Drukarka Pirx 3D – wrażenia z testu i odpowiedzi na pytania Czytelników

Drukarka, udostępniona przez firmę Pirx dotarła do mnie złożona, z wypoziomowanym stołem roboczym i prawie gotowa do działania. Jeśli ktoś spodziewa się kosmicznej technologii, na pierwszy rzut oka może być trochę zawiedziony – szkielet drukarki został wykonany z wycinanej laserowo sklejki, ale punktu widzenia użyteczności i kosztów produkcji to rozwiązanie bez zarzutu.

Aby rozpocząć pracę wystarczyło zamontować z tyłu szpulę filamentu – to materiał, służący jako budulec dla drukowanych przedmiotów. Filament ma formę grubego drutu z dość twardego plastiku i można go kupić w wielu sklepach internetowych. Cena waha się w przedziale 60-100 złotych za kilogram.

Do obsługi drukarki potrzebny jest uniwersalny, opensource’owy program Repetier Host, w którym – zgodnie z przesłaną przez Pirx instrukcją – musiałem wprowadzić kilka opcji konfiguracyjnych.

Następną czynnością było włączenie drukarki i ściągnięcie pierwszego modelu. W Internecie znajdziemy wiele stron, oferujących płatne lub darmowe modele – przykładem może być m.in. Thingiverse.com. Jak to zwykle w takich przypadkach bywa, jakość, szczegółowość i staranność wykonania projektów jest bardzo różna.

Tym, co zwróciło moją uwagę to ich charakterystyka – wśród niezliczonych modeli wyraźnie widać główne grupy: są to albo zabawki, jak różnego rodzaju figurki czy fantazyjne, cieszące oko kształty, albo dość wyspecjalizowane rozwiązania, jak np. obudowy do Raspberry Pi czy różnych części elektronicznych.

Moim zdaniem to właśnie ta druga grupa – choć mniej efektowna od np. misternej, ażurowej czaszki – pokazuje prawdziwą siłę druku 3D. Można tam znaleźć elementy, które ze względu na swoją niszowość prawdopodobnie nigdy nie doczekałyby się masowej produkcji albo byłyby bardzo drogie. Druk 3D rozwiązuje ten problem.

Po ściągnięciu pliku z modelem trzeba przygotować go do druku. Służy do tego program, który zmienia opis bryły przedmiotu w sekwencję ruchów głowicy drukarki. To właśnie dzięki niemu drukarka wie, że drukując np. kostkę poza jej widocznymi z zewnątrz ściankami powinna wydrukować w środku przedmiotu kratownicę, zapewniającą sztywność, zachowanie właściwego kształtu i stanowiącą podporę dla górnych warstw, które przecież nie mogą wisieć w powietrzu.

Samo drukowanie to proces nakładania bardzo cienkich nitek roztopionego filamentu, topionego w głowicy w temperaturze około 210 stopni Celsjusza. W przypadku drukarki Pirx 3D minimalna grubość takiej nitki to 100 mikronów, jednak drukowanie z tak dużą szczegółowością zazwyczaj mija się z celem. Dlaczego?

Im mniejsza grubość warstwy, tym dłuższy czas drukowania. Przy ustawieniu ok. 0,2 mm gdy drukowałem pierwszy przedmiot, byłem zdziwiony, jak wiele czasu to zajmuje. Co istotne, nie jest to specyfika testowanego przeze mnie modelu drukarki, ale samej technologii.

Wydrukowanie przedmiotu w kształcie trójkąta o ramionach mierzących 10-15 cm i grubości poniżej 2 cm. zajęło około 3,5 godziny. Porównywalnie długo drukował się niewielki kubek, pełniący rolę stojaka na długopisy.

Wydrukowany przedmiot jest solidny i twardy. O ile nie jest jakąś bardzo misterną i delikatną konstrukcją, możemy bez obaw trzymać go w ręce, a upadek na podłogę nie powinien zaszkodzić. Podobnie, jak wysoka temperatura – nie ma obawy, że np. wystawiony na słońce przedmiot zmięknie i zacznie się odkształcać.

