu z druku SLS rozpoczyna się od kilkuset złotych.
Druk DLP, podobnie jak SLA polega na wytwarzaniu wydruków z materiałów światłoczułych tzw. fotopolimerów. W przypadku DLP utwardzanie żywic opiera się o projektor emitujący światło ultrafioletowe natomiast SLA jest to światło lasera. Największą różnicą między dwoma metodami jest więc sposób utwardzania, który decyduje o cenie urządzenia. Gotowe detale charakteryzują się dużą dokładnością wymiarową i gładką powierzchnią. Pomimo niskiej ceny eksploatacji maszyny, materiał jest bardzo drogi, a sposób kalibracji i ustawienia modelu 3D do druku nie jest przyjazny osobom rozpoczynającym przygodę z drukiem 3D. Obie technologie (SLA, DLP) pomimo swoich wielu zalet generują duże koszty, biorąc pod uwagę wcześniej wspomniane, konwencjonalne metody druku oraz przyjmując model cyfrowy o tych samych wymiarach, najdroższe jest wytworzenie go z żywic światłoczułych. Ceny rozpoczynają się od kilkuset złotych.
Technologia DMLS – wyjątek wydruku detali z metalu
Wyjątkiem w druku 3D jest technologia druku w metalu. Oparta na metodzie druku SLS polega na laserowym spiekaniu sproszkowanego metalu. Umożliwia produkcję elementów, których nie da się wytworzyć za pomocą powszechnie znanych metod obróbki metalu. Wydruki mogą funkcjonować finalnie jako części stosowane w różnych gałęziach przemysłu oraz medycynie.
DMLS ze względu na nieporównywalnie wyższe koszta do znanych do tej pory metod druku 3D nie jest zbyt popularny, monopol firm, które dysponują urządzeniami do wydruku z metalu windują ceny wysoko, a wykonanie drobnych elementów często mija się z opłacalnością. Wytworzenie drobnych elementów może oscylować w granicach od kilkuset do kilku tysięcy złotych.
Rozwój technologii a koszty druku
Ceny wraz z rozwojem technologii trójwymiarowego druku w przyszłości będą ulegać zmianie. Konstruowanie nowych, ogólnodostępnych urządzeń będzie powodowało spadek cen wydruków, być może w niedalekiej przyszłości urządzenie do trójwymiarowego wydruku znajdą swoje miejsce w każdym domu podobnie jak standardowe drukarki. Koszta w popularnych technologiach zostaną zredukowane więc do minimum opierającym się jedynie na zużyciu materiału.
W dobie popularności technologii addytywnych, coraz niższych cen prostych drukarek FDM (FFF), oraz szerokiej dostępności do obszernych darmowych baz modeli 3D takich jak https://www.thingiverse.com/, czy https://www.myminifactory.com/ u wielu amatorów tej technologii może pojawić się chęć stworzenia własnych modeli lub modyfikacji już istniejących tak by bardziej pasowały do ich przeznaczenia, oczekiwań lub gustu.
Do stworzenia modelu 3D nie trzeba posiadać wysoce wyspecjalizowanego a co za tym idzie drogiego oprogramowania do modelowania. Można skorzystać z darmowych programów jakich jak blender lub sketchup online. Jednak wykonanie dobrego wizualnie modelu może nie być równoznaczne z modelem dostosowanym pod druk 3D. W poniższym artykule postaram się przedstawić jakimi zasadami należy się kierować podczas modelowania na potrzeby druku przestrzennego, dzięki czemu można uniknąć wielu błędów druku 3D a także oszczędzić czas i pieniądze. Zlecenie profesjonalnej firmie przystosowanie modelu do druku 3D w skrajnych przypadkach może pochłonąć więcej środków niż jego stworzenie. Czasem szybszym i łatwiejszym sposobem jest wykonanie modelu od zera na podstawie przesłanego modelu z błędami niż próba naprawiania istniejącego.
