čtvrtek 14. listopadu 2013

Máme vlastní 3D tiskárnu!

Na konferenci LinuxAlt na podzim loňského roku jsem navštívil velmi zajímavou přednášku o 3D tiskárnách, kterou vedl +Miro Hrončok. Velmi poutavě až nadšeně tam vyprávěl o tom, jak na FIT ČVUT v Laboratoři 3D tisku tiskárny RepRap staví, ladí, jak pro ně vytvářejí 3D objekty, jak je tisknou a jaká je to prostě neuvěřitelná paráda.

Miro Hrončok na chodbě LinuxAltu 2013
To nadšení z 3D tisku přenesl Miro i na mě, takže když na jaře tohoto roku spolupracovník/kamarád +Jaroslav Gajdošík zmínil, že by si chtěl postavit frézku, tak jsem mu pod dojmem z přednášky, i s pocitem, že Arduino patří všude (tiskárny RepRap mají srdce v podstatě z Arduina), řekl: "a proč si nepostavíme rovnou 3D tiskárnu?"

No a Jarda se do toho pustil a během chvíle vytesal naši 3D RepRap Air tiskárnu ze dřeva! Lidé ji většinou staví ze železa nebo plastu, ale Jarda má asi rád dřevo, a tak vyrobil kostru z materiálu, který je dost pevný, jednoduše dostupný a přitom výborně opracovatelný.

dřevěná kostra naší RepRap Air tiskárny 12.4.2013
Na Ebay jsme objednali motory, trysky, plastové díly a elektroniku z různých koutů světa (asi jako když Kapitán Nemo stavěl svou tajnou ponorku). Motory, tavicí tryska a další mechanické věci postupně přišly a nakonec dorazila i krabička se stavebnicí elektroniky (Sanguinololu). Do toho jsem se zase pustil já.


Po pár dnech poctivého pájení podle podrobných návodů se mi povedlo elektroniku zkompletovat a oživit (na fotce chybí ve velké patici procesor, jinak je to komplet).


No a po dalších dnech pokusů a ladění začala tisková hlava s tavením a tryskou o průměru 0,4 mm opravdu jezdit všemi směry (ano, všechny motory jsem měl naopak a musel jsem jejich konektory přepájet, a nakonec jsem musel i hackovat nějaké konstanty ve firmware Sanguinololu, protože jsme dali jeden end-stop na rozumnější stranu než autor toho firmware).

Pak jsme objednali prvních 900 gramů plastové struny z ABS o průměru 3 mm (po dlouhém vybírání padla volba na neutrální šedou barvu) a začali zkoušet vytisknout první výrobek.

21.5.2013 - první výtisky/zmetky
Začátky byly opravdu krušné. Nejhorší je, že se tištěný výrobek při chládnutí postupně smršťuje, tím se mu zvedají rohy od podložky, tím pádem se od ní odlepí a je po tisku. Zkoušeli jsme kde-co, tisnout na různé lepicí pásky a tak, ale pořád se nám nedařilo a zmetky se vršily do stohů, asi jako když Wall-E uklízel bordel ve městě.

4.6.2013 - úspěch na lepicí pásce a skle
Nakonec se nám začalo celkem dařit tisknout předměty s malou základnou, kolem které jsme ještě nechali natisknout široký okraj, tzv. brim (ve Slic3ru). Cokoliv většího se ale téměř vždy odlepilo, což bylo mimořádně frustrující. Začali jsme tušit, že bez vyhřívané podložky to nepůjde.

6.6.2013 - dráček na obkladačce
Z Číny chodí zboží 3 a více týdnů, takže jsme měli čas zkoušet další podkladní materiály, různé teploty tisku (ABS plast se vytlačuje z trysky teplotou kolem 230 ℃) a sem tam se dostavil i docela pěkný výtisk, viz třeba ten dráček nebo co to je (3D modely všeho možného i nemožného najdete na Thingiverse i jinde).


