Komputery i laptopy
Komponenty PC
Smartfony i zegarki
Peryferia
Gaming
Akcesoria
Smart Home i Monitoring
Energia
Z drukarek 3D do niedawna korzystały wyłącznie duże, specjalistyczne firmy. Obecnie drukarki 3D stały się łatwiej dostępne, a modele trójwymiarowe może tworzyć niemal każdy. Z tego poradnika dowiesz się, czym jest i jak działa drukarka 3D oraz jakie modele możesz na niej wytworzyć.
Spis treści:
Co to jest drukarka 3D?
Najprościej mówiąc, drukarki 3D to urządzenia do tworzenia trójwymiarowych modeli, wcześniej zaprojektowanych w oprogramowaniu klasy CAD. W przeciwieństwie do zwykłych drukarek, które nanoszą atrament na papier, drukarka 3D korzysta z filamentu, który nakłada warstwa po warstwie na stole roboczym. W ten sposób powstaje trójwymiarowy przedmiot, z którego można korzystać na co dzień.
Choć może Ci się wydawać, że drukarki 3D wynaleziono kilka do kilkunastu lat temu, to historia druku 3D sięga lat 80. XX wieku. Wtedy to Charles Hull, szukając skutecznej metody utwardzania blatów, zgłosił patent na stereolitografię – najstarszą technikę druku 3D, z użyciem termoutwardzalnej żywicy. Następnie założył firmę 3D Systems Corporation, która w 1988 roku wypuściła na rynek pierwszą komercyjną drukarkę 3D.
Jakie są rodzaje drukarek 3D?
Obecnie wyróżnić można trzy typy drukarek 3D:
- FDM (Fused Deposition Modeling) zwana też często FFF (Fused Filament Fabrication)
- SLA (Stereolitografia)
- SLS (Selective Laser Sintering)
Pierwsza, czyli FDM, to technologia potocznie zwana drukiem 3D z plastiku. Jest to najbardziej rozpowszechniona technika druku 3D. Nic dziwnego – to tania i szybka metoda tworzenia modeli. FDM polega na wytłaczaniu upłynnionego materiału z głowic drukujących i nakładaniu go warstwa po warstwie. Drukarki FDM korzystają z termoplastów, tworzyw sztucznych, znanych jako filamenty. Przypominają one żyłki plastiku nawinięte na szpulę. Zawieszane są na ramieniu drukarki 3D, by mogły być nieprzerwanie wtłaczane do dyszy.
Stereolitografia, czyli SLA, to wytwarzanie modeli z żywic utwardzanych laserem. To najstarsza metoda druku 3D. Droższa niż FDM, z racji wykorzystania żywic termoutwardzalnych zamiast filamentów. Bardzo popularna w przemyśle medycznym czy motoryzacyjnym, ponieważ gwarantuje bardzo precyzyjne wydruki, o gładkiej powierzchni, które nie wymagają czasochłonnej obróbki.
Natomiast metoda drukowania przestrzennego SLS jako materiał eksploatacyjny wykorzystuje proszek, który podobnie jak w SLA, utwardzany jest przy pomocy wiązki lasera. Proces drukowania 3D SLS polega na podgrzewaniu sproszkowanego tworzywa, które roztapia się, a następnie ponownie zespala, odwzorowując kształt narysowany przez laser. Powstałe w ten sposób wydruki charakteryzują się dużą wytrzymałością, bo warstwy bardzo ściśle się ze sobą stapiają. Pozwala to też uzyskać gładką powierzchnię wydruku.
Sprawdź też poradniki:
Jak zbudowana jest drukarka 3D?
Budowa drukarki 3D nie jest tak skomplikowana, jak mogłoby się wydawać. Choć jej konstrukcja uzależniona jest od obsługiwanej technologii, to jednak można wyróżnić elementy, które występują w większości drukarek 3D.
Podobnie jak w przypadku wielu innych urządzeń, mózgiem drukarki jest płyta główna. To ona monitoruje cały proces wydruku i zarządza silnikami krokowymi i serwonapędami. Jej zadaniem jest też ustawienie wszystkich parametrów drukarki w taki sposób, by wydruk odpowiadał projektowi. Na płycie głównej znajduje się też procesor – kolejny bardzo istotny element drukarki trójwymiarowej. Dysponuje on mocą obliczeniową potrzebną do obliczenia ruchów silnika.
