Treść strony
Świat z drukarki - Barbara Zarzecka
Czaszka tyranozaura, dom, w którym można zamieszkać, a nawet… maszyna do samobójstw – to przykłady przedmiotów, które zostały wydrukowane w 3D. Drukarki, za pomocą których możemy sami wytwarzać potrzebne nam rzeczy – to już całkiem osiągalne urządzenia. Najtańsze możemy kupić za około 1,5 tysiąca złotych, a naprawdę dobrej jakości – za jakieś 9 tysięcy. Oczywiście wcale nie musimy tyle wydawać, równie dobrze możemy zlecić projekt i wydruk modelu profesjonalnej firmie. Jednak bez względu na to, czy chcemy użyć do czegoś druku 3D czy nie, warto wiedzieć, jak świat korzysta z tej technologii.
Okiełznać technikę
Drukarki 3D nie obsługuje się tak łatwo jak tej laserowej czy atramentowej, za pomocą której drukujemy podanie do urzędu. A jednak coraz częściej możemy znaleźć ją w domach zwykłych zjadaczy chleba, szczególnie młodych. Co sobie drukują? Doniczki do kaktusa, pojemniki na długopisy, figurki postaci z ulubionych gier czy filmów albo plastikowe części, które gdzieś się zawieruszyły lub uszkodziły, a bez których zabawki lub domowe urządzenia nie działają jak należy. Nie jest to jednak takie proste. Owszem, w internecie są gotowe projekty, które można pobrać i od razu „puścić” na drukarkę. Konkretne pliki zaopatrzone są często w porady autora dotyczące drukowania modelu oraz komentarze i zdjęcia realnego obiektu wstawiane przez innych użytkowników.
Jednak aby mieć bardziej unikatową rzecz, należy ją najpierw zaprojektować w programie komputerowym takim jak, na przykład: Fusion 360, Blender, Google SketchUp czy Tinkercad. Następnie otworzyć w jednym z programów zwanych slicerami, które generują G-kod na podstawie pliku STL, ustawić wszystkie parametry (takie jak wysokość warstwy, procent wypełnienia, szybkość drukowania, ustawienia podpór itp.) i zapisać plik na karcie SD. Następnie włożyć kartę do drukarki 3D i już w interfejsie drukarki wybrać odpowiedni plik i zatwierdzić proces. Drukowanie może trwać od kilkunastu minut do kilku godzin (moje dotychczasowe projekty drukowały się od 5 do 10 godzin).
Nawet jeśli mamy gotowy plik, trzeba umieć ustawić parametry drukowania. Jeśli nie mamy smykałki do technicznych nowinek, bez szkolenia się nie obejdzie. Zresztą i tak do mistrzostwa w trójwymiarowych wydrukach dochodzi się metodą prób i błędów. Trzeba się liczyć z tym, że wiele projektów nam się nie uda i będą nadawały się tylko do kosza. No i z tym, że osoba niewidoma, jak na razie, sama nie jest w stanie przygotować sobie wydruku. Za granicą trwają nad tym prace, i o ile oprogramowanie do wydruków można przystosować (być może osoby niewidome będą mogły drukować gotowe projekty), o tyle do stworzenia własnego potrzebny jest wzrok.
Proszek, żywica czy polimery?
No dobrze, ale jak ten przedmiot wychodzi z tej drukarki, z czego on jest zrobiony? – takie pytania często słyszę od osób, które nie widziały, jak taka maszyna pracuje. Już wyjaśniam. Otóż drukować możemy w różnych technologiach. Najprościej rzecz ujmując, mamy trzy główne metody: drukowanie poprzez spiekanie laserem warstw proszku (technologia SLS), drukowanie z żywicy światłoutwardzalnej, utwardzanej wiązką lasera (SLA) lub metoda polegająca na osadzaniu kolejnych warstw stopionego materiału (technologia FDM/FFF).
Obecnie najbardziej popularna i najtańsza jest ta ostatnia. Korzystamy w niej najczęściej z plastików, czyli polimerów (tworzyw takich jak np.: PLA, ABS, ASA, HIPS).
Materiał, czyli filament, przypominający żyłkę do podkaszarki, jest nawinięty na dużą szpulę. Końcówkę tej żyłki wkłada się do ekstrudera, tam plastik się rozgrzewa i przez głowicę cienkim strumieniem wypływa na stół roboczy. Półpłynne tworzywo sztuczne spaja się pod wpływem wysokiej temperatury i szybko zastyga, tworząc (niemalże) jednolitą strukturę. I tak warstwa po warstwie powstaje nasz przedmiot. Po zakończonym druku czekamy, aż płyta wystygnie i odklejamy gotowy produkt za pomocą łopatki. Następnie dłutkiem czy nożykiem pozbywamy się zbędnych elementów (tzw. rastów), można jeszcze wyszlifować nierówności papierem ściernym i ewentualnie pomalować. Bardziej skomplikowane wydruki składają się z wielu elementów, które trzeba ze sobą złożyć lub skleić, czasem trzeba wywiercić w nich otwór. Wtedy obróbka jest bardziej czasochłonna, wymaga użycia ostrych narzędzi, szpachli w spreju czy mini szlifierki Dremel.