Ogólne wymagania stawiane modelom przeznaczonym do druku 3D:
Formatem używanym przez wszystkie slicery, czyli programy przygotowujące model 3D do druku 3D i przetwarzające go na program, który następnie wykonuje drukarka, jest format .STL. Zapisuje on model poprzez aproksymację jego ścian przy pomocy trójkątów. Nawet jeśli zapisanym kształtem jest kula w formacie .STL będzie ona składała się z wielu małych, płaskich trójkątów. Dokładność odwzorowania jest zależna od ilości i wielkości tych trójkątów. Jednak wraz ze wzrostem ich liczebności model zajmuje więcej miejsca a praca nad nim staje się wolniejsza z uwagi na wymaganą moc obliczeniową.
Każdy z tych trójkątów ma dwie strony, wewnętrzną i zewnętrzną. Slicer rozpoznaje te strony dzięki czemu program wie gdzie jest wnętrze modelu, które należy wypełnić, a gdzie obszar zewnętrzny.
orientacja ścianek modelu – pokazuje poprawną orientację normalnych (kolor bordowy skierowany do wnętrza modelu a kolor niebieski na zewnątrz)
Dlatego też, każdy model projektowany pod druk 3D powinien być przede wszystkim zamkniętą, „szczelną”, pojedynczą bryłą. Kilka zamkniętych brył stykających się ścianami może spowodować, że wydrukowane obie bryły nie będą ze sobą połączone bądź krawędzie stykających się płaszczyzn będą posiadały widoczny ślad takiego połączenia i powierzchnia nie będzie jednolita.
Model nie może posiadać dziur, czyli brakujący trójkątów, przez które widać wnętrze modelu. Taki model traktowany jest nie jako bryła lecz jak powierzchnia o zerowej grubości, czego oczywiście nie da się uzyskać. Problemem są także tzw. odwrócone normalne, pojawiają się one gdy część trójkątów w modeli .STL jest obrócona stroną wewnętrzną na zewnątrz i odwrotnie. Slicer nie jest w stanie zinterpretować gdzie jest środek modelu co może skutkować niepowodzeniem w druku.
odwrócone normalne – miejscowe odwrócenie normalnych (kolor bordowy powinien być skierowany do wnętrza modelu)
Podobny problem może się pojawić przy modelu, który zawiera przecinające się, bądź nakładające się na siebie ściany. Dobrze przygotowany model musi być wolny od wymienionych wyżej błędów.
Jak unikać błędów geometrii?
Najlepszym sposobem na pozbycie się błędów geometrii w modelu 3D jest ich unikanie podczas projektowania. Profesjonalne programy konstruktorskie niemal automatycznie zapobiegają powstawaniu takich błędów gdyż najczęściej pracują one już na modelach bryłowych. Darmowe programy nie posiadają takich „zabezpieczeń” i wymagają bardziej przemyślanej pracy. Zasada jest prosta: im bardziej skomplikowany i złożony model tym większa szansa na powstanie błędów geometrii. Aby zmniejszyć prawdopodobieństwo ich wystąpienia należy pracować na pojedynczych prymitywach (prostych podstawowych brył takich jak: sześcian, walec, sfera, torus itp.), które w trakcie modelowania, poprzez wyciąganie, skalowanie, deformowanie i inne operacje przerabia się na docelowe modele. W przypadku konieczności pracy na kilku bryłach należy je potem ze sobą połączyć przy pomocy operacji Boolowskich (CSG). Pozwala to uniknąć większości błędów podczas tworzenia modelu. Błędy mogą się także pojawiać podczas modyfikowania pobranych wcześniej modeli 3D z internetu. Edycja tych obiektów może doprowadzić do uzyskania przenikających się ścian lub dziur w modelu. Takie niepoprawności ciężko wychwycić gołym okiem, a powodują one poważne komplikacje przy druku.
