Jak wybrać drukarkę 3D?

Technologia druku przestrzennego ma zastosowanie w wielu dziedzinach życia, takich jak elektronika, przemysł, medycyna czy nawet sztuka. Drukarka 3D to sprzęt, który daje ogromne możliwości, jednak jak każde urządzenie powinna zostać optymalnie dobrana do potrzeb użytkownika. Technologia druku 3D cieszy się ogromną popularnością, przez co na rynku dostępnych jest wiele urządzeń. Jakie są rodzaje drukarek 3D? Czym charakteryzują się urządzenia profesjonalne, a czym domowe? Jak wybrać odpowiedni model?

Czym jest druk przestrzenny? Jak wybrać drukarkę 3D?

Druk przestrzenny jest technologią, która polega na tworzeniu elementów trójwymiarowych w oparciu o wygenerowany w komputerze model. Służące do tego celu urządzenie określa się jako drukarkę przestrzenną, czyli drukarkę 3D. Nakłada ona odpowiedni materiał warstwowo, co umożliwia uzyskanie fizycznego odwzorowania komputerowego projektu.

Zastosowanie drukarek 3D

Pierwszym przychodzącym na myśl skojarzeniem jest wytwarzanie elementów z tworzywa sztucznego, na przykład obudów do urządzeń elektronicznych czy plastikowych części samochodowych. Jednak możliwe jest również drukowanie przy pomocy innych materiałów – między innymi kompozytów plastikowo-drewnianych i plastikowo-gipsowych, żywicy, gumy, czekolady, cukru, papieru, betonu, metalu czy piasku, a w ograniczonym zakresie nawet żywych tkanek. Sprawia to, że drukarki 3D znajdują zastosowanie w bardzo wielu dziedzinach: wykorzystuje się je w produkcji urządzeń RTV i AGD, protez, elementów konstrukcyjnych w budynkach modułowych, zabawek i tysięcy innych przedmiotów. Znakomicie nadają się również do tworzenia wszelkiego rodzaju makiet, modeli i prototypów.

Zalety druku przestrzennego

W porównaniu do tradycyjnych metod wytwarzania przedmiotów, druk przestrzenny stanowi znacznie szybsze, oszczędniejsze, bardziej elastyczne i ekologiczne rozwiązanie. Przyczyną jest między innymi brak konieczności używania narzędzi oraz zmniejszenie ilości odpadów i ograniczenie zużycia materiałów (wykorzystuje się dokładnie tyle, ile jest potrzebne do wytworzenia danego produktu). Technologia ta daje także możliwość uzyskania elementów o bardzo skomplikowanych kształtach, co w przypadku tradycyjnych metod bywa bardzo skomplikowane lub niemożliwe. Zaletą elementów uzyskanych metodą druku przestrzennego jest też relatywnie niska masa (ze względu na użyte materiały oraz dużą precyzję wykonania), co jest niezwykle istotne w przypadku takich produktów jak pojazdy,  protezy czy zminiaturyzowane urządzenia elektroniczne.

Drukarki 3D – Rodzaje

Poznaj różnorodne drukarki 3D – rodzaje są ściśle dopasowane do potrzeb kupującego. W zależności od technologii drukowania i wykorzystywanego materiału można podzielić drukarki 3D na kilka zasadniczych kategorii:

Wykorzystujące termoplast w formie żyłki

FDM (Fused Deposition Modelling)/FFF (Fused Filament Fabrication)

Jest to najpopularniejsza technologia na rynku drukarek domowych i półprofesjonalnych. Tworzywem jest plastik, który umieszcza się w drukarce w formie żyłki. Jest on następnie rozgrzewany do odpowiedniej temperatury, a po uzyskaniu półpłynnej konsystencji filament jest nakładany warstwa po warstwie z pomocą głowicy drukującej. Spojenie następuje pod wpływem temperatury, a po ostygnięciu obiekt przyjmuje prawie jednorodną strukturę. Drukarki FDM mogą pracować na takich materiałach, jak ABS czy PLA.

Wykorzystujące żywice światłoutwardzalne

SLA (stereolitografia)

Technologia ta polega na drukowaniu przestrzennym obiektów przy pomocy żywicy światłoutwardzalnej. W tym przypadku płynną żywicę wylewa się do specjalnego pojemnika, wewnątrz którego umieszczony zostaje stół roboczy. Utwardzanie następuje przy pomocy wiązki lasera – stół jest opuszczany o wysokość jednej warstwy, a wiązka odwzorowuje pożądany kształt w płaszczyźnie XY.