Wszystkie komponenty, zarówno mechaniczne, jak i elektryczne drukarki 3D zespala rama, wykonana z metalu lub tworzywa sztucznego. Może ona być zupełnie otwarta, półotwarta lub zamknięta. Ta ostatnia przypomina nieco obudowę komputera. Rama zamknięta za zadanie ma ochraniać wnętrze drukarki przed kurzem, pyłem i innymi zanieczyszczeniami.
Wewnątrz ramy znajduje się stół roboczy, na którym drukowany jest model 3D. W przypadku technologii FDM jest on podgrzewany, by zapobiec skurczom materiału i zapewnić modelowi większą stabilność. Nad nim znajduje się ekstruder (w drukarkach FDM) lub głowica sterująca wiązką lasera (w technologiach SLA i SLS).
Ekstruder podzielony jest na dwie części: zimną (cold end) oraz ciepłą (hot end). Zadaniem zimnej części jest złapanie końcówki filamentu ze szpuli i doprowadzenie jej do części gorącej. Ta z kolei topi filament, który przepływa przez dyszę w kierunku stołu roboczego. W tym momencie uaktywnia się kolejny element drukarki 3D – wentylator chłodzący, który chłodzi i utwardza dolne warstwy przed nałożeniem kolejnych.
Oprócz wymienionych komponentów, drukarka musi też być wyposażona w moduł zasilający, który dba o dostarczenie energii do jednostki. Jest on zwykle zamontowany w ramie urządzenia, choć zdarza się, że umieszczany jest w oddzielnej obudowie sterownika.
Jak działa drukarka 3D?
Zasada działania drukarki 3D zależy od technologii druku i użytych materiałów. Na przykład drukarka FDM, korzystająca z filamentów, drukuje nieco inaczej, niż drukarka SLA, która tworzy modele z żywicy.
Jednak uogólniając, można powiedzieć, że drukowanie 3D polega na addytywnym wytwarzaniu, a więc nakładaniu materiału warstwa po warstwie, zgodnie z instrukcjami z pliku. Przed przystąpieniem do drukowania należy zatem przygotować cyfrowy model 3D przy użyciu oprogramowania CAD i zapisać go w formacie .STL.
Plik .STL jest wczytywany do oprogramowania slicera, który dzieli model na cienkie poziome warstwy oraz generuje ścieżkę dla głowicy drukującej. Następnie ustawiana jest temperatura dyszy, kalibruje się również stół roboczy oraz ładuje filament (dla FDM) lub nalewa żywicę (dla SLA). Po takim przygotowaniu uruchamiane jest drukowanie.
W przypadku FDM głowica drukująca, zawierająca nagrzaną dyszę, topi filament i nakłada go na stół roboczy warstwa po warstwie. Każda warstwa stygnie i twardnieje, tworząc solidną podstawę dla następnej warstwy.
Z kolei w drukarkach SLA warstwy fotopolimerowej żywicy są utwardzane za pomocą wiązki lasera lub światła UV. I tak samo, każda warstwa jest utwardzana zanim nałożona zostanie kolejna.
W trakcie druku urządzenie 3D cały czas monitoruje proces, kontrolując takie parametry jak temperatura, prędkość druku i położenie głowicy. Po zakończeniu wydruku gotowy model można poddać jeszcze obróbce, a więc wyszlifować go, wygładzić, wypolerować, a nawet pomalować farbami akrylowymi.
Drukarka 3D – co można wydrukować za jej pomocą?
Na pytanie, co można wydrukować za pomocą drukarki trójwymiarowej, odpowiedź jest prosta: niemal wszystko. Mniejsze i większe modele, gadżety, elementy wyposażenia domu, części maszyn, implanty, protezy – długo by wymieniać. Poniżej opisaliśmy najczęstsze zastosowania drukarek 3D z podziałem na branże.
Do czego wykorzystywane są drukarki 3D w medycynie?
Drukarki 3D w przemyśle medycznym wykorzystywane są do produkcji elementów, które muszą być doskonale dopasowane do anatomii pacjenta. Mowa tu na przykład o protezach kończyn, implantach bioder czy kolan. Wykonuje się je z materiałów biokompatybilnych, takich jak tytan. Są one z jednej strony bardzo wytrzymałe, z drugiej nieszkodliwe dla organizmu.