Sprawdzanie geometrii modelu:
Do weryfikacji poprawności modelu wykorzystuje się specjalistyczne oprogramowanie, które automatycznie sprawdza czy model posiada błędy geometrii, naprawia je automatycznie lub wskazuje ich miejsce gdy automatyczna naprawa nie jest możliwa. Niestety nie są one darmowe w swoich pełnych wersjach. Jednak warte są swojej ceny. Oprócz naprawy błędów i weryfikacji geometrii umożliwiają min. wygładzenie powierzchni poprzez zagęszczenie siatki trójkątów, lub zmniejszenie „wagi” pliku poprzez zastąpienie wielu trójkątów, leżących na płaszczyźnie, jednym. Ponadto umożliwiają one wykonanie tzw. shell’a, czyli opróżnienia modelu zostawiając jednakową grubość ścianki w całym modelu a sam model pusty w środku, jest to zalecane przy niektórych technologiach druku w celu oszczędności materiału. Część programów posiada moduły umożliwiające przygotowanie pliku pod druk 3D tak jak slicery. Proste programy do modelowania 3D także mogą posiadać pewne funkcje naprawiające błędy geometrii, zwykle są to narzędzia do łatania dziur i usuwania nakładających się ścian, jednak algorytmy te działają w dość ograniczonym zakresie i nie radzą sobie z poważniejszymi błędami. Same slicery także mogą posiadać bardzo proste moduły weryfikacji bryły. Sprawdzają i naprawiają one zazwyczaj jedynie problem z odwróconymi normalnymi i to jedynie w mało skomplikowanych przypadkach. Dlatego też należy dokładnie sprawdzać podgląd wydruku przed puszczeniem pliku na drukarce.
1. Model z brakującymi trójkątami siaki, model jest traktowany jako powierzchnia 2. próba interpretacji uszkodzonego modelu przez slicer i uszkodzona powierzchnia w podglądzie
Model 3D przygotowany zgodnie z wytycznymi i spełniający wszystkie wymagania spowoduje, że wydruk 3D będzie tańszy zarówno ze względu na mniejsze zużycie materiału (podwójne ściany mogą niepotrzebnie zwiększać powierzchnię modelu) ale również przez brak konieczności późniejszej pracy nad naprawą modelu. Poprawnie przygotowany model to także lepsza, jednolita powierzchnia modelu, co poprawia walory estetyczne wydruku a także zwiększa jego wytrzymałość mechaniczną.
Druk 3D staje się coraz bardziej dostępną i powszechną technologią w wielu branżach. Jedną z nich beneficjentów tej technologii są lekarze. Dzięki wykorzystaniu ogólnodostępnych technologii oraz metod analiz jesteśmy w stanie bardzo dobrze zdiagnozować problemy z jakimi borykają się pacjenci. Drukowanie 3D znalazło powszechne uznanie w dziedzinie ortopedii. Specjaliści po wykonaniu zdjęcia / skanu DICOM są w stanie wygenerować model 3D lub surowy plik, który można wykorzystać do stworzenia modelu 3D pod druk 3D.
Rapid Crafting oferuje tego typu usługi. Tworzymy modele 3D ze zdjęć z tomografii komputerowej przy wykorzystaniu specjalistycznego oprogramowania. Takie rozwiązanie umożliwia wydrukowanie 3D tkanki kostnej lub miękkiej, która może zostać użyta do planowania przedoperacyjnego.
Najnowsze tomografy dysponują gotowymi rozwiązaniami w zakresie tworzenia i wydzielania tkanek do gotowych modeli 3D. Jedną z wiodących firm wytwarzających takie urządzenia jest General Electric Healthcare. Przy współpracy z G&E mieliśmy już kilkukrotnie przyjemność wykonania wydruku 3D. Jednym z nich był odcinek kręgosłupa, który został wykorzystany na seminarium dla ortopedów.
Wydrukowane modele kości są wspaniałą pomocą dla ortopedów dając większą pewność podczas przystępowania do skomplikowanych zabiegów.