DLP (Digital Light Processing)

W tym przypadku żywica utwardzana jest światłem projektora, który znajduje się pod pojemnikiem z płynnym materiałem roboczym. Cała warstwa zostaje utwardzona w jednym momencie. W przypadku większych elementów problem może jednak stanowić kurczenie się żywicy.

MJP (Multi-Jet Printing, PolyJet)

Ta technologia oparta jest na podobnej zasadzie, co drukowanie na papierze przy pomocy lasera lub atramentu – głowica przesuwająca się nad stołem roboczym natryskuje warstwę, która w tym samym czasie utwardzana jest przez promieniowanie ultrafioletowe. Po wykonaniu całej warstwy następuje opuszczenie stołu roboczego i proces jest powtarzany od początku.

Rodzaje druku 3D wykorzystujące technologię proszkową

CJP (Color Jet Printing)

Technologia ta wykorzystuje proszek gipsowy. Jego warstwa umieszczona zostaje na powierzchni stołu roboczego, a głowica drukarki natryskuje w odpowiednich miejscach kolorowy atrament oraz spoiwo (lepiszcze). Po wyjęciu i oczyszczeniu z pozostałości proszku gotowy element jest utwardzany chemicznie.

Binder Jetting

Technologia nadaje się do druku ze sproszkowanych metali, ceramiki lub piasku. Nie wymaga stosowania struktur wspierających, a zasada powstawania obiektów przypomina druk tradycyjny (atramentowy). Tę metodę wykorzystuje się w przemyśle do tworzenia wytrzymałych elementów, na przykład form odlewniczych.

SLS (Selective Laser Sintering)

Metoda ta polega na drukowaniu przestrzennym ze sproszkowanego tworzywa sztucznego, które jest stapiane przy pomocy wiązki lasera. Elementy są gotowe po wydobyciu z proszku i oczyszczeniu.

SLM/DMLS (Selective Laser Melting/Direct Metal Laser Melting)

Technologia, która polega na drukowaniu ze sproszkowanych metali topionych przy pomocy wiązki lasera.

EBM (Electron Beam Melting)

Metoda ta polega na drukowaniu przestrzennym elementów ze sproszkowanych metali, do których topienia wykorzystuje się wiązkę elektronów.

MJF (Multi-Jet Fusion)

Technologia, która polega na drukowaniu ze sproszkowanego poliamidu. Jest on sklejany przez natryskiwane przy pomocy głowicy spoiwo, a następnie zgrzewany w wysokiej temperaturze.

Metody druku 3D – biodrukowanie (bioprinting)

Drukowanie z żywego materiału biologicznego. Można w ten sposób uzyskać fragmenty tkanek, a nawet narządy.

Druk z mas plastycznych

Wykorzystywany głównie w dziedzinach artystycznych i cukiernictwie. Możliwe jest drukowanie z takich materiałów, jak czekolada czy ceramika.

Rodzaje technologii druku 3D – druk LOM (Laminated Object Manufacturing)

Metoda polegająca na drukowaniu przestrzennym przy pomocy warstw papieru z klejem i laminatu poliestrowego, wycinanych przy pomocy lasera.

Drukarki domowe a profesjonalne

Drukarki domowe różnią się od profesjonalnych przede wszystkim dokładnością i jakością uzyskiwanych elementów, a także szybkością drukowania czy możliwą intensywnością eksploatowania. Oczywiście między najtańszymi modelami za kilkaset złotych a przemysłowym sprzętem wartym kilka milionów istnieje również duża ilość pośrednich rozwiązań – na przykład wyższej klasy drukarek domowych, a także urządzeń półprofesjonalnych, które sprawdzą się na przykład w małej firmie do tworzenia makiet dla klientów. Warto również pamiętać, że większość technologii druku przestrzennego nie jest dostępna w urządzeniach hobbystycznych – zazwyczaj pozwalają one tylko na drukowanie metodą FDM lub SLA.

Ile kosztuje drukarka 3D?

