retro gépek A-tól Z-ig

3D nyomtatás – elmélet

Az utóbbi időben megritkultak a posztjaim. Ennek jelentős részben oka az, hogy a kis műhelyem el kellett költöztetnem. Kicsit nagyobb, kényelmesebb, rendezettebb és jobban felszerelt lesz, ha egyszer végzek a kialakítással. Ami már elkészült és most szeretnék megosztani veletek az egy FDM  3D nyomtató. Ebben az első részben a 3D nyomtatókról lesz vázlatosan szó, a saját építésű kütyümnek egy külön postot szánok.

A 3D nyomtatás az elmúlt néhány évben bárki számára elérhetővé vált. Jelenleg is gyorsan fejlődik a technológia, de úgy gondolom, hogy mostanra már kialakult egy stabil tudás- és alkatrészbázis amire nyugodtan lehet építeni. Két fajta printert lehet most megvásárolni otthoni felhasználásra:

  • FDM (Fused deposition modeling) – A nyomtatás során műanyag szálat olvaszt a nyomtató és ebből rétegenként építi fel a modellt. A rétegvastagság és a pontosság is 0.1 mm-es nagyságrendben van. Ez erősen függ a mechanikai kialakítástól és az olvadt anyag hozzáadási pontosságától is. Van 0.2 mm átmérőjű fúvókám ami hasonló vonalszélességet tesz lehetővé, miközben a tárgyasztalt az épített nyomtatónál elvileg 0.01 mm-es pontossággal tudom léptetni. A gyakorlatban azonban a nyomtatási idő és a rétegek tapadása (összeolvadása) miatt 0.4-es fúvókát használok 0.15-0.25 mm rétegvastagság mellett. Ez megfelelő 1-2 cm-nél nagyobb tárgyak nyomtatásához. Ilyen például egy cartdridge háza vagy egy hiányzó fedlap pótlása. A maximális méretet a tárgyasztal korlátozza ami az olcsóbb nyomtatóknál 20 cm körül alakul.

  • SLA/DLP (Stereolithography/Digital Light Processing) – Fényérzékeny anyagot használva építi fel a gép a modellt. A megvilágítás lehet például lézer vagy egy sima LCD-UV fény kombináció, míg az anyag valamilyen por vagy folyadék formátumú. A gyakorlatban az olcsó nyomtatók UV fényre érzékeny gyantát (resin) használnak és kis méretű LCD-vel rendelkeznek. Az újabb típusok 0.05 mm-es (50 μm) felbontásra képesek. Ez nagyjából tizede annak amit FDM-mel el lehet érni. A részletességért cserébe a nyomtatható méret kicsi, az LCD tipikus mérete 6″ körül van.

Az első nyomtatómat egy olcsó kitből raktam össze. Ha másra nem, arra nagyon jó volt, hogy tanuljak az elkövetett hibákból. Az ára 100$ volt, ma kb. ennek a duplájából lehet venni egy belépő szintű, de jobb minőségű modellt. Ha most vásárolnék FDM nyomtatót és nem gond a 22×22 cm-es tárgyasztal, akkor valamilyen alu vázas Prusa klónt választanék fűthető asztallal és 200$ körüli árral. Nem fog kudarcot okozni, stabilitása és kezelhetősége elfogadható (PLA használata mellett), ráadásul az interneten akad bőven felhalmozott tapasztalat is. Ha valaki szeret legózni, próbálkozni, sokat tanulni és küzdeni, az ma is talál az enyémhez hasonló kínai kitet (Anet A8), de ezek erősítések nélkül hajlamosak nyekleni-nyaklani, ami meg is látszik a nyomtatási minőségen. Az UV-s nyomtatóból egy jobb (4k) felbontású példányt választanék, mint például a Photon Mono. Ezeknek már 300$ körül van a költsége egy kis resinnel együtt.

Az költségekre is érdemes kitérni ahol a határ a csillagos ég, de hobbi szinten már megfizethetővé vált az otthoni nyomtatás. Az FDM nyomtató üzemeltetése olcsóbb, ha nagy méretű tárgyakat nyomtatunk. A nyomtatószál ára típustól függően 5000Ft/kg-tól indul, de a különböző adalékolt, jobb minőségű filamentek ennek többszörösébe kerülhetnek. Az SLA-hoz való gyanta ára nagyjából a duplája, ráadásul eddig nem említettem, hogy az elkészült modellt mosni is kell, illetve tovább keményíteni UV fénnyel. Ez tovább emeli a költségeket, mert vagy vásárol ehhez az ember még egy berendezést, vagy épít egy sajátot. Ha csak apró darabok nyomtatására használjuk, akkor 1 liter resin nagyon sok gombra és más mütyűrre elegendő.