Drukarek 3D w branży medycznej używa się też do tworzenia modeli anatomicznych, wykorzystywanych na studiach medycznych. Oprócz tego drukarki 3D są wykorzystywane do tworzenia niestandardowych, precyzyjnych narzędzi chirurgicznych, przydatnych podczas zabiegów i operacji.
Co tworzy się na drukarkach 3D w branży motoryzacyjnej i lotniczej?
W branży lotniczej i motoryzacyjnej drukarki 3D używane są głównie do tworzenia prototypów pojazdów, części zamiennych o skomplikowanych kształtach oraz narzędzi. Drukuje się na nich na przykład elementy niekrytyczne do samolotów, takie jak wsporniki do instalacji paliwowej czy hydraulicznej. Są one lżejsze od tradycyjnych części, a jednocześnie bardzo wytrzymałe.
Za pomocą drukarek 3D można też wyprodukować elementy wystroju desek rozdzielczych, zderzaków, lusterek, gałek do zmiany biegów, uchwytów i haczyków. W ten sposób druk 3D pozwala personalizować pojazdy.
Jakie zastosowanie mają drukarki 3D w edukacji?
Drukarki 3D szturmem wdarły się też do szkół i na uczelnie. Umożliwiają przede wszystkim praktyczne uczenie się, poznanie całego procesu druku 3D, rozwijanie umiejętności projektowania trójwymiarowego.
Drukarka 3D w sali lekcyjnej lub wykładowej pozwala tworzyć modele, na których łatwiej uczyć się różnych zagadnień. Nie trzeba sobie ich już wizualizować, dzięki drukarkom 3D można je obejrzeć i ich dotknąć, eksperymentować z nimi. Tym samym zajęcia stają się bardziej interaktywne i angażujące. Studenci medycyny mogą na przykład korzystać z modeli anatomicznych, zanim rozpoczną praktykę z żywym organizmem.
Drukarki 3D w branży rozrywkowej – do czego się ich używa?
Druk 3D od lat stanowi część branży rozrywkowej. Korzystają z niego filmowcy, rekwizytorzy czy projektanci kostiumów. Na drukarkach 3D tworzy się elementy kostiumów, makiety, rekwizyty. Przykładem mogą być repliki kości dinozaurów w filmie Jurassic World czy projekt Demogorgona z serialu Stranger Things.
Z drukarek 3D skorzystają też firmy tworzące kostiumy i rekwizyty na potrzeby cosplay’u, inspirowane grami komputerowymi i postaciami ze świata fantasy. Jako przykład może posłużyć Mantis Blade, model broni z gry Cyberpunk: 2077, stworzona przez pracownię Lightning Cosplay.
Do czego przyda Ci się drukarka 3D w domu i biurze?
Od kiedy drukarki 3D przestały pojawiać się tylko w dużych, profesjonalnych firmach, a zawitały do elektromarketów, może je kupić niemal każdy, kto tylko dysponuje odpowiednim budżetem. Z tego względu z roku na rok coraz więcej drukarek można spotkać w domach. Jakie przedmioty na potrzeby domowe można stworzyć za pomocą drukarki 3D?
Na pewno elementy wyposażenia mieszkania. Wazony, uchwyty, gałki, wieszaki, ozdoby, figurki, pojemniki i organizery, klosze do lamp, foremki i narzędzia kuchenne. Przykłady można mnożyć. Oprócz tego drukarka 3D przyda się do tworzenia oryginalnej biżuterii, spinek do mankietów, naszyjników, kolczyków, które można potem nawet sprzedawać.
Korzystając z drukarki 3D stworzysz też akcesoria i narzędzia ogrodowe, doniczki, stojaki. Zadowolone z drukarki trójwymiarowej będą też Twoje dzieci, jeśli wyprodukujesz dla nich oryginalne zabawki, figurki bohaterów z bajek, klocki czy etui na telefon.
Pamiętaj, że żeby drukować wymienione modele, musisz w pierwszej kolejności mieć projekt. Nie martw się jednak, jeśli nie masz doświadczenia z projektowaniem 3D. W internecie można spotkać sporo darmowych projektów, które wystarczy ściągnąć i wgrać do drukarki.
Czy druk przestrzenny ma jakieś wady?
Internet pełen jest zachwytów nad drukowaniem 3D. I owszem, druk 3D to technologia przyszłości – ma sporo zalet, pomaga wielu ludziom i wpływa na rozwój gospodarki. Jednak tak jak wszystko, tak i druk 3D nie jest pozbawiony wad.