Najtańsze drukarki umożliwiające wyrób niewielkich elementów można kupić już za kilkaset złotych. Dobrej jakości drukarka hobbystyczna lub półprofesjonalna to wydatek od kilku do kilkunastu tysięcy złotych – taki sprzęt świetnie nadaje się na przykład dla elektronika do prototypowania lub niewielkiego przedsiębiorstwa do tworzenia modeli produktów w trójwymiarze. Bardziej zaawansowane drukarki przemysłowe mogą kosztować nawet kilka milionów złotych, a ich możliwości pozwalają na precyzyjne tworzenie bardzo skomplikowanych elementów o ściśle określonych właściwościach użytkowych (na przykład części samochodowych czy protez dentystycznych).

Czy potrzebujesz drukarki 3D?

To najważniejsze pytanie, jakie powinieneś sobie zadać przed zakupem. Jeżeli planujesz drukować wiele przedmiotów lub po prostu fascynuje Cię technologia druku przestrzennego jako taka, odpowiedź jest oczywiście twierdząca. Jednak jeśli chodzi o jednorazową sytuację, łatwiejszym rozwiązaniem będzie skorzystanie z firmy, która w przystępnej cenie wydrukuje Twój projekt lub stworzy własny zgodnie z Twoimi instrukcjami.

Wybór drukarki 3D

Interesuje Cię drukarka 3D? Jak wybrać właściwy model i przez długi czas być zadowolonym z decyzji? Nie ma uniwersalnej recepty na wybranie dobrej drukarki 3D, która sprawdzi się w każdym przypadku, ponieważ potrzeby i możliwości użytkowników są różne. Wśród czynników, które warto wziąć pod uwagę podczas wybierania, warto uwzględnić między innymi:

• Co zamierzasz drukować i w jakim celu? Ważna jest zwłaszcza wielkość elementów, pożądane cechy użytkowe i późniejsze zastosowanie, a także oczekiwana precyzja i prędkość drukowania.
• Czy dysponujesz miejscem na drukarkę? Niektóre technologie są szkodliwe dla zdrowia i wymagają specjalnego pomieszczenia.
• Ile możesz wydać na drukarkę? Wyższa cena z reguły (choć nie zawsze) idzie w parze z lepszą jakością wydruku i większą wydajnością urządzenia.

FDM czy SLA/DLP?

W użytku domowym i półprofesjonalnym najczęściej spotyka się drukarki FDM. Korzystają one z filamentu (tworzywa) w formie żyłek, które umieszcza się w głowicy drukującej. Stosunkowo popularne są także drukarki SLA oraz DLP, gdzie materiałem roboczym są żywice światłoczułe. Każdy z powyższych rodzajów posiada swoje zalety oraz wady, dlatego warto zapoznać się z nimi przed podjęciem decyzji o zakupie.

FDM

Ta technologia polega na wytłaczaniu półpłynnego tworzywa sztucznego z głowicy drukującej, warstwa po warstwie. To najpopularniejszy rodzaj drukarek 3D do użytku hobbystycznego. W zależności od ilości głowic, możliwe jest drukowanie w jednym lub kilku kolorach. Materiał roboczy stanowi tworzywo sztuczne – najczęściej PLA lub ABS. Wadą tej technologii jest mniejsza niż w przypadku SLA dokładność tworzonych elementów oraz wyraźnie widoczne warstwy (uniemożliwia to druk przezroczysty), a także konieczność tworzenia sporej ilości podpór w przypadku bardziej skomplikowanych projektów.

SLA/DLP

Technologia polega na utwardzaniu warstwa po warstwie żywicy światłoczułej. Ogromną zaletą tej metody jest dokładność i możliwość tworzenia bardzo precyzyjnych projektów, a także szeroki wybór materiałów. Dostępne są również takie opcje, jak drukowanie przezroczystych i półprzezroczystych obiektów oraz klejenie z kilku fragmentów wykorzystujących tę samą żywicę. Minusem jest toksyczność żywicy (zanim zostanie utwardzona) – materiał musi być szczelnie zamknięty i chroniony przed światłem, a pomieszczenie robocze starannie wentylowane. Nie ma możliwości użycia więcej niż jednego koloru lub materiału jednocześnie, a po zakończonym drukowaniu element musi zostać oczyszczony z nieutwardzonej żywicy. Sam materiał budulcowy jest też znacznie droższy niż termoplasty.

Planowane zastosowanie

Wybór technologii druku, a następnie konkretnego modelu drukarki zależy od tego, jakie efekty pragniesz uzyskać. Do najważniejszych czynników determinujących właściwości użytkowe drukowanych elementów należą:

Materiał roboczy

W użytku domowym i półprofesjonalnym można zasadniczo podzielić materiały robocze na dwie główne grupy: termoplasty (ABS, PLA) oraz żywice światłoutwardzalne.

