Exkluzív: Bejártuk a 3D nyomtatás fellegvárát

Biztosan mindenkivel előfordult már, hogy az autójában egy-egy műanyag alkatrész megadta magát, eltört, vagy eldeformálódott. Nem volt ez másképp velem sem: a napokban egy masszívabb Bogyó és Babóca könyvcsomag kalaptartóra való helyezését követően egyszer csak leszakadtunk. A hiba a kasztni belső borításába helyezett kis műanyagban volt, nem bírta a terhelést.

Mivel ennek a speciális nevét nem tudom (kalaptartó tartó pöcök??), így úgy döntöttem, hogy a legegyszerűbb és leggyorsabb módja az lenne az alkatrész pótlásának, ha azt beszkenneltetném, és újranyomatnám. Rá is kerestem a Google-ön arra, hogy „3D szkennelés és nyomtatás, Budapest” és a nagy testvér máris kidobott egy viszonylag releváns találati listát az adott témában. Így találtam rá a FreeDee Printing Solutions -re.

Merthogy hogyan zajlik egy szkennelés?

Az ezt követő emailes és telefonos kapcsolatfelvételt követően azt az elsődleges infót kaptam, hogy mivel a 3D szkennelés eléggé időigényes, így nézelődjek a www.thingiverse.com oldalon, mert innen borzasztó sok olyan, már beszkennelt, vagy / és megtervezett tárgy tölthető le, ami feleslegessé teszi a szkennelési folyamatot.

– Ahhoz, hogy egy bármilyen terméket reprodukálni tudjunk, annak tökéletes számítógépes 3D modellje kell, hogy rendelkezésünkre álljon. A 3D modellezés történhet kézi tervezéssel, illetve szkenneléssel, majd az ezt követő „simítási” eljárásokkal. Tehát kis méretű tárgy esetében a szkennelés nem egy egyszerű lapszkenneléshez hasonló, melyet követően a digitális változatot egyből küldhetjük a nyomtatóra, hanem tárgyanként eltérő mennyiségű utómunka szükséges ahhoz, hogy a nyomtatásra alkalmas modellünk meglegyen.  – kezdte kérdéseinkre Dezső Renáta, a cég formatervezője.

( Sokszor a lapszkennelés is igényel utómunkát, színigazítást, képkivágást photoshop átalakítást. Attól függ mi a hozott anyag amiből szkennel az ember és mi az eredmény amit elvár pl. nyomdai minőségnél )

– Általában minél kisebb, vékonyabb részekből áll egy tárgy, annál inkább pepecselős az utómunka, (minél inkább részletgazdagabb egy tárgy annál több az utómunka = nem méret hanem az apróbb részletek mennyisége határozza meg a munkamennyiséget =  több adat amit fel kell dolgozni) mert a szkennerek nem mindig tudják levenni a pontos méretet. Befolyásolja a 3D szennelést a felület anyagtípusa is pl. fényes anyagokat nehezebb szkennelni. Illetve aláfedést, belső részeket nem tudunk szkennelni, mivel oda nem jut el a szkenner.  Általában a 3D szkennelés az organikus felületeknél nagyon hasznos, illetve ha egy adott tárgyat adott helyen lehet csak dokumentálni, de máshol kell azt feldolgozni. Például ipari alkatrészek esetében nem szükséges elszállítani egy-egy darabot, hanem beszkennelik és az esetlegesen másik országban található gyártó-tervező feldolgozza azt az adatot. Ahogyan a nyomtatók esetében, úgy a szkennereknél is eltérő finomságú, érzékenységű eszközök léteznek, mi a nálunk elérhető gépekkel dolgozunk. Van, amit ember méretű tárgyakra használunk, és van tárgyszkennerünk is.– fogalmazott Renáta.

Kik és mire használják?

2012-ben egy emberrel, egy formatervezővel indultunk. Jelenleg a fő tevékenységeink a bérnyomtatás és a bérszkennelés, valamint olyan nagy gyártók 3D nyomtatóinak, nyomtatószálainak és 3D szkennereinek értékesítése, mint a MakerBot, a 3DSystems vagy az Artec3D. Emellett mindig fontosnak tartottuk az ismeretterjesztést is, amiben igen nagy előrelépést jelent, hogy október 12-én megnyitottuk a 3D Akadémiát.

Ez az ország első, kifejezetten a 3D technológiákra fókuszáló oktatóterme, ahol mindenki számára nyitott workshopokat, de vállalati tréningeket és egyetemi órákat is fogunk tartani. Előbbiekre már most is lehet jelentkezni az akadémia weblapján. A terem felszereltségének legszembetűnőbb eleme az első hazai MakerBot Innovációs Központ. Ez egy a mi esetünkben 11 db hálózatba kötött 3D nyomtatóból álló központosított megoldás, amelyet kifejezetten egyetemek, tudásközpontok számára fejlesztett ki a MakerBot. Fontosnak tartottuk az elejétől kezdve, hogy a 3D nyomtatást és a 3D szkennelést a napi aktualitások szintjén ismerjük és az ismereteinket tovább tudjuk adni így az oktatásnak is teret adtunk. Októberben nyílt meg a 3D akadémia ahol 3D nyomtatással tervezéssel kapcsolatos anyagokat és 3D szkennelést oktatunk.)