19. června konečně dorazila vytápěcí podložka (je to v podstatě jen plošný spoj do zkratu, který má odpor asi 1,3 ohmu, takže při 12 voltech topí přes 100 watty a rozžhaví se na více než 100 ℃), dokonce s uraženým rožkem (proto ji mám vyfocenou, reklamoval jsem to).

A začalo další kolo pokusů, neboť ani podložka není všespásná. Jeden z problémů byl, že ne každý dnešní PC ATX zdroj ochotně dává 15 ampér na 12 V větvi. Poté, co jsme odpálili úplně nový zdroj, nám naštěstí +Kamil K půjčil nějaký starší, který už cosi vydrží. Další zajímavý problém je, že ani těch 100 W nevyhřeje podložku na potřebných 110 ℃ - prostě se teplo rozuteče do místnosti a teplota podložky se potácí někde kolem 80-90 ℃. I tohle jsme ošidili (podložku při roztápění přikrýváme takovým "kabátkem" z alobalu, aby teplo neutíkalo do prostoru).

No a nakonec jsme byli opět na začátku: co dát na tu rozžhavenou podložku, aby se na tom plast udržel. Tiskneme na sklo (asi 4 mm silné), a na tom se plast udržet nechce. Zkoušeli jsme odmašťovat, to trošku pomohlo, ale zas jen někdy... Peklo s odlepenými (a tedy zničenými) téměř hotovými výtisky pokračovalo...

A pak, po studiu mnoha zdrojů a po měsících zkoušení všeho možného i nemožného na to Jarda konečně přišel! Stačilo rozpustit některé z nepovedených výtisků v acetonu a výsledným roztokem (o hustotě řekněme neředěné malířské barvy) natřít sklo. Tato hmota během minuty vyschne a vytvoří plastový film na skle nesmírně pevně přilepený. Když se potom rozehřeje podložka nad 80 ℃ a tryska začne tlačit roztavený plast, perfektně se sleje s tím rozetřeným a drží jak čert! Výsledný výtisk je zespoda úžasně jednolitý a hladký (pokud tedy má člověk podložku přesně vodorovně s pohybem hlavy a sklo není nijak prohnuté).

ukázka vytištěné krabičky 17.8.2013
Takže nakonec jsme to myslím docela slušně porazili (aspoň co se týče podložky a přilnavosti k ní) a teď tiskneme věci jako na běžícím pásu. Díky této 3D tiskárně mé elektronické výrobky konečně mají krabičky a já jsem tak moc spokojen. Akorát Jarda už zas přemýšlí nad tou frézkou... :-)


6 komentářů:

  1. Neuvěřitelné, dávám palec nahoru, klobouk dolů a všechny ty věci co vyjadřují nejhlubší respekt :)

    OdpovědětSmazat
    Odpovědi
    1. Díky, a nebojte se vzít si z toho inspiraci. S pilkou na dřevo a trochou peněz se to dá! :-)

      Smazat
    2. Taky smekám. Kolik vás to celkem stálo (přibližně)? I bez přednášky se mi to zdá jako neuvěřitelná paráda. :-)

      Smazat
    3. Výslednou cenu silně ovlivňuje to, jak moc si člověk cení vlastního času. Z toho mého článku to možná není úplně jasně vidět, ale jsou za tím desítky, ba spíš stovky hodin práce. Samotný materiál se s rezervou vejde do deseti tisíc Kč, ale jak říkám, přetavit pytlík součástek a dřevěnou desku do fungující tiskárny je netriviální úkol :-)
      Dobré je, že když má člověk první RepRap funkční, tak další kusy už může tisknout sám, takže bychom teď mohli/měli začít generovat tiskárny pro své okolí :-)

      Smazat
    4. Z článku samotného to vidět opravdu moc není, ale když se nad tím člověk zamyslí je mu to jasné...
      Děkuji za rychlou odpověď.

      Smazat
  2. Myslím, že je otázkou času, kdy se třeba GIS materiály budou tisknou velkoformátově v 3D. Tvůj výtvor je naprostá pecka!

    OdpovědětSmazat