Eddig inkább az elméleti és a pozitív oldal szerepelt, de érdemes beszélni a gyakorlati oldalról is, mint például, hogy milyen anyagokat lehet használni és milyen tipikus gondok szoktak előfordulni. Az utóbbiak nélkül könnyen bele lehet ugrani, majd szembesülni azzal, hogy bizony a technológia még mindig nem teljesen kiforrott. A megfizethető nyomtatók folyamatos felügyeletet, állítgatást igényelnek. Nem mondom, hogy minden alkalommal szintezni kell, de rendszeresen ellenőrzésre szorul. A filamentek minősége is ingadozik. Azonos gyártótól vásárolva fél év eltéréssel simán változnak az ideális beállítások, ahogy a külső hőmérséklet is befolyásolhatja azokat.

A problémák függenek a felhasznált alapanyagtól, amikből elég sok fajta van, de én aktívan csak három fajtát használok használok:

  • PLA (polylactic acid) Viszonylag alacsony olvadáspontú anyag, 180-230 Celsius-fokos fejjel szépen nyomtatható. Az asztalhoz a könnyen tapad, nem húz szálat és vetemedésre sem hajlamos, ezért a legkönnyebben nyomtatható anyag. Cserébe 60-80 fokon már kilágyul és elvileg természetesen is lebomlik. Az asztalt nem kell fűteni, de én fel szoktam melegíteni kb. 50 fokra, hogy jobban tapadjon. A kilágyulására jellemző, hogy ezen a hőfokon leszedésnél figyelni kell a deformációra. Megmunkálása nem problémás, lehet fúrni, csiszolni, reszelni, csak hűteni kell közben. Jó például cartridge tokhoz, vagy egy távtartóhoz, de melegebb helyre már nem az igazi.
  • ABS (acrylonitrile butadiene styrene) PLA-hoz képest sokkal magasabb hőmérsékletet bír ki. 210-250 Celsiusra kell melegíteni a fejet és 80-110 közé a tárgyasztalt. Jobban bírja a meleget, mondjuk CPU hűtő lefogatóhoz jobb választás. Sajnos sokkal problémásabb a nyomtatása. Nehezebben tapad meg az asztalon és nagyobb tárgyak nyomtatásánál hajlamos vetemedni. A legjobb tulajdonsága, hogy acetonnal oldható, ragasztható, illetve nyomtatás után “elmosható” a nyomtatás mintázata. Nem használom túl gyakran, inkább csak ott, ahol tényleg szükség van a szívósságra és a hőtűrésre.
  • PETG (polyethylene terephthalate glycol-modified) Nagyjából félúton helyezkedik el a PLA és az ABS között. 220-250 fok közötti fej és 60-80 közötti asztallal szoktam nyomtatni. Érzékenyebb a beállításokra, mint a PLA, de ha megtapad, akkor alig lehet leszedni az üveg tárgyasztalról. Messze nem vetemedik úgy, mint a ABS, de hosszú vékony tárgyakra oda kell figyelni. A meleget is nagyjából a kettő közötti mértékben viseli el kilágyulás nélkül. A legtöbbet ezt használom, de a beállításokra érzékenyebb, mint a PLA.

Az anyagok leírásából is látható, hogy a 3D printert különböző kisebb-nagyobb alkatrészek pótlására, házak nyomtatására használom főként. Ha naponta nem is nyomtatok vele, de heti szinten mindig akad valami apróság amihez bemelegítem. Az eredeti kitet már leváltottam egy saját tervezésű és építésű darabbal. Az alap konstrukció mások projektjein alapul, de több zsákutca után szinte mindent magam terveztem újra.  Elég sokat tanultam a saját hibáimból, volt aminél nevetséges apróságon csúsztam el, volt olyan amin órákat törtem a fejem és olyan is, ahol forrasztópákát kellett ragadnom a hiba elhárításához. Az én kis 40 kilós nyomtatómról és a problémáiról a következő posztban fogok bővebben írni.

Találatok: 84



Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.