ABS (akrylonitrylo-butadieno-styren)

Materiał termoplastyczny wykorzystywany w drukarkach FDM. Wymaga podgrzewanego stołu roboczego oraz głowicy drukującej osiągającej temperaturę co najmniej 240ºC. Powstaje on na bazie ropy naftowej, co jest przyczyną wydzielania się potencjalnie szkodliwych oparów podczas drukowania. Jest twardszy i bardziej odporny na wysoką temperaturę niż PLA, a także nadaje się do późniejszej obróbki (na przykład szlifowania lub wywiercania otworów). Jest jednak również bardziej kurczliwy, co wpływa negatywnie na precyzyjność odwzorowania projektu.

PLA (polilaktyd)

Materiał termoplastyczny wykorzystywany w drukarkach FDM. Jest wytwarzany z naturalnych surowców, na przykład mączki kukurydzianej. Jest biodegradowalny i bezpieczny w użytkowaniu (można drukować w pomieszczeniach, w których przebywają ludzie lub zwierzęta). Jest gładszy i bardziej błyszczący niż ABS, a wybór kolorów jest szerszy. Trudniejsze jest jednak usuwanie podpór, dlatego zawsze muszą one zostać umieszczone w starannie zaplanowanych miejscach.

Żywice światłoutwardzalne

Materiał wykorzystywany w drukarkach typu SLA. Ze względu na wysoką toksyczność i nieprzyjemny zapach, żywice światłoutwardzalne muszą być przechowywane w szczelnych opakowaniach, a proces drukowania powinien być przeprowadzany w dobrze wentylowanym pomieszczeniu. Zaletą tego materiału jest możliwość drukowania niezwykle precyzyjnych elementów, również przezroczystych. Jednak z powodu wysokiej ceny i trudności związanych z eksploatacją, drukarki SLA są rzadziej wykorzystywane w warunkach domowych.

Ilość głowic

W przypadku druku wykorzystującego technologię FDM możliwe jest korzystanie z więcej niż jednego materiału lub jednocześnie. Do tego celu potrzebna jest drukarka wyposażona w dwie głowice drukujące. Jest to droższe rozwiązanie, ale daje dużo możliwości: można na przykład wydrukować model w dwóch kolorach lub stworzyć rozpuszczalne w wodzie podpory. Minusem jest wydłużenie czasu pracy, a w przypadku korzystania z filamentu podporowego rozpuszczalnego w wodzie – także wysoka cena materiału.

Wielkość obszaru roboczego

Standardem są obecnie drukarki z obszarem roboczym, którego obszar roboczy oscyluje w okolicach 20 centymetrów w każdym z wymiarów. Dostępne są również drukarki wielkoformatowe, jednak ze względu na pojawiające się problemy związane z kurczeniem materiału i kontrolowaniem temperatury nie są one tak popularne, jak mniejsze modele.

Popularne modele

Wybór drukarek 3D jest ogromny, dlatego nie sposób umieścić wszystkich dobrych rozwiązań w jednym miejscu. Tu znajdziesz kilka najpopularniejszych modeli do domu lub firmy.

Drukarki domowe

Niedrogie modele, które świetnie sprawdzą się do hobbystycznego drukowania w domu.

Monkeyfab Spire (cena ok. 4900 złotych)

Cechuje się wysoką jakością wydruku i szczegółowym odwzorowaniem detali. Nadaje się do wykorzystania jako drukarka domowa dla wymagających użytkowników lub jako drukarka firmowa albo pomoc dydaktyczna. Drukuje elementy o maksymalnej średnicy 15 cm i wysokości do 17 cm.

Prusa i3 MK2 (cena ok. 4500 złotych)

Czeska drukarka open source. Można ją nabyć zarówno w wersji do samodzielnego montażu, jak i już zmontowaną.

UP Mini 2 (cena ok. 3000 złotych)

Doskonały wybór dla użytkowników, którzy potrzebują drukować niewielkie elementy (do 12 cm w każdej osi). Drukarka posiada moduł WiFi, zamkniętą komorę roboczą i wbudowany filtr HEPA.

Anet E10 (cena ok. 1800 złotych)

Niskobudżetowa drukarka 3D. Zaletą jest atrakcyjna cena oraz duży obszar roboczy umożliwiający drukowanie elementów o wymiarach do 30x27x22 cm.