Gdy spojrzymy na niego z bliska, na powierzchni można dostrzec drobne nierówności, czyli kolejne warstwy. Esteci w zalezności od użytego materiału mogą je wyrównywać na wiele sposób – przez polerowanie, opalanie czy umieszczenie w oparach acetonu. Na zdjęciu lampa błyskowa bardzo podkreśliła wspomniane nierówności - w rzeczywistości są one widoczne, ale mniej, niż na poniższej fotografii.

Warto przy tym pamiętać, że nie każdy wydruk jest udany. Przyczyn może być wiele – wystarczy, że np. jedna z nitek z jakiegoś powodu nie przylgnie i nie stopi się z pozostałymi. Przy nakładaniu kolejnej warstwy głowica może tę nitkę przesunąć, a następna, która miała się na niej oprzeć, trafi w próżnię. W rezultacie drukarka, drukująca zgodnie z planem niezależnie od położenia dolnych warstw, zamiast planowanego obiektu zafunduje nam plątaninę cieniutkich, plastikowych nitek.

Z tego względu warto kontrolować proces drukowania, a dodanie jakiegoś mechanizmu sprawdzającego postęp prac albo nawet poprawiającego ewentualne niedoróbki to najważniejsze udogodnienie, które - moim zdaniem - powinno się w przyszłości znaleźć w konsumenckich drukarkach 3D.

Nie ukrywam, że testowanie drukarki 3D było dla mnie jak podróż w czasie – znowu mogłem poczuć się jak zafascynowany nową zabawką dzieciak. Chyba żaden z elektronicznych gadżetów nie sprawił mi ostatnio tyle frajdy, co ta niepozornie wyglądająca skrzynka ze sklejki. To jakby dostać do ręki zaczarowany ołówek.

Warto jednak zastanowić się, co ta technologia oznacza dla przeciętnego użytkownika. Podtrzymuję swoją opinię sprzed ponad roku, gdy w artykule „Nie wierzcie apostołom nowych technologii. Druk 3D to na razie żadna rewolucja” pisałem, że na obecnym etapie rozwoju jest za wcześnie, by drukarki 3D miały pojawić się w każdym domu.

Druk 3D daje niesamowite możliwości, ale docenią je albo profesjonaliści, którym drukarka 3D pomaga w pracy, osoby wykonujące wydruki na zlecenie, albo hobbyści, bawiący się technologią. Z punktu widzenia przeciętnego człowieka, który nie mieszka na odludziu albo na stacji kosmicznej i po nowe części nie musi przedzierać się obok talibów z granatnikami, zazwyczaj prościej będzie po prostu pójść do sklepu albo zlecić wykonanie nietypowego elementu. Powstaje coraz więcej firm oferujących takie usługi, a wydruki można zamawiać przez Internet.

Z drugiej strony drukarka 3D już teraz oznacza rewolucję w przypadkach, gdzie nie opłaca się uruchamiać produkcji wielkoskalowej albo gdy jej wykorzystanie jest niemożliwe ze względów logistycznych. Przykładem może być choćby drukarka 3D na stacji kosmicznej czy wyposażanie w ten sprzęt mobilnych warsztatów, które zamiast niezliczonych części wożą z sobą drukarkę i materiał do drukowania, tworząc niezbędne elementy w razie potrzeby na miejscu.

Wybiegając w czasie daleko w przód, wyobrażam sobie urządzenie z przyjaznym interfejsem (telewizor, smartfon, tablet), przestrzennym skanerem, pozwalające na druk wielokolorowy i z różnych materiałów, całkowicie bezobsługowe (poza uzupełnianiem materiałów eksploatacyjnych) i ze wsparciem jakiejś dużej firmy, oferującej przedmioty na podobnych zasadach, jak obecnie sprzedawane są aplikacje.

Tak, jak większość z nas nie pisze dla siebie aplikacji (choć istnieją rozwiązania, które nie wymagają wiedzy z zakresu programowania) tak samo nie sądzę, by masowemu, przeciętnemu użytkownikowi chciało się projektować, nawet w najprostszym edytorze, różne przedmioty. Jeśli, Czytelniku, chcesz w tym miejscu zaoponować to pamiętaj, że jako osoba odwiedzająca serwis o nowych technologiach raczej nie jesteś typowym przykładem statystycznego, polskiego konsumenta.