Nagyot fejlődött a piac is az elmúlt évek során: habár a gépeket főleg cégek veszik, a bérszkennelési, illetve bérnyomtatási szolgáltatásainkat már magánszemélyek is gyakran igénybe veszik. Ez utóbbit illetően a legjellemzőbb felhasználási területek a makettezés, szobrászat, alkatrész-pótlás, dísztárgy- és ékszerkészítés, de épp a napokban keresett meg minket egy hölgy, aki egyedi, nyomtatott mobiltelefon tokokat – illetve azok 3D modellezését kérte, és szeretne belőle kis szériát nyomtatni. Mivel a kisszériás gyártás jóval költséghatékonyabb 3D nyomtatással megoldva. Ezekre a feladatokra több desktop – tehát nem ipari felhasználásra készített – nyomtatónk van, melyek olyan 15cm től 45 cm befoglaló méretű  tárgyak kinyomtatásáig jók. Léteznek a piacon olyan gépek is, melyek akár egy ház méretű tárgy nyomtatására is képesek, csak ezek egyelőre még nagyon speciális piacokat érintenek ahhoz, hogy ilyet egyáltalán forgalomban lássunk. – fogalmazott Renáta.

– Az általunk forgalmazott nyomtatók többségében egyszerre egy színnel és egy féle anyaggal dolgoznak. Ezek FFF (fused filament fabrication) típusú nyomtatók, elsősorban műanyaggal dolgoznak, de lehet bennük anyagot cserélni, (nem feltétlenül kell fejcsere az anyagcseréhez, sőt, legtöbbször nem szükséges, egyes speciális anyagokhoz előfordul, hogy alakítani kell a fejet)  így például akár fával, vagy grafénnal kevert műanyag ötvözetből is tudunk nyomtatni tárgyakat, melyek teljesen más tulajdonságokkal rendelkeznek. A nyomtatás folyamata minden 3D nyomtató esetében az úgynevezett layerek egymásra építéséből áll, az építőanyagot pedig a nyomtató feje X Y Z irányban haladva helyezi el általában a nyomtató tálcára. A mi általunk forgalmazott legpontosabb nyomtatók 0,1mmmagas rétegekből, de 0,4 mm széles szálak lefektetésével építik fel az egyes rétegeket, és a megfelelő falvastagsághoz minimum három réteg kell. Ez azt jelenti, hogy 1,2 mm-nél kisebb, vékonyabb falú tárgyakat nem tudunk nyomtatni. – folytatta.

Már majdnem olyan, mint a copy general 

Sokak szerint a 3D nyomtatás szolgáltatása lassan olyan lesz, mint egy copy general. Már most közel állunk ahhoz, hogy a legtöbb embertől néhány sarokra elérhető legyen egy 3D nyomtatás és szkennelés szolgáltató, ahova betérhetünk saját modelljeinkkel vagy törött alkatrészeink a gyártó oldaláról majdan letölthető 3D terveivel. A copy generalhoz hasonlóan a szolgáltatás alapja egy nyomtatható grafikai anyag, jelen esetben egy pontos, 3 dimenziós terv. Ha az interneten nem találunk megfelelő modellt, akkor magát a 3D tervezést a legegyszerűbbenpéldául a 3D Akadémián lehet elkezdeni elsajátítani, de autodidakta módon is lehetséges. A Leopoly.com pedig egy olyan online tervező, amit tanulni sem kell, játék a használata.  Amit pedig ebben a programban megtervezünk, abból tud nyomtatni bárki. Ezt már az előzetes email váltáskor tudomásul véve alig hittem el, hogy az a tervként „találd meg a már kész 3D modellt”-módszerrel a thingverse-en megtaláltam az általam keresett alkatrészt, és elküldtem, hogy ez lenne az, amit ki szeretnék nyomtatni. A modell jó volt, odaértemkor meg is kaptam a pótalkatrészeket, kétféle – egy keményebb, rugalmatlanabb, és egy puhább, ám sokkal vékonyabb anyagból. Az autóba behelyezve, a kalaptartót ráakasztva az apró méret és így vékony részek miatt azonnal el is tört mindkét változat.

Mint megtudtuk, nyomtató és nyomtató között nemcsak a méret, hanem a pontosság, illetve az egy időben való szín- és anyaghasználat lehetnek különbségek. A mai hétköznapi felhasználásra kapható asztali gépek  jellemzően egyszerre egy-három anyagból és színből tudnak nyomtatni kisebb tárgyakat, de vannak ipari felhasználásra gyártott 3D nyomtatók, azaz fém, kerámia, papír anyagokal dolgozó akár egyszerre több színben dolgozó nyomtatók is, nem beszélve a bio nyomtatókról. A sima asztali gépek is tudnak sajtból és csokiból is tárgyakat nyomtatni, van olyan típusunk, aminek a meghekkelésével ilyet mi is tudnánk. Alapvetően itt ugye a megfelelő hőfok és a nyomtató fejében az alapanyag továbbíthatósága számít.

