- Wśród osób, którym prezentujemy drukarki 3D, przy okazji przeprowadzamy sondaże. Wynika z nich, że aż 90 proc. zapytanych widzi je na oczy po raz pierwszy w życiu, choć wcześniej czytali o nich w internecie bądź w materiałach promocyjnych - przyznaje Adam Bugiel, dodając, że technologia 3D to prawdziwy przełom. Do niedawna drukarki kojarzyły nam się wyłącznie z powielaniem materiałów graficznych. Mało kto przypuszczał, że na rynku pojawi się urządzenie, które wydrukuje nie tylko obraz lub tekst, ale i formę przestrzenną, co ma szerokie zastosowanie i jest przyszłością wielu branż.
Chiński most
Na rynku nastąpił istny wysyp firm, które oferują przeróżne usługi związane z drukowaniem 3D, począwszy od wirtualnego modelowania obiektu poprzez digitalizację i trójwymiarowe skanowanie rzeczywistych przedmiotów po samo drukowanie 3D w wysokiej rozdzielczości na zaawansowanych technologicznie drukarkach.
- Drukować możemy części zapasowe urządzeń, a nawet fragmenty ludzkich organów bądź kończyn z powodzeniem wykorzystywanych w medycynie. Niedawno Chińczycy wydrukowali most o długości 26 metrów. Zaczęło się też drukowanie domów i innych elementów konstrukcyjnych. Zatem nie mówimy tu wyłącznie o skali mikro - wyjaśnia Adam Bugiel, który pierwszą drukarkę 3D zakupił dwa lata temu, jednak samą technologią interesował się dużo wcześniej.
- Obecnie mam dziewięć przenośnych urządzeń o wadze 2,5 kg. Drukarki te wykorzystywane są na potrzeby zajęć, które prowadzę z dziećmi. Mam też jedną dużą, przemysłową drukarkę produkcji polskiej, ważącą ponad 20 kg, której możliwości wspierają m.in. uczniów kędzierzyńsko-kozielskich szkół średnich, projektujących własne roboty. Z powodzeniem drukuje części oraz inne bardziej lub mniej skomplikowane elementy konstrukcyjne - mówi kozielski informatyk.
Zaczął od klocków
- Na początku udało nam się wydrukować miniaturowe kopie klocków LEGO, którymi bawili się moi synowie. Akurat w zestawie zabrakło nam kółek do lokomotywki, więc postanowiliśmy je wyprodukować we własnym zakresie. Te zabawkowe modele można podpatrzeć w internecie. Nie stanowiło to zatem większego kłopotu, ponieważ nie musiałem ich projektować. Samo drukowanie trwało dość długo, ale cierpliwość się opłaciła, bo wyprodukowane części znalazły swoje zastosowanie - przyznaje Adam Bugiel i jednym tchem wymienia cały asortyment przedmiotów i gadżetów, które wyszły spod jego ręki, a raczej drukarki. Były to zabawki dla dzieci, roboty, miniaturowe modele statków czy breloczki. Takim poważniejszym wyzwaniem było wydrukowanie modelu ludzkiej czaszki w skali 1:1. Z pewnej odległości trudno nawet odróżnić, czy jest to prawdziwa czaszka czy tylko jej model.
- Czaszka powstała dzięki tej większej drukarce, której pole robocze jest sześcianem o bokach wynoszących 25 cm - tłumaczy Adam Bugiel. - Wydruk czaszki zajął półtora dnia. Jak się go już rozpocznie, to przerwanie procesu bywa bardzo kłopotliwe. Czaszka drukowała się w dość nieprzyjemnych okolicznościach z uwagi na fatalne warunki atmosferyczne. Chodzi o marcową wichurę, która przeszła nad naszym regionem. Obawiałem się, czy nie nastąpi zanik napięcia. Na niektóre części czaszki trzeba było poświęcić nawet 16 godzin, więc gdy nagle po 11 godzinach wydruku nad naszym miastem przechodziła wichura, to zrobiło mi się gorąco. Jednak cały proces udało się szczęśliwie sfinalizować - przyznaje z ulgą lokalny miłośnik techniki.
Okazuje się bowiem, że wznowienie przerwanego wydruku bywa bardzo trudne. Nawet gdy w którymś momencie próba kontynuacji wydruku zostanie podjęta, to dla operatora urządzenia poważnym problemem jest dopasowanie się do elementu, którego część powstała wcześniej. Profesjonalne firmy są jednak przygotowane na sytuacje awaryjne, mając do dyspozycji zasilacze UPS, które wspierają maszyny w momencie, gdy następuje zanik zasilania z sieci. Jednak największy mankament tych urządzeń to zbyt długi czas wydruku. Niejednokrotnie nawet malutkie elementy trzeba drukować około 30 minut.
Potentaci znad Wisły
Nasz kraj jest obecnie światowym potentatem w produkcji drukarek 3D. To dobrze rokuje na przyszłość, biorąc pod uwagę, że ten segment gospodarki jest niezwykle perspektywiczny.