Mamy nadzieję że technologia druku 3D zagości na stałe podczas planowania przedoperacyjnego i stanie się standardem.
https://rapidcrafting.com/wp-content/uploads/2020/07/20190926_114602-removebg-preview.png605412Rapid_Craftinghttps://rapidcrafting.com/wp-content/uploads/2018/03/rc_posdt_kolor_340x156-300x138.pngRapid_Crafting2020-07-07 14:39:442020-07-07 14:40:25Przełom w ortopedii – kości wydrukowane na drukarce 3D.
W obecnych czasach coraz więcej rzeczy da się załatwić za pośrednictwem internetu. Od codziennych zakupów po umawianie się na wizyty lekarskie. W okresie pandemii koronawirusa jeszcze większy nacisk kładziony jest na komunikację bezkontaktową i korzystanie z dobrodziejstw internetu.
Może to stanowić problem dla osób starszych, dla których korzystanie z komputera to nie tylko konieczność nabycia nowych umiejętności z zupełnie obcej im dziedziny ale także bariera wynikająca z podeszłego wieku a co za tym idzie często słabego wzroku. Informacje wyświetlane na ekranie zawsze można powiększyć jednak problemem staje się wprowadzanie tekstu do komputera przy pomocy klawiatury, które są produkowane w określonym standardzie wielkości, często zbyt małym dla osób słabowidzących.
Z takim problemem zgłosiła się do nas pewna starsza pani. Obsługa komputera nie była jej obca jednak z uwagi na problemy ze wzrokiem nie była w stanie sprawnie korzystać z klawiatury. Poprosiła nas o zaprojektowanie i przygotowanie dedykowanej klawiatury z wypukłymi klawiszami aby mogła wyczuć pod palcami kształt danego znaku.
Proces projektowy rozpoczęliśmy od znalezienia odpowiedniej klawiatury, której klawisze byłyby płaskie co umożliwi naklejenie na każdy z nich wydrukowanej nakładki. Znak powinien być dobrze wyczuwany pod palcem a jednocześnie posiadać zaokrąglone kanty dla większej wygody korzystania. Ograniczała nas wielkość pojedynczego klawisza, umieszczony na nim znak powinien zajmować większość jego powierzchni. W tym przypadku zdecydowaliśmy się na wydruk 3D w technologii DLP, w której światło UV przechodzące przez ekran wysokiej rozdzielczości utwardza warstwowo specjalną żywicę o właściwościach zbliżonych do tworzywa ABS. Efektem jest wydruk 3D o wysokiej dokładności wymiarowej, dużej szczegółowości i dużej gładkości powierzchni co idealnie pasowało to wymagań tego projektu.
W początkowej fazie wykonaliśmy kilka testowych klawiszy ze znakami o różnych wielkościach i grubościach, a następnie wysłaliśmy je do klientki aby sama mogła ocenić, który z nich będzie najwygodniejszy w użyciu. Po akceptacji przystąpiliśmy do głównej części projektowej. Litery i znaki zostały wykonane w najprostszej czcionce by ułatwić ich odczytywanie. Każda nakładka miała nie więcej niż 3 mm wysokości dlatego druk zajmował jedynie kilkanaście minut mimo bardzo cienkiej warstwy druku 3D (0,05 mm). Każdy wydruk 3D został oczyszczony w kąpieli w alkoholu izopropylowym a następnie ostatecznie utwardzony pod mocnymi lampami UV.
Ostatnim krokiem było naklejenie nakładek na odpowiednie klawisze i wysłanie zmodyfikowanej klawiatury do klientki, która teraz bez problemów może korzystać z udogodnień internetu.
https://rapidcrafting.com/wp-content/uploads/2020/07/klawiatura-1.jpg13332000Rapid_Craftinghttps://rapidcrafting.com/wp-content/uploads/2018/03/rc_posdt_kolor_340x156-300x138.pngRapid_Crafting2020-07-06 14:41:092020-07-07 08:24:44Klawiatura z druku 3D dla osób słabo widzących
