Procesul de imprimare traditional poate fi explicat destul de simplu: o imagine 2D de pe calculator este „copiata” pe o coala de hartie folosind cerneala, toner (tehnologia Laser) sau un procedeu termic de incalzire a unui strat de material sensibil la caldura de pe suprafata de imprimare.
Tehnologia imprimantelor 3D, aparuta de aproximativ 10 ani, reuseste sa faca pasul de la 2D la spatiul tridimensional, rezultatul fiind obiecte 3D ce pot fi folosite in diverse situatii, de la hobby la aplicatii industriale. Despre imprimantelele 3D se spune ca vor revolutiona sistemele de productie traditionale, permitand practic oricarei persoane sa-si imprimele propriile obiecte 3D, piese de schimb sau chiar organe, daca ne gandim la experimentele care au loc pentru a rezolva problema transplantului de organe.
Pana cand aceastea vor deveni realitate voi vorbi despre imprimantele 3D de birou, pentru uz amator sau in companii mici. Exista si imprimante 3D industriale de capacitate mare, insa acestea nu vor face obiectul articolului de fata, fiind greu de gasit si bineinteles foarte scumpe. Tehnologia imprimarii 3D este inca la inceput, deci pretul reprezinta probabil ce mai mare impediment in clipa de fata pentru cineva care este interesat de acest subiect. Pragul de intrare scade de an la an insa, pe masura ce creste cererea si se diversifica oferta.
Ce sunt si cum functioneaza imprimantele 3D
Spre deosebire de imprimantele 2D traditionale care folosesc doua consumabile importante: mediul de imprimare (hartia) si substanta imprimata (cerneala, tonner etc) in cazul imprimantelor 3D discutam doar despre materialul din care este construit obiectul 3D final.
In cazul modelelor FDM este vorba de plastic ce este incalzit, topit si asezat in straturi pe platforma de imprimare, folosind un model digital tridimensional. A doua modalitate de compunere a modelului 3D este intarirea unui material fotosensibil folosind raze ultraviolete. Procesul se numeste stereolitografie si implica un rezervor plin de lichid fotosensibil. Pentru imprimarea de obiecte din materiale mai dure, inclusiv metale, se folosesc imprimante 3D SLS, care topesc o pulbere fina folosind raze laser.
Indiferent de procesul de imprimare discutam intotdeauna despre compunerea obiectului final strat cu strat. Procesul este lent, durand cel putin cateva ore pentru un obiect de complexitate medie. In niciun caz nu vorbim de imprimare rapida in cateva secunde, cum se intampla in cazul unei imprimante traditionale.
 |
| Vezi modele de imprimante 3D |
La ce foloseste o imprimanta 3D?
Daca punem costul in balanta imprimarii 3D a unui obiect obisnuit vs achizitie de cele mai multe ori vom ajunge la concluzia ca cel mai ieftin este sa cumparam produsul direct din magazin sau sa-l comandam online. Mai sunt multi pasi de parcurs pana cand va fi mai ieftin sa imprimam o farfurie de plastic, deci avantajele imprimarii 3D sunt momentan cu totul altele.
Am incercat sa pun mai jos o lista cu cateva situatii in care o imprimanta 3D te poate ajuta sa salvezi timp si bani:
- Realizarea de prototipuri – pentru creatorii de produse este important sa poata pipai obiectul imaginatiei, lucru imposibil in cazul obiectelor virtual, indiferent cat de bun este programul de proiectare 3D pe care il folosesti. Un obiect 3D fizic iti permite sa-l intorci pe toate partile, sa il folosesti ca pe un produs final, fiind mai usor sa-i gasesti neajunsurile inainte de a intra in faza finala de productie. Alternativa este de realizare a unei matrite pentru fiecare versiune de produs, un proces mult mai lent si mai costisitor. Imprimarea 3D in acest caz poate reduce semnificativ durata unui proces de productie, in special costurile cu proiectarea si testarea.
- Piese de schimb – plasticul este un material foarte des folosit in produsele pe care le cumparam datorita pretului scazut si a usurintei cu care poate fi usor prelucrat, insa are neajunsul ca se sparge si rupe foarte usor. Imprimarea de piese de schimb iti permite sa prelungesti viata produselor din jurul tau, perfect functionale daca nu s-ar fi rupt piesa aceea mica pe care nu o gasesti nicaieri de vanzare. Pe langa economia de bani vorbim si de protectia mediului inconjurator, reducand numarul de deseuri.