Pierwszą jest czas wydruku, liczony często w godzinach. Owszem, drukowanie małych elementów zajmie nieraz 15 – 20 minut, ale wydruk większych modeli może trwać nawet i 20 godzin. Tak długi czas wydruku może zniechęcić, szczególnie początkujących. Czekać kilka godzin na wydruk niewielkiej figurki – to może być dla nich frustrujące. Jednak pozostaje mieć nadzieję, że wraz z rozwojem druku 3D problem ten zostanie rozwiązany.
Utrudnieniem dla wszystkich, którzy chcą tworzyć większe modele jest fakt, że drukarki przeznaczone na użytek domowy dysponują dość ograniczoną przestrzenią roboczą. Na obszarze 220 x 220 x 250mm nie wydrukujesz całego modelu broni z gry na potrzeby cosplay. Raczej drobne elementy, z których można taki model poskładać.
Oprócz tego, modele trójwymiarowe tworzone przez drukarki 3D nie są idealnie gładkie, mają szorstką fakturę. Oczywiście poziom wygładzenia zależy w pewnym stopniu od użytego filamentu. Jednak idealnie gładka, przyjemna w dotyku czy śliska powierzchnia nie jest możliwa do uzyskania w druku FDM.
Żyłka filamentu nakładana warstwowo sprawia, że na powierzchni modelu wyczuć można minimalne wypustki i nierówności. Można je odrobinę wygładzić, szlifując i polerując gotowy model. Ale całkowite pozbycie się ich nie jest możliwe w warunkach domowych i należy przyzwyczaić się, że wydruk 3D FDM zawsze będzie nieco chropowaty.
Ile kosztuje drukarka 3D?
Ponieważ drukarki 3D stosunkowo niedawno stały się dostępne dla przeciętnego użytkownika, to ich ceny wciąż są dość wysokie. Za dobrą drukarkę 3D FDM znanej marki zapłacisz od 1000 do nawet kilkunastu tysięcy złotych. Tańsze modele, czyli za około 800 – 1500 zł będą dobre na początek, do eksperymentowania z drukiem przestrzennym. Są one zwykle łatwe w obsłudze, dość szybkie i współpracują z najpopularniejszymi filamentami, jak PLA, ABS czy PETG.
Jednak kupując tańszą drukarkę 3D trzeba brać pod uwagę, że ma ona ograniczoną przestrzeń na stole roboczym. Tak więc umożliwia drukowanie jedynie niewielkich modeli. Z reguły nie posiada też wielu funkcji, czujników i wparcia AI, dostępnych w droższych urządzeniach.
Droższe drukarki 3D, których ceny zaczynają się od 2000 zł, przede wszystkim obsługują większość filamentów, w tym nawet ASA. Tak więc z takimi urządzeniami zyskujesz większy wybór, jeśli chodzi o rodzaj drukowanych modeli i ich właściwości. Droższe urządzenia oferują też większy stół roboczy oraz nowoczesne rozwiązania, jak kamera AI, która wykrywa błędy w druku i pozwala szybko je naprawić.
Pamiętaj, by przed zakupem drukarki 3D sprawdzić też ceny materiałów eksploatacyjnych, filamentów lub żywic, w zależności od rodzaju drukarki. Weź też pod uwagę, że intensywnie użytkowana drukarka 3D po jakimś czasie wymagać też będzie wymiany niektórych elementów, na przykład dyszy. Dlatego również zerknij na ich ceny przed kupnem drukarki 3D.
Ceny filamentów są podobne w większości sklepów, ale już ceny wybranych części wymiennych do drukarek 3D mogą Cię zaskoczyć. Wybierz więc model, którego wymienne elementy nie kosztują majątku.
Świetnie wykonane, szybkie drukarki 3D w przystępnych cenach znajdziesz między innymi w portfolio marki Creality. Oferuje ona zarówno proste w obsłudze modele dla poczatkujących, jak i sprzęt bardziej zaawansowany, dla obeznanych z drukiem 3D. Kupując jedną z drukarek 3D Creality masz pewność, że jest ona solidnie wykonana, wydajna, a jednocześnie jej obsługa jest intuicyjna i wygodna.
Polecane drukarki 3D
Najlepsza drukarka 3D do 1000 zł
Drukarka 3D do 3000 zł
Zobacz wszystkie drukarki 3D w sklepie TechLord