Wybór drukarki 3D FDM do wydruku modeli architektonicznych

Rynek drukarek 3D podlega bardzo dynamicznym zmianom. Producenci oprócz ciągłego udoskonalania najbardziej popularnych drukarek korzystających z technologii FDM do sprzedaży wprowadzają coraz więcej drukarek korzystających z innych rozwiązań. Coraz bardziej dostępne staja się drukarki drukujące w technologiach gdzie materiałem jest proszek lub granulat. Na użytek wydruku modeli architektonicznych bardzo dobrze sprawdzają się drukarki CJP, które dają możliwość tworzenia wielokolorowych wydruków. Niestety drukarki CJP są ciągle dość drogimi urządzeniami dlatego my w naszych rozważaniach skupimy się na najbardziej popularnych i stosunkowo tanich drukarkach FDM. Na szczęście wybór technologii FDM nie skazuje nas w 100% na malowanie naszych brył i makiet farbkami modelarskimi. Przede wszystkim w technologi tej dostępne są wielokolorowe materiały, jak również materiały z różnymi domieszkami które pozwalają uzyskać wydruki o fakturze drewna czy metalu. Producenci drukarek FDM szukają ciągle ulepszają swoje produkty, poszukują również rozwiązań które pozwalają uzyskać wielokolorowy wydruk na drukarkach FDM. W tym celu projektują kolejne materiały, zmieniają konstrukcje drukarek wprowadzając większą ilość głowic drukujących, zmieniają sposób podawania materiału. Zmiana konstrukcji drukarek FDM owocuje również wzrostem szybkości wydruku oraz coraz większa powtarzalnością i dokładnością drukowanych elementów.

Rozpatrując wybór drukarki 3D w technologii FDM z przeznaczeniem do wydruku brył architektonicznych na użytek budowy makiet urbanistycznych musimy odpowiedzieć sobie na kilka podstawowych pytań:

• Jak duże elementy chcemy drukować?
• Jak bardzo istotna jest dla nas szybkość wydruku?
• Czy chcemy ograniczyć się do jednego materiału czy może jednak chcemy eksperymentować z różnymi materiałami i fakturami wydruku?
• Czy mamy czas na eksperymenty i zgłębianie tematyki wydruku 3D czy raczej chcemy łatwo uzyskać efekt końcowy bez wnikania w szczegóły problematyki wydruku 3D?
• Pytanie ostateczne, jakim budżetem w zasadzie dysponujemy ?

Jak duże elementy chcemy drukować ?

Rynek drukarek 3D FDM to kilkudziesięciu producentów i setki modeli drukarek. Jednym z kluczowych parametrów drukarki 3D jest jej obszar roboczy który determinuje maksymalny rozmiar obiektu jaki jednorazowo możemy wydrukować. Analizując ofertę producentów możemy przyjąć, że średni stół roboczy drukarki ma wymiary 20cm x 20 cm a zdolność wydruku w pionie to około 25cm. Na rynku są jednak modele które pozwalają na wydruk wielokrotnie większych brył. Jak choćby drukarka MakerBot Replicator Z18 która pozwala drukować elementy o wysokości 45cm i wymiarach 30cmx30cm lub jeszcze większa 3DBOT HIGH TOWER o obszarze roboczym 40cm x 40cm i wysokości 100cm. Oczywiście wraz ze zwiększaniem się obszaru roboczego drukarki rośnie jej cena, należy również pamiętać że wydruk tak dużych elementów wiąże się z ryzykiem większych błędów i drastycznym wydłużeniem czasu wydruku.

Wielu zwolenników mają również kieszonkowe drukarki o małych obszarach roboczych, które bardzo często cechują się dużo większa dokładnością i świetnie nadają się do wydruku małych szczegółowych elementów.

Jak bardzo istotna jest dla nas szybkość wydruku ?

Szybkość wydruku jest wypadkową wielkości drukowanego modelu, jego złożoności i wypełnienia bryły oraz konstrukcji drukarki na którą składa się rodzaj zastosowanej głowicy która definiuje grubość jednej warstwy oraz parametry konstrukcyjne które determinują szybkość poruszania się głowicy. Średnio możemy przyjąć że wydruk brył budynków o wymiarach około 15x15x10cm z wypełnieniem około 15% na drukarce z głowicą 0,3mm trwa około 10-12h. Zmniejszanie wypełnienia bryły zwiększa szybkość wydruku, jest jednak pewna granica około 10-15% poniżej której wydruk najczęściej kończy się niepowodzeniem. Zwiększając dokładność wydruku przez zmniejszanie rozmiaru głowicy drukującej wydłużamy wydruk ponieważ drukarka by wydrukować cały element musi wykonać dużo więcej warstw. Szybkość wydruku uzależniona jest również od szybkości poruszania się głowicy drukującej im lepsza konstrukcji drukarki tym ta szybkość będzie większa. Jednocześnie jednak trzeba pamiętać, że zmiany te są możliwe w dość ograniczonym zakresie, wprowadzając je musimy uwzględniać materiał z którym pracujemy. Często jednak parametry te są zablokowane dla użytkownika, gdyż narzuca je producent drukarki dobierając optymalnie do konstrukcji drukarki i materiały wydruku.

 

Czy chcemy ograniczyć się do jednego materiału czy może jednak chcemy eksperymentować z różnymi materiałami i fakturami wydruku?