Mindezek mellett a nyomtatók főleg a nyomtatási kondíciókban különböznek: a pontosság mellett az anyagot, ergonómiát, illetve a firmware-eket is folyamatosan fejlesztik a könnyebb használhatóság érdekében. Ugyancsak előny a könnyen cserélhető fej, amellyel egyelőre csak a MakerBot nyomtatói büszkélkedhetnek, netán több anyag- és színhasználatot feltételező több fej, fűtött kamra stb. Az én esetemben a nem megfelelő nyomtatási minőség oka a kis méret, illetve a folyamatos terhelés volt.

Mennyibe kerül egy nyomtatás?

Nem vagyok szobrász, se nem építész, sőt nem is terveztem és nem is gyártottam még soha semmilyen kézzel fogható tárgyat, aminek mondjuk a prototípusát megnézném élőben. Legyen az egy alkatrész, egy művégtag, vagy bármi. A cég képviselőjének elmondása szerint a napokban például egy cipész bácsi állított be hozzájuk, hogy egy kaptafát akar szkennelni és újra nyomtatni, melynek csak a szkennelési ára az utómunkákkal 30.000 Ft + áfa, a nyomtatás pedig további 5-10.000 Ft-ot kóstál.

Ami azonban igazán izgalmas lehet, az az építészeti iparban való használat lehetősége, miszerint épületek modellezésére milyen jól lehetne használni a 3D nyomtatást. A szórakoztatóelektronikai ipari iránnyal persze pont ez az, amire a jelenleg piacon lévő nyomtatók csak bizonyos spéci dolgok beállítását követően alkalmasak: ahhoz, hogy nyomatható legyen például egy Archicad fájl, még kell dolgozni rajta, mert például kicsinyítésnél – ami azért nem egy ritka dolog 1:1 arányú tervek nyomtatásánál – nem mindig jók az arányok. Érdemes inkább modellezés előtt megismerkedni a 3D nyomtatás technológiájával, mivel utólag javítani egy épület tervét sokkal több munka, mint az alapelveket fejben tartva tervezni.

Akinek van már otthon esetleg szálhúzásos 3D nyomtatója és csak az anyagköltségekkel számol: 1 tekercs filament – gyártója válogatja – olyan 9-16.000 Ft-ba kerül, mely 1 kg anyagot tartalmaz. Innentől kezdve, mivel nagyon kevés az anyagveszteség, egyszerűen ki lehet számolni, hogy mit és mennyiért érdemes kinyomtatni. (egy átlagos kézben fogható tárgy 10-30 gramm anyagból készül el, így annak anyagköltsége 1-200ft lehet)

Mindemellett nagyobb tárgyaknál a nyomtatási idő bele telhet 30-100 órába is, tehát egyáltalán nem mindegy, hogy ennyi idő alatt hogy viselkedik a gép, például ha kifogy a „patron”, akkor például nem rossz, ha azt ily módon kvázi menet közben tudjuk cserélni, vagy egy esetleges áramszünet esetén a gép nem elölről kezdi a nyomtatást, hanem onnan folytatja, ahonnan abbahagyja. Ezeket a funkciókat szerencsére már több modern típus is támogatja.

3D nyomtatás pillanatkép

Ahogyan a FreeDee Printing Solutions-nél megtudtuk, a 3D nyomtatás megállíthatatlanul fejlődik, és bár még a lakossági felhasználásnak – például a cég képviselőjének elmondása szerint igen népszerű „mini me” nyomtatásnak – nem sok érdeklődője van, egyes iparágak nap mint nap használják a technológiát, más iparágak pedig pont a nyomtatóknak hála bontogatják szárnyaikat. Az építőipar, formatervezés, szobrászat kiválóan tudja már használni a ma forgalomban lévő gépeket, más iparágakat illetően pedig főleg a nyomtatott prototípusok azok, amik 3D nyomtatása segíti a végleges formába öntést, illetve termékfejlesztést. Ami magát a technológiát, illetve az általa kirajzolódó jövőt illeti, a számítógépes 3D tervezés az új Photoshop, vagy az új web, az ilyen típusú, anyag- és gépészeti ismeretekkel vegyített tudás a jövőben nagyon sok iparágba és állásba tuti belépőt jelenthet.

Építészek, így tervezzetek, ha 3D nyomtatni akartok:

1. Az alap probléma: csak surface-ből álló fal nem nyomtatható, mert nincs teste (sárga)

2. Tehát minden formának kell, hogy legyen alja, teteje és oldalfala:

Még egy példa erre a falaknál:

3. Fontos az egyes elemek egymáshoz illesztése, használni kell a ‘snap’ funkciót, érdemes a rajzolás előtt beállítani, hogy mihez snap-el a szoftver, és akkor ez viszonylag automatikus. De enélkül nyomtathatatlan egy bonyolult terv.

4. Mivel a nyomtatás kicsinyített léptékű, pár centiméteres forma, így a tervezés előtt már érdemes a units-t beállítani milliméteresre. Ha centiméteres vagy méteres a pontossága egy tervnek, akkor a végső bonyolult szerkezet már nem lesz pontos nyomtatásban.