Z drugiej strony ludzie lubią spersonalizowane przedmioty – z własnym motywem graficznym, wybranymi kolorami albo z nietypowymi rozmiarami. I właśnie tu widzę siłę i nadzieję dla masowego, komercyjnego zastosowania druku 3D – gdy wybierając np. mebel, będziemy mogli dowolnie określać jego wymiary, kolory czy materiały wykończeniowe, a gotowy produkt zamiast zamawiać i czekać na realizację, będziemy ściągali do domowej drukarki 3D. Jestem przekonany, że to kiedyś nastąpi.

Wybiegam nieco zbyt daleko w przyszłość? Wspomniane zmiany nie będą zapewne kwestią kilku najbliższych lat, ale tempo, w jakim rozwija się druk 3D jest imponujące. Warto obserwować tę technologię – należy do grupy tych rozwiązań i innowacji, które mogą sprawić, że świat, który znamy obecnie odejdzie do historii szybciej, niż się spodziewamy.

Pod artykułem anonsującym recenzję drukarki zadaliście wiele pytań. Większość z nich doczekała się odpowiedzi od innych Czytelników, z których niektórzy zajmują się drukiem 3D zawodowo. Poniżej Wasze pytania (bez duplikatów) i moje odpowiedzi. Pamiętajcie, że choć dołożyłem starań, by sprawdzić i zweryfikować swoje opinie, nie jestem ekspertem od druku 3D. Szukając porad eksperckich, warto odwiedzić np. serwis Materialination, albo skontaktować się bezpośrednio z producentem sprzętu.

Jaki jest koszt takiej drukarki i materiału będącego odpowiednikiem tuszu w tradycyjnej drukarce?

Aktualna cena producenta - 599 euro. Cena w Polsce - 2499.

W drukarce 3D "tuszem" jest zazwyczaj zwój plastiku, przypominającego grubą żyłkę. Ceny zaczynają się od około 60 zł za kilogram. Konkretne materiały i ich ceny znajdziesz np. w tym sklepie.

Czy są różne rodzaje materiału, plastik o różnych właściwosciach?

Tak. Istnieją różne rodzaje tworzyw, jak np. PLA, nylon albo PVA. Istnieją również urządzenia, drukujące z metalu, włókna węglowego, czy materiału przypominającego drewno albo gips.

Interesuje mnie także dostępność owego materiału i jego uniwersalność, czy każda drukarka ma jakiś swój, specjalny, firmowy, czy to jedna i ta sama formuła?

Z dostępnością nie ma żadnego problemu - liczne sklepy internetowe, pojawiają się również stacjonarne. W drukarkach można stosować filament z różnych źródeł - chodzi o to, by by zgadzał się rodzaj i grubość - czyli np PLA i 1,75 mm.

jak wygląda kwestia prawna? Czy gdy stworzę kopie obudowy telefonu czy innego urządzenia i będę sprzedawał, to robię to niezgodnie z prawem? A jeśli tylko na własny użytek? No i czy jest już jakieś międzynarodowe forum gdzie można przeszukiwać projekty innych?

Ochrona praw autorskich teoretycznie działa, ale w praktyce na razie różni sprzedawcy oferują np. figurki superbohaterów czy postaci z filmów. Rynek jeszcze nie jest ucywilizowany.

Przykładowe serwisy z projektami i gotowymi wydrukami to np. Thingiverse.com albo Shapeways.com.

Jak dopracowana jest ta technologia? Każdy wydruk wychodzi dobrze? Trzeba jakoś pilnować? Co się stanie gdy braknie prądu? Ile trwa drukowanie obiektu 10x10x10 cm?

Nie każdy - zdarzają się niedoróbki albo zepsute wydruki. Pilnować warto z tego względu, aby w razie problemów przerwać drukowanie, oszczędzając czas, prąd i filament. Brak prądu to drukowanie od początku; można za to włączyć pauzę w czasie drukowania. Czas zależy od wysokości warstwy i wypełnienia. Zakładając, że w środku kostki znajdzie się jakaś kratownica stawiałbym na jakieś 6-10 godzin.