Wielu producentów drukarek do swoich modeli ma własne dedykowane materiały najczęściej jest to PLA i ABS oraz różne ich modyfikacje. Producent drukarki ustawia parametry wydruku na optymalnych poziomach dla danej drukarki uwzględniając wszystkie aspekty jej konstrukcji i materiał używany do wydruku. Zdecydowanie ułatwia to cały proces wydruku zdejmując z użytkownika konieczność myślenia o wielu dodatkowych aspektach które decydują o tym czy proces wydruku zakończy się sukcesem czy będzie zwyczajną stratą czasu. Drukarki takich producentów jak Zoltrax, Ultimaker czy MakerBot to zaawansowane konstrukcje bardzo ułatwiające proces wydruku, nie wymagające od użytkownika dodatkowej wiedzy o tym procesie i pozwalające użytkownikowi skupić się na modelowaniu obiektu. To oczywiście ogromna zaleta tych drukarek, niestety mają one jedną wadę nie pozwalają na eksperymenty z nowymi materiałami. Na rynku dostępnych jest szereg bardzo nietypowych materiałów które mogą okazać się bardzo użyteczne przy budowie makiet, są to wszelkiego rodzaju materiały z domieszkami opiłków metalu, drewna czy dodatku gumy. Pozwalają one uzyskiwać ciekawe faktury i efekt zbliżony do naturalnego drewna czy metalu. Opracowywane są również materiały na bazie nylonu z domieszkami aluminium, kevlaru czy carbonu. Głównym powodem projektowania takich materiałów jest potrzeba uzyskania elementów które byłyby wytrzymałe praktycznie jak metal, a jednocześnie tanie. Powstałe w ten sposób materiały charakteryzują się wyższym współczynnikiem wytrzymałości do wagi niż aluminium 6061-T6, a poza tym mogą być dwadzieścia siedem razy sztywniejsze i dwadzieścia cztery razy bardziej wytrzymałe niż ABS.

Trzeba jednak pamiętać, że proces wydruku z takich materiałów jest o wiele trudniejszy, wymaga dużo większego doświadczenia i często jest okupiony wieloma niepowodzeniami.

Więcej informacji o takich materiałach można znaleźć na stronie : www.3dhubs.com

Czy mamy czas na eksperymenty i zgłębianie tematyki wydruku 3D czy raczej chcemy łatwo uzyskać efekt końcowy bez wnikania w szczegóły problematyki wydruku 3D?

Jeśli mamy czas i ochotę na zgłębianie tajników procesu wydruku 3D możemy rozważyć zakup niskobudżetowej drukarki którą można zbudować samemu na bazie zestawów kit DIY, ich wybór jest dość duży. Zdobyte doświadczenie w późniejszym czasie wynagrodzi nam się możliwością eksperymentowania z nietypowymi materiałami. Wybór niskobudżetowych drukarek najczęściej wiąże się z koniecznością poświęcenia większej ilości czasu na osiągnięcie końcowego efektu w postaci dobrze wydrukowanego elementu. Uzyskanie go często okupione jest wielokrotnymi próbami i ponawianiem procesu drukowania który już z samej swej natury jest czasochłonny. Jeśli chcemy uzyskiwać wydruki łatwiej i szybciej to zdecydowanie lepszym wyborem jest droższa w pełni gotowa do pracy drukarka jednego z renomowanych producentów drukująca na dedykowanych do niej materiałach.

 

[wpdevart_youtube]26CyKtQZdUw[/wpdevart_youtube]

 

Jakim budżetem dysponujemy ? Ile kosztuje drukarka 3D FDM i dlaczego może być tak tanio i jednocześnie tak drogo?

Rynek drukarek 3D jest już w jakimś stopniu podobny do rynku motoryzacyjnego, mnogość modeli, producentów, technologii przeciętnego zainteresowanego może przyprawić o ból głowy. Klient salonu motoryzacyjnego nie musi przecież posiadać wiedzy o tym jak działa silnik samochodów lub inne jego elementy, chce po prostu kupić przedmiot do codziennego użytku. Taka potrzebę u klientów dostrzegli również producenci drukarek 3D. W początkowej fazie technologia ta była dostępna jedynie dla wysoce wtajemniczonych, aktualnie kolejne modele drukarek są coraz łatwiejsze w obsłudze. Dzięki czemu obecnie praktycznie już każdy może zająć się wydrukiem 3D. Na rynku pojawiły się pierwsze modele przeznaczone dla dzieci. Sytuacja ta jednak jednocześnie skutkuje bardzo dużym rozrzutem cen i jakości oferowanego sprzętu. Rozpatrując tylko drukarki FDM, na rynku dostępne są modele od 1000 zł do nawet 45000 zł dla drukarek o dużych obszarach roboczych. Najtaniej, czyli za około 100zł możemy rozpocząć przygodę z wydrukiem 3D decydując się samodzielną budowę drukarki RepRap, korzystając z elementów pełnego zestawu i wydrukowanych we własnym zakresie na innej drukarce 3D elementów konstrukcji. Nie jest to z pewnością zadanie dla każdego, jest jednak możliwe do wykonania. Natomiast budżet około 2000-3000 zł pozwala nam kupić gotowy pełny zestaw części do budowy drukarki 3D, tzw. kit DIY. np. RepRap, Mendel90, Prusa i3 czy Felix. Co pozwala na w miarę swobodne poskładanie jednej z tych popularnych konstrukcji. W cenie nieco poniżej 2000 zł zaczynają się już drukarki 3D kompletnie złożone, gotowe do pracy. U wielu producentów bardzo często dany model drukarki jest dostępny w dwóch wersjach jako kit do samodzielnego montażu zawierający wszystkie niezbędne do budowy elementy oraz jako gotowa drukarka. Różnica w cenie to około 2000-3000 tys zależnie od producenta.
Drukarki najbardziej zaawansowane i nie  wymagające od użytkownika dodatkowej wiedzy o budowie drukarki i procesie wydruku 3D, pracujące na dedykowanych przez producenta materiałach zaczynają się od około 7000 zł.