- Osobiście mam drukarkę polskiej firmy, z której jestem bardzo zadowolony. Absolutnie nie odbiega ona pod względem technologicznym od tych zachodnich, które w przeważającej części produkowane są na bazie chińskich podzespołów. Kolejne drukarki będą tworzone w oparciu o coraz to nowsze i bardziej praktyczne rozwiązania technologiczne. Jedną z wad tych wydruków jest to, że dość łatwo poddają się wysokiej temperaturze. Stają się wówczas bardziej giętkie, elastyczne, co dyskwalifikuje je w przypadku niektórych zastosowań. Czasami wystarczy pozostawienie ich na jakiś czas na słońcu, by doszło do deformacji. Wszystko zależy od tego, jakich materiałów używamy, a jest ich na rynku mnóstwo. To mogą być zwykłe plastiki (PLA), które roztapiają się całkowicie w temperaturze około 200 st. C. Natomiast są też materiały o zupełnie innych właściwościach, parametrach i tym samym o znacznie wyższych temperaturach topnienia. Są też materiały elastyczne, które po wydrukowaniu wyglądają tak, jakby były wykonane z prawdziwej gumy. Wszystko zależy od tego, gdzie i jak chcemy je stosować - mówi Adam Bugiel, który ma w domu ponad 30 szpul różnych rodzajów plastikowego drutu. Na każdą nawinięte jest różnokolorowe tworzywo sztuczne (tzw. filament). Po jego zastosowaniu - w zależności od potrzeb - wydruki 3D również mogą być wielobarwne.
- Krótko mówiąc, bierzemy materiał w takim kolorze, jaki nas w danym momencie interesuje. Czasami bowiem drukowany obiekt trzeba dzielić na fragmenty, które są w różnych kolorach. Następnie składa się je w całość jak klocki. Tworzywo znajdujące się na szpuli, jeszcze przed poddaniem obróbce termicznej, jest dosyć sztywne, ale łamliwe. Jednak po wydruku nawet niewielkiego elementu trudno go złamać bądź skruszyć - zapewnia Adam Bugiel, dodając, że ostatnio na rynku pojawiły się urządzenia, które potrafią drukować w kolorach, tak jak w przypadku tradycyjnej drukarki, powielającej barwne zdjęcia czy reprodukcje. Do druku 3D przesyłany jest plik, który zawiera informacje o tym, jak model ma być pokolorowany. Do wydruku wykorzystywany jest specjalny filament, który potrafi wchłaniać krople kolorowego atramentu. W powiązaniu ze skanerem 3D, który wykonuje zdjęcie prawdziwego obiektu, taki kolorowy druk daje niesamowite możliwości. Możemy bowiem kopiować dokładnie przedmioty z rzeczywistości. Wystarczy odpowiedni pigment dodany do białego filamentu. Są też drukarki, które zamiast plastiku korzystają z innych materiałów, jak choćby żywice. W tym przypadku czas wydruku jest znacznie krótszy, a jakość modelu lepsza, ale nie idzie to w parze z ekologią.
Czym skorupka...
Adam Bugiel zaraża tą pasją zarówno swoje, jak i inne dzieci w ramach Klubu Młodego Technika, który zrzesza około 60-70 osób. Zajęcia z druku 3D, robotyki i programowania cieszą się coraz większym zainteresowaniem.
- To duże przeżycie dla dziecka, gdy samo z pomocą drukarki 3D stworzy robota czy zabawkę. To jest fantastyczne, gdy projekt, który wykonało się na komputerze, można po chwili dotknąć i zobaczyć, jak wygląda w rzeczywistości - uśmiecha się nasz rozmówca. - My uczymy projektować takie modele, a drukarka 3D to jest taka marchewka na kiju, która ma dodatkowo zachęcić dzieci do tego, żeby włożyć pewien wysiłek w projektowanie, bo za chwilę element ten będzie można fizycznie stworzyć i zabrać do domu. Moi synowie mają do czynienia z drukarkami 3D na co dzień. Pomagają mi bardzo mocno. Jeżdżą na pokazy, obsługują te drukarki bez żadnego wsparcia z mojej strony. Więc na dobrą sprawę mógłbym ich z tymi drukarkami zostawić samych i nie byłoby kłopotu. Mój syn był bardzo dumny, gdy wydrukował swojego pierwszego robota, którego pokazano nawet w telewizji.
Tajemnice eksploatacji
Drukarka przed rozpoczęciem pracy musi się najpierw rozgrzać, aby filament pod wpływem temperatury można było uformować według projektu. Sama drukarka nie jest skomplikowanym urządzeniem i aż trudno pojąć, dlaczego tak późno trafiła do masowej produkcji, a następnie pod strzechy.