Do decyzji drukującego należy to, jaki filament wybrać. Trzeba sobie odpowiedzieć na pytanie, na czym nam najbardziej zależy: czy żeby materiał był biodegradowalny (jak np. PLA, do którego produkcji wykorzystywana jest kukurydza lub buraki cukrowe), czy rozpuszczalny w wodzie (jak HIPS), czy trwalszy (jak ABS). Użytkownik bierze pod uwagę efekt, który chce uzyskać i wady (szkodliwe opary podczas drukowania, kruchość materiału, trudniejsza obróbka itp.).
Drukować można też z nylonu, materiału imitującego drewno, gliny, ceramiki, poliwęglanu, metalu, betonu, czekolady, gumy do żucia czy zmielonego mięsa. Fascynujące, prawda?
Zadziwiające pomysły
W druku 3D można przygotować nie tylko wymyślne potrawy, do czego używa się specjalnych drukarek do żywności. Tę technologię wykorzystuje się w medycynie, przy produkcji protez kończyn, implantów kości lub zębów, tabletek. Z możliwości druku 3D od dawna korzysta już amerykańskie wojsko, drukując m.in. części zamienne. W ten sposób wytwarza się również części do samochodów czy samolotów.
Coraz częściej mówi się o zastosowaniu tej technologii w budownictwie. W Meksyku powstaje pierwsze osiedle w całości budowane przez drukarkę 3D. Właśnie postawiono dwa pierwsze domy. Są tanie w produkcji i mają być odporne na trzęsienia ziemi. Każdy z nich ma 47 metrów kwadratowych powierzchni i składa się z dwóch sypialni, pokoju dziennego, kuchni oraz łazienki. Zbudowało je 10-metrowe urządzenie o nazwie Vulcan II. Łącznie do końca 2020 roku ma powstać 50 takich domów, a przygotowanie każdego trwa zaledwie kilka dni.
Budynki drukowane z betonu powstają również w innych krajach: w USA, Holandii, a nawet… w Polsce. Ten nasz, rodzimy, ma co prawda tylko siedem metrów kwadratowych powierzchni, ale być może jest to pierwszy krok do stosowania tego typu rozwiązań na szerszą skalę. Domek stworzył zespół inżynierów ze startupu REbuild, który użył autorskiej, w pełni funkcjonalnej drukarki do betonu 3DCP (3D Construction/Concrete Printing). Ich dzieło można obejrzeć w siedzibie firmy w Otrębusach lub w postaci zdjęć na stronie https://www.rebuild3dcp.com/pl/
Jednak najbardziej zaskakujący przedmiot powstały w technologii 3D, do którego dotarłam, został zaprezentowany na targach pogrzebowych odbywających się w Amsterdamie. To urządzenie zwane Sarco, które służy do… umierania. Składa się ono z kapsuły z podłączonym zbiornikiem z azotem. Wystarczy wejść do maszyny, zamknąć klapę i nacisnąć przycisk, by uwolnić gaz. Ulatniający się azot sprawia, że samobójca szybko traci przytomność i umiera. Urządzenie, w którym większość elementów drukuje się na drukarce 3D, stworzył kontrowersyjny australijski działacz na rzecz legalizacji eutanazji – dr Philip Nitschke.
3D dla niewidomych
Druk 3D może być ważną pomocą w edukacji i rehabilitacji osób niewidomych. Na świecie powstało już wiele projektów z użyciem tej technologii, które służą właśnie tym celom. Szerzej przedstawia je Helena Dodziuk w artykule „3D w służbie niewidomym”, również opublikowanym w naszym Tyfloserwisie.
Za pomocą drukarek 3D można przygotować miniatury budynków, repliki rzeźb, gry edukacyjne czy układanki logiczne dla osób niewidomych. Technologia ta daje więc wiedzę o świecie, pozwala zdobywać nowe życiowe doświadczenia, dotykać niedostępnych do tej pory fragmentów rzeczywistości.