- Hobby – gandeste-te la satisfactia de a imprima jucarii unice pentru cei mici sau la a-ti produce singur suporturi, carcase de telefon, obiecte de decoratiune sau cate si mai cate. Rezultatele vor fi limitate doar de imaginatia ta.
- Educatie – imprimantele 3D incep sa patrunda si in salile de clasa si laboratoare, unde elevii si studentii pot realiza in clasa proiecte complexe care altfel ar fi necesitat echipament costisitor.
Pe viitor ma astept ca procesele de imprimante 3D sa acapareze si domenii precum medicina (proteze dentare foarte exacte de exemplu, imprimarea de organe samd), protectia mediului inconjurator, inginerie spatiala, fashion, arta, productia de bijuterii sau in industria auto. Productia unui obiect prin apasarea unui singur buton are sansa de a revolutiona modul de fabricare a multor tipuri de produse.
Cele mai importante caracteristici
Probabil nu trebuie sa te conving de utilitatea unei imprimante 3D, fiind vorba de un tip de produs inca foarte specializat. Daca ai ajuns in acest articol presupun ca esti deja intresat si vrei doar sa stii care sunt specificatiile de urmarit atunci cand alegi un astfel de produs. Nu voi mai lungi vorba si voi trece direct la cele mai importante caracteristici:
Tehnologia de imprimare – in clipa de fata exista trei tehnologii principale in ceea ce priveste modalitatea de creare a obiectelor 3D, fiecare cu avantajele si dezavantajele ei. Le voi enumera pe scurt pe fiecare in parte:
- FDM (Fused Deposition Modeling) – o duza incalzeste si apoi aplica in straturi material plastic derulat de pe una sau mai multe role. Consumabilele sunt relativ accesibile si disponibile in mai multe culori.
- Stereolitografie – una sau mai multe raze de lumina ultravioleta sunt folosite pentru a lovi cu precizie materialul lichid din cuva de imprimare. Aceste rasini se intaresc in straturi, rezultand un obiect 3D cu o calitate mai buna a finisarii.
- SLS (Selective Laser Sintering) – similar cu stereo-litografia, procedeul SLS foloseste unde LASER care intaresc praful fin din cuva de imprimare. Este momentan singurul procedeu ce permite imprimarea folosind metale.
Pentru uz casnic cele mai accesibile si raspandite imprimate 3D sunt cele cu tehnologie FDM.
Materialul folosit pentru imprimare – materia prima folosita pentru imprimarea obiectelor 3D este relativ variata, insa cele mai raspandite materiale sunt cele plastice, adica nylon, PLA (Poly Lactic Acid), ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), insa in functie de model si tehnologia imprimarii putem vorbi si de rasini, material lemnos (lemn reciclat amestecat cu polimeri), HIPS (o varianta de polistiren) sau metal inoxidabil (amestecat cu bronz).
Tehnologiile de imprimare evolueaza destul de repere, deci noi materiale compatibile sunt adaugate in fiecare an. Pe langa substanta in sine in cazul consumabilelor livrate pe role mai conteaza si diametrul firului. Acesta trebuie sa fie compatibile cu duzele de imprimare ale extruderului.
Volumul si aria de imprimare – un alt neajuns important al imprimantelor 3D actuale il reprezinta volumul redus al zonei de imprimare. Asta inseamna ca in cel mai bun caz vei putea crea obiecte cu latura de 20 – 30 cm in cazul imprimantelor 3D hobby. Modelele industriale ofera volume mai generoase, la un cost pe masura bineinteles. Volumul maxim de imprimare este exprimat in latime x adancime x inaltime, cu valori in centimetri sau milimetri.
Viteza de imprimare – o alta specificatie importanta este viteza de imprimare. Aceasta depinde nu doar de capacitatea masinii de a incalzi si plasa filamentul de plastic pe suprafata obiectului ci si de complexitatea acestuia (numarul de straturi, colturi, linii si detalii geometrice). Asteapta-te la cel putin cateva zeci de minute pentru obiectele de complexitate si dimensiuni scazute. Viteza este exprimata in milimetri de material liniar pe secunda.