- Cała idea tego wynalazku jest taka, aby rozpuścić plastik i w odpowiednim miejscu go wylać. Wydruk powstaje warstwa po warstwie od dołu do góry. Drukarka posiada głowicę o nazwie „hot-end”, która ma za zadanie rozpuścić wprowadzany do niej plastik. Za wtłaczanie filamentu do rozgrzanej głowicy odpowiedzialny jest tzw. ekstruder - opisuje Adam Bugiel. - Głowica porusza się we wszystkich możliwych kierunkach: lewo-prawo, góra-dół oraz przód-tył. Dzięki temu każdy kształt, który sobie zaprojektujemy, będzie można wydrukować. W dużym skrócie: po tym jak np. z internetu ściągniemy obraz przedmiotu, który zamierzamy wydrukować, przystępujemy do projektowania na komputerze . Na bazie ściągniętego obrazu trzeba stworzyć jego trójwymiarowy model.
- Następnie ów model wrzucamy do specjalnego programu, który potnie go na plasterki, tak aby drukarka znała kolejność ich wydruku, od pierwszej do ostatniej warstwy, i aby wiedziała, w jakich kierunkach ma się podczas tego procesu poruszać. To jest właśnie takie drukowanie plasterków z tworzywa sztucznego, począwszy od podstawy ku górze - wyjaśnia pasjonat techniki. Ostatecznie to, co zaprojektujemy, przenosimy za pomocą karty pamięci z komputera na drukarkę 3D, która rozpoczyna wytwarzanie oczekiwanych przez nas elementów.
Najnowsze plany
Nasz rozmówca uchyla rąbka tajemnicy co do swoich kolejnych przedsięwzięć. Będą to m.in. nowe modele statków morskich, czy też zrobotyzowana czaszka, wyposażona w siłowniki, które będą otwierały szczękę bądź poruszały sztucznymi oczami. Wynalazca zamierza zatem iść w kierunku robotyki połączonej z drukiem 3D, a także w stronę tworzenia rzeczywistych obiektów z wykorzystaniem tej technologii. Wbrew pozorom, drukarki nie muszą ograniczać się wyłącznie do produkcji części i podzespołów. Coraz częściej mogą mieć zastosowanie nawet w przemyśle spożywczym. Adam Bugiel przekonuje, że mogą wydrukować choćby… jedzenie.
- Są już modele, które na przykład drukują czekoladą. Zamiast drutu z tworzywa sztucznego taka drukarka posiada kociołek, w którym roztapia czekoladę. Ta ciekła czekolada leje się przez głowicę i można ją uformować w dowolny sposób, tak jak w przypadku plastiku - zapewnia koźlanin, zachęcając do rozwijania technologii 3D.
Już teraz w kędzierzyńsko-kozielskich szkołach powstają drony, roboty i inne konstrukcje wykonane dzięki tej technologii. Pierwsze próby jej zastosowania wprowadzono już w przemyśle motoryzacyjnym. Na wydrukowanej w technologii 3D feldze samochód przejechał podczas testów wiele kilometrów.
- Sprawdziła się całkiem dobrze. Nie rozpadła się. Oczywiście, wszystko zależy od surowca, ale jest to na tyle solidny materiał, że da się z niego wyprodukować nawet elementy do samochodu. Obecnie karoseria może być z powodzeniem drukowana na potrzeby prototypów i różnych koncepcji modeli samochodów w skali 1:1 - przekonuje Adam Bugiel. - Uczestniczyłem w projekcie drukowania czołgu z II wojny światowej w skali 1:1. W każdym razie wieżyczka czołgu jest już gotowa. Każdy, kto ma drukarkę 3D, może wziąć udział w tym przedsięwzięciu, wydrukować i przesłać konkretne części składowe tego czołgu, które zostaną później sklejone w jedną całość.
Złota rączka
Mieszkaniec Koźla, podobnie jak jego imiennik słynny Adam Słodowy, to taka złota rączka. Sam składa drukarki, które przychodzą do niego w częściach. Zna je zatem od podszewki. Podzespoły nie stanowią dla niego żadnej tajemnicy. Czy byłby w stanie sam wyprodukować taką drukarkę?
- Stworzenie prostej drukarki jest osiągalne dla większości osób, które interesują się robotyką czy mechatroniką. Dlatego że tutaj nie ma żadnej filozofii. Tu są proste elementy, takie jak silniki krokowe, przełożenia ślimakowe. Jedyny element, który wymaga większego skupienia, to głowica, która rozgrzewa się do dużych temperatur (od 200 do 400 st. C). Choć ta nasza osiąga maksymalnie 260 st. C. Nieraz się poparzyłem. Boli tylko za pierwszym razem – mówi, uśmiechając się.
Z ostatnich doniesień prasowych wynika, że wkrótce druk 3D zrewolucjonizuje m.in. eksplorację kosmosu. Otóż brytyjska firma Orbex zaprezentowała niezwykły silnik rakietowy, który został wydrukowany w jednym kawałku. Ma to istotne znaczenie, ponieważ nie posiada złączeń, dzięki czemu jest bardziej odporny na wysokie temperatury i zmiany ciśnienia. Dzięki wykorzystaniu technologii druku przestrzennego nowy silnik wyróżnia się doskonałą wydajnością. Wszystko wskazuje na to, że na naszych oczach dokonują się zmiany, które diametralnie zwiększają technologiczne możliwości ludzkiej cywilizacji w XXI wieku.
Napisz komentarz
Komentarze