Co myślisz o drukowaniu posiłków? Troche to głupie, no ale cóż..

To wcale nie jest głupie - istnieją już drukarki, tworzące w ten sposób np. słodycze.

Po jakim czasie mógłby się koszt takiej drukarki tak jakby zwrócić? Chodzi mi o drukowanie potrzebnych przedmiotów zamiast ich kupna.

Jeśli często drukujesz coś unikatowego - np. jakąś niewielką część, której sklepowa cena jest wysoka, to zakup zwróci się szybko. Albo np. figurki, które są niewielkie i niewiele kosztują (zakładając, że potrafisz je w miarę sprawnie zaprojektować), ale możesz je sprzedać po kilkanaście dolarów. Ale jeśli chcesz np. drukować sobie zwykłe kubki bez żadnych udziwnień to będzie to raczej nieopłacalne.

Czy za pomocą drukarki można wydrukować każdy model? Np. jeśli wezmę jakąś postać z gry, to zawsze wyjdzie ona w drukowaniu? Jak drukarka będzie się zachowywać, jeśli będzie drukować latający obiekt? Np. jeśli postawię na ziemi piramidkę, a nad nią będzie się unosić kula?

Wydrukujesz to, co istnieje w postaci modelu. Jeśli figurka jest poprawnie zaprojektowana, to powinna wyjść. "Latające" obiekty mogą zostać wydrukowane, ale z podtrzymującymi je wspornikami, które po wydruku możesz usunąć np. ostrym nożem.

Jak dokładne jest wykonanie wydrukowanych przedmiotów? Czy trzeba je później jakoś wykończyć, żeby się nadawały do użytku?

Teoretyczna dokładność sięga 0,1 mm. W praktyce drobne nierówności bywają widoczne - pokazałem to na jednym ze zdjęć w artykule.

Jakie są własności wytrzymałościowe gotowego produktu? Jaka jest jego elastyczność, ciągliwość, odporność na ścieranie?

To zbyt specjalistyczne pytanie, zahaczające o eksperta z zakresu materiałoznawstwa. Z punktu widzenia laika wydrukowane przedmioty są zrobione z twardego, nieelastycznego tworzywa. Pojedyncze nitki filamentu wychodzące z głowicy są giętkie, jednak po wydrukowaniu pręcika grubości zapałki jest on sztywny i nie wygina się.

Co z trwałością materiału z jakiego się drukuje dane przedmioty? Co z wytrzymałością termiczną? Np. gdy taki wydrukowany przedmiot pozostanie na słońcu - nie zmieni swojego kształtu?

Najpopularniejsze są materiały termoplastyczne, więc jak podgrzejesz za bardzo to zaczną się topić. Upalny dzień nie wystarczy - to muszą być znacznie wyższe temperatury i np. głowica drukarki rozgrzewa się do ponad 200 stopni.

Czy da się drukować wokoło jakiegoś przedmiotu? Dajmy na to, chce sobie zrobić podstawkę ładującą telefon z wbudowanym gniazdem od kabla usb, ale chcę, żeby był on zamocowany na stałe, żeby wokoło tego kabla powstała podstawka, czy to jest możliwe?

Da się, ale nie bezpośrednio, bo głowica nakłada kolejne warstwy tylko od góry (teraz teoretyzuję, bo nie sprawdziłem tego w praktyce) - drukujesz np. dolną część podstawki wraz z miejscem na kabel, pauzujesz drukowanie, kładziesz kabel na swoim miejscu i drukujesz dalej.

Co czego może przydać się taka drukarka? Jak na razie mam wrażenie, że jest to bardziej zabawka niż przedmiot użytkowy.

Rozpisałem się o tym w artykule - z jednej strony ogranicza Cię przede wszystkim wyobraźnia, z drugiej - sens drukowania przedmiotów, które taniej i szybciej możesz kupić w byle sklepie.

A odnośnie jakości wydruku, jak małe szczegóły można wydrukować? Czy jest to ograniczane przez grubość filamentu?

Grubość filamentu nie ma znaczenia, bo jest on topiony w głowicy. Minimalna grubość warstwy to w przypadku testowanej drukarki 100 mikronów.