Portal Komputer Świat opisuje historię niewidomej Miki, która chciała dowiedzieć się, jak wyglądał jej partner w dzieciństwie. Dzięki pomocy firmy 3DP i przy wykorzystaniu drukarki Zortrax M200 artysta-grafik, Simone Rasetti, stworzył na podstawie zdjęcia z dzieciństwa model twarzy ukochanego Miki, który następnie wydrukowano. Opisywane są też przykłady wydruków USG dla niewidomych rodziców, żeby dotykając ich, mogli poczuć, jak wygląda ich dziecko.
Helena Dodziuk opisuje głównie rozwiązania światowe, ale warto dodać, że i w Polsce pojawiają się przykłady dobrych praktyk w tym zakresie.
Już kilka lat temu niewidomi studenci UW mogli skorzystać z mapy terenu wokół kampusu głównego i części Krakowskiego Przedmieścia. Projekt przygotowano w skali 1:150 właśnie na drukarce 3D.
Trójwymiarowe modele były dużą atrakcją 6. Warszawskiego Festiwalu Kultury Bez Barier, podczas którego niewidome dzieci mogły obejrzeć postaci z bajek Disneya: „Vaiana. Skarb Oceanu”, „Zwierzogród” i „Kraina Lodu” (Vaianę, Maui, Elzę i Olafa). Wykonane w druku 3D figurki to wspólne dzieło Fundacji Kultury bez Barier, Disney Channel Polska oraz WOLF.
Druk 3D coraz częściej gości również w polskich muzeach. Kilkanaście makiet reprezentujących prace współczesnych chińskich biur architektonicznych można obejrzeć w Muzeum Sztuki i Techniki Japońskiej Manggha w Krakowie. Z kolei Muzeum w Koszalinie przy pomocy Wydziału Architektury i Wzornictwa Politechniki Koszalińskiej stworzyło wystawę „Dotknij Archeologii”, w ramach której udostępniono repliki dziesięciu eksponatów wykonane w druku 3D. Podobne pomoce powstawały już w wielu innych placówkach, jak Muzeum Wojska w Białymstoku czy Muzeum Pierwszych Piastów na Lednicy. Warto pytać o podobne rozwiązania przy okazji zwiedzania.
Przyszłość jest nieodgadniona
Jednym z największych mitów krążących wokół drukowania przestrzennego jest stwierdzenie, że jest to technologia nowa. Tymczasem prace nad nią sięgają początku lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku.
Oficjalnie ojcem druku 3D jest Charles Hull, który opatentował swoją metodę w 1986 roku jako stereolitografię (SLA) i założył pierwszą firmę produkującą drukarki 3D – 3D Systems. Z czasem powstawały nowe urządzenia, próbowano innych materiałów i technik.
W Polsce pierwsze drukarki 3D pojawiły się na uczelniach technicznych w drugiej połowie lat dziewięćdziesiątych, a kilka lat później zaczęły powstawać firmy świadczące usługi druku 3D.
W 2006 roku Adrian Bowyer zbudował pierwszy prototyp drukarki 3D z przeznaczeniem dla użytkowników domowych. Efektem jego prac był RepRap, czyli samoreplikująca się drukarka 3D. Projekt był otwartoźródłowy (open source), tzn. każdy mógł z niego dowolnie korzystać. Wiele osób zaczęło eksperymentować z oryginalnym projektem RepRap, tworząc swoje własne, alternatywne wersje. Dziś hobbyści na całym świecie budują swoje drukarki. Pojawiają się też niesamowite pomysły na nowe zastosowania druku 3D.
W laboratoriach najlepszych uniwersytetów i instytutów naukowych na całym świecie trwają zaawansowane działania, które mają na celu drukowanie „części zamiennych” ludzkiego ciała – tkanek i narządów. Zdecydowanie szybciej niż przewidywali to producenci filmów science fiction, wydrukowane w technologii 3D wątroba, skóra czy nerki ratować będą ludzkie życie albo polepszać jego komfort. Niedawno grupa naukowców z Uniwersytetu Minnesoty stworzyła prototyp bionicznego oka w druku 3D. I kto wie – choć dziś wydaje nam się to złudnym marzeniem, może kiedyś drukarki 3D przyczynią się do tego, że będzie można przywracać utracone widzenie. Zanim to jednak nastąpi, skupmy się na tym, jak teraz możemy wykorzystać druk 3D, by ulepszać świat wokół nas. By był w zasięgu ręki.
Barbara Zarzecka
Gotowe projekty modeli 3D można znaleźć na stronach:
Błąd: Nie znaleziono pliku licznika!Szukano w Link do folderu liczników
Artykuł publikowany w ramach projektu „TYFLOSERWIS 2018–2021 INTERNETOWY SERWIS INFORMACYJNO-PORADNICZY", dofinansowany ze środków Państwowego Funduszu Rehabilitacji Osób Niepełnosprawnych.
Dodano: 24-01-2020 18:10:27