Drukarki do firmy

Te modele sprawdzą się do drukowania projektów i modeli w Twojej firmie.

CraftBot XL (cena ok. 10 000 złotych)

Drukarka o obszarze roboczym 30x20x44 cm. Doskonale nadaje się do drukowania z materiałów o niskiej kurczliwości, na przykład PLA.

HBot F300 (cena ok. 27 000 złotych)

Wyposażona w zamkniętą komorę roboczą oraz układ sterujący. Atrakcyjne i popularne urządzenia, które jest intuicyjne w obsłudze i posiada rozsądny stosunek ceny do jakości.

MakerBot Replicator Z18 (cena ok. 40 000 złotych)

Urządzenie dla wymagających. Posiada duży obszar roboczy o wielkości 30x30x45 cm, zamkniętą i podgrzewaną komorę roboczą oraz profesjonalne, intuicyjne oprogramowanie. Jedynym minusem jest brak możliwości drukowania z innych tworzyw niż PLA.

Wydruk próbny

Jeżeli wciąż masz wątpliwości, jaki model wybrać, najlepszą opcją będzie zamówienie próbnych wydruków z drukarek, których kupno bierzesz pod uwagę. Taką możliwość, często nawet bezpłatnie, oferuje wielu producentów. Dzięki próbnemu wydrukowi szybko zweryfikujesz, czy dany model spełni Twoje oczekiwania.

  Wersja skrócona: Rozpoczynając swoją przygodę z drukarkami 3D zmuszeni będziemy dokonać wyboru swojego pierwszego urządzenia. Tutaj jednak zazwyczaj pojawia się wyzwanie podobne do tych, z jakimi musimy się zmierzyć zaopatrując się w niemalże dowolny sprzęt. Jest to mianowicie brak wiedzy co do tego, czym należy się kierować wybierając model dla siebie. W tym wpisie postaramy się Wam przybliżyć tę tematykę.

Jaki materiał?

Jedno z absolutnie podstawowych pytań, jakie musimy sobie zadać dotyczy materiału, czyli tzw. filamentu z którego chcemy korzystać drukując zaprojektowane przez nas przedmioty. Jeżeli mają to być przedmioty duże, o dużej tolerancji co do wymiaru, ale niskich odchyłkach, mające bardziej wartość wizualną, niż użytkową, a przy tym wykonywane w warunkach domowych, dobrym wyborem będzie filament typu PLA. W odwrotnym przypadku lepiej będzie, jeżeli wybrana przez Was drukarka 3D będzie korzystać z filamentu ABS. Oprócz tego popularne są także materiały PETG, HIPS oraz Rubber.

Zastosowanie

Inną kwestią, którą należy podnieść wybierając drukarkę 3D jest cel jej użytkowania, różniący się zasadniczo pomiędzy użytkiem domowym, a profesjonalnym. W przypadku komercyjnym każda oszczędność prędzej czy później w wyraźny sposób się na nas odbije – czy to na niezawodności, czy też na jakości wydrukowanych obiektów. Jeżeli jednak kupujemy naszą drukarkę 3D z myślą o zabawie tym tematem, można już sobie pozwolić na pewne ustępstwa.

Polecane drukarki 3D

• Creality Ender-3
• Anet A8

Na co jeszcze zwracać uwagę podczas kupna własnej drukarki 3D?

Dobrze jest, aby zakupiony przez nas sprzęt fabrycznie obsługiwał najpopularniejsze formaty plików z projektami. Ponadto ze względu na specyfikę technologii druku 3D warto się upewnić, że wybrany model posiada opcję automatycznego generowania podpór. Od strony komfortu użytkowania, użytkownicy z pewnością docenią możliwość obsługi z poziomu ewentualnego panelu dotykowego LCD. Z punktu widzenia użytkownika bardzo wygodnym rozwiązaniem jest również możliwość korzystania z internetowego repozytorium gotowych do pobrania i wydruku modeli.

Jak widać, wybór drukarki 3D wcale nie musi być tak prostą sprawą, jak niektórym może się wydawać. Tym bardziej, jeżeli chcemy uwzględnić możliwie dużą liczbę czynników, w tym także i możliwie najwyższą jakość połączoną z niezawodnością i efektywnością. Różne rodzaje drukarek 3D pozwolą na idealne dopasowanie ich do naszych preferencji.