Rezolutia – calitatea obiectului final este influentata de numarul de straturi din care este compus si de grosimea acestora. Un obiect cu rezolutie mica va arata ca un joc 3D de la inceputul calculatoarelor, adica destul de pixelat. Cu cat crestem rezolutia obiectele rezultate vor avea margini mai fine la atingere, insa si viteza de imprimare scade considerabil.
Extruderul – este ansamblul format din duza de topire, motorul care forteaza filamentul prin duza, un senzor de temperatura si sistemul de racire. O imprimanta 3D cu mai multe extrudere va imprima mai rapid si permite folosirea de materiale cu culori diferite in acelasi timp.
Conectivitate – majoritatea modelelor se conecteaza prin USB la calculator, insa exista si modele care pot fi accesate prin retea (cu fir Ethernet, sau WiFi). Optional exista si modele cu slot de card SD care nu necesita prezenta unui calculator in procesul de imprimare.
Display LCD – atunci cand ai foarte multe ore de asteptate un ecran LCD care iti afiseaza statusul curent al aparatului este chiar o idee buna.
Camera video – este folosita pentru supraveghere de la distanta a procesului de imprimare, care poate dura ore in sir, deci daca imprimarea are loc departe de biroul de unde lucrezi o astfel de facilitate iti permite sa monitorizezi evolutia obiectului ca si cum ai urmari un webcam live.
Daca imprimarea se face in aceeasi camera atunci cred ca este suficienta optiunea de iluminare a interiorului imprimante, fix ca la un cuptor electric, pentru a urmari cu usurinta progresul realizat de imprimanta.
Recunoasterea automata a materialului – in cazul modelelor compatibile cu mai multe tipuri de materiale de imprimare este importanta functia de recunoastere automata a tipului rolei conectata la extruder pentru calibrarea automata a aparatului in functie de caracteristicile materialului.
Software-ul de comanda – este o componenta foarte importanta a imprimantei din punctul meu de vedere. Usurinta utilizarii programului de control al imprimantei este foarte importanta pentru ca discutam de obicei de o complexitate a procesului mai ridicata decat cea a imprimarii pe hartie. In plus greselile la comenzile date de tine vor putea fi observate uneori dupa ore intregi de imprimare, cand deja vei fi consumat mult material si timp pretios.
Pe langa usurinta utilizarii va mai trebuie sa te uiti la compatibilitatea cu diverse formate de fisiere pentru obiecte 3D si la librariile gratuite de unde poti descarca tu singur modele pe care le vei imprima ulterior. Initial cred ca vei dori sa imprimi obiecte create de altii, procesul de realizare a unui obiect 3D nefiind atat de simplu ca atunci cand creezi un document Office, necesitand cateva cunostinte in plus.
Kit sau produs deja asamblat – o ultima mentiune este ca in cazul acestui tip de produs este posibila de multe ori achizitia sub forma de kit ce necesita asamblare inainte de utilizare. Avantajul este de obicei pretul de achizitie si bineinteles flexibilitatea alegerii anumitor componente astfel incat sa obtii un produs cu caracteristicile de performanta vizate.
Cateva modele recomandate de imprimante 3D:
- Seria XYZprinting Vinci – filament 1.75mm, strat cu grosime 100-350 microni, 1 cap de printare, materiale PLA, volum printare intre 12 x 12 x 12 cm si 20 x 20 x 20 cm;
- Seria Anycubic – modele cu tehnologie de printare DLP, SLA sau FDM, spatiu maxim de imprimare 375 x 355 mm;
- Seria Craftbot de la Craftunique – viteza de imprimare 200 mm/s, filament 1.75mm, dimensiuni obiect 25 x 20 x 20 cm;
- Seria Ultimaker – viteza de imprimare 300 mm/s, 2 capete de printare, extruder 0.4mm, auto calibrare.
Sper ca am reusit sa acopar cele mai importante aspecte legate de imprimantele 3D. Cum am mentionat deja, tehnologia este inca in fasa, deci asteapta-te ca in urmatorii ani sa vedem o evolutie rapid in zona costurilor, dimensiunilor, viteza de imprimare si rezolutie a finisajelor obiectelor 3D. S-ar putea ca in 10-20 de ani sa vorbim despre imprimante 3D ca despre simple electrocasnice.
