Druk 3D, kilka słów po dwóch miesiącach

No właśnie - informatyka to, czy elektronika? Ale że sprzęt, niech będzie tutaj.

Jak większość osób wie, Fundacja Prowadnica od dwóch miesięcy (no, prawie dwóch) posiada drukarkę 3D. Tematyka druku 3D nie jest zbyt popularna wśród niewidomych - i to z racji cen, i trudności. Dlatego uznałem, że troszkę o tym opowiem i chętnie odpowiem na pytania dotyczące samodzielnej obsługi takiego sprzętu.
Streszczenie wpisu i ewentualnej dyskusji: da się, ale nie jest to takie proste.

Droga od komputera do wydruku składa się z kilku etapów, tu o nich po krótce.

1. Model
W pierwszej kolejności trzeba przygotować model. Z perspektywy osób niewidomych mamy do dyspozycji szereg języków skryptowych, różniących się składnią, ale idea jest taka sama.
Korzystając ze znanych z programowania funkcji, pętli, warunków i podobnych piszemy skrypt składający nasz model z sześcianów, kul, walców i innych brył.
Metoda ta jest lepsza i gorsza, niż się wydaje.
Gorsza, bo wiadomo, że zaprojektowanie w ten sposób odwzorowania złożonej rzeźby jest prawie niemożliwe, a w najlepszym wypadku bardzo trudne.
Lepsza, bo jeśli ma się trochę wyobraźni stereometrycznej i zna kilkanaście wzorów, a przy tym pamięta się, co to jest sinus, można naprawdę sporo więcej, niż się wydaje - projektowałem całkiem złożone sprawy.

Jest też dużo, bardzo dużo gotowych, wykonanych przez innych projektów czekających w sieci.


2. Slicer
Kiedy już napiszemy i skompilujemy nasz kod lub pozyskamy inny projekt, należy go przygotować do wydruku. W tym celu należy w tzw. "Slicerze" zamienić projekt stereometryczny na instrukcje do drukarki. Dobieramy tu ułożenie elementów, parametry takie jak grubości warstw wydruku, prędkości, ustawienia prasowania, podpór i masę innych, technicznych parametrów.
Testowałem kilka slicerów, większość jest dość dostępna, choć bez obiektówki się nie obejdzie nigdzie.
Generalnie tu potrzeba nieco wiedzy, ale wiele artykułów jest w sieci, plus metoda prób i błędów.


3. Obsługa drukarki
Większość lepszych drukarek posiada port USB. Dodając do tego otwartoźródłowe oprogramowanie Octoprint, cała zabawa polegała u mnie na podłączeniu drukarki do mikrokomputera Raspberry Pi z zainstalowanym Octoprintem i, gotowe, wszystko w pełni dostępne od wydruków, przez podgląd danych technicznych i temperatur, po kalibracje.
Teraz wystarczy wejść na odpowiednią stronę Internetową z przeglądarki, wysłać gotowy plik druku (GCode) i wcisnąć przycisk "Print".


4. Kilka słów o obsłudze i serwisie
Tego też się uczę i błędy popełniam, ale kilka informacji.
O drukarkę 3D trzeba dbać bardziej, niż o jakikolwiek inny posiadany przeze mnie sprzęt.
Podczas wydruku musi być jej ciepło, z niską wilgotnością. Otwarcie drzwi podczas wydruku potrafi go nieodwracalnie uszkodzić, nie wspominając nawet o przeciągach.
Sama konserwacja też jest trudna. Po każdej sesji druków należy oczyścić stół, najpierw mechanicznie, tj. odkleić wszystkie nitki materiału, potem chemicznie. My używamy do czyszczenia stołu izopropanolu.
Trzeba też regularnie oczyszczać dyszę i extruder. Można to robić zależnie od filamentu na przykład acetonem.
Czasem się zdarzy (a u nas było nie raz, i nie dwa, normalna rzecz), że się zatka dysza lub cały extruder. Wtedy najlepszym rozwiązaniem jest rozgrzanie jej do temperatury topnienia materiału (zwykle ok. 220 stopni Celsjusza) i delikatne usunięcie go igłą. Fajna zabawa z wysoką temperaturą w tle.

No i jest jeszcze jedna sprawa, o której warto wspomnieć. Drukarka 3D to wybitnie delikatne urządzenie, które musi być idealnie skalibrowane. Odchylenie dyszy o pół milimetra może dać ekstremalnie złe wydruki, a nawet uszkodzić samą drukarkę. Więc jeśli przyjdzie wam kiedyś pracować z tym sprzętem, naprawdę dotykajcie go opuszkami palców tak lekko, jak to tylko możliwe.

Jeśli macie jakieś pytania, czy to techniczne, czy z ciekawości, chętnie odpowiem, bo informacji o bezwzrokowym druku 3D w sieci jest jak na lekarstwo.

Jeszcze kilka technicznych słów o projektowaniu, bo to najtrudniejsza część. Wyobraźmy sobie projekt linijki.
Stworzyliśmy linijkę, która z jednej strony posiada co pół centymetra krótszą, a co centymetr dłuższą linię. Dodatkowo linia co 5 centymetrów ma kropkę.
Z drugiej strony krótszymi i cieńszymi liniami oznaczyliśmy odległość co milimetr, dłuższy jest centymetr. Centymetry do tego oznaczamy wycięciem, by łatwiej było je odmierzyć.
Jak to wygląda technicznie?
Sama linijka jest prostopadłościanem, na którym ustawiane są prostopadłościany znaczników linii, a także wycinane są prostopadłościany otworów.
Co 5 cm umieszczamy walec (kropkę).

Linijkę tę napisałem w języku OpenScad. Tworzą ją dwie funkcje: jedna znakująca, druga wycinająca.
Stworzyłem też zmienne, by manipulować wymiarami poszczególnych elementów, bo wcale pierwsza wersja nie była tak fajna i musieliśmy się pobawić.
Tak więc poniżej nieco kodu dla technicznych użytkowników, myślę, że da się mniej-więcej na oko załapać, w czym rzecz.


depth=18;
height=2.5;
mark_width = 1;
mark_depth = 4;
dot_radius=0.5;
dot_height=1;
mark_height = 1;
space_depth = 1;
space_width = 0.4;

module rulerBase(length) {
union() {
cube([depth, length, height]);
eps=0.1;
for( i = [1:length-1]) {
sh=((i%5==0)?mark_depth:space_depth)*((i%10==0)?2:1);
translate([depth-sh, i, height-eps]) cube([sh, space_width, mark_height+eps]);
if(i % 5 == 0) {
md=mark_depth*((i%10==0)?2:1);
translate([0, i, height-eps]) cube([md, mark_width, mark_height+eps]);
if(i % 50 == 0) {
translate([md-dot_radius, i+dot_radius, height+mark_height-eps]) cylinder(h=dot_height+eps, r=dot_radius, center=true);
}
}
}
}
}

module ruler(length) {
difference() {
rulerBase(length);
for( i = [1:length-1]) {
if(i % 5 == 0) {
//translate([0, i, 0]) cube([space_depth, space_width, mark_height]);
sh=space_depth;// * ((i%10==0)?3:1);
translate([0, i, 0]) cube([space_depth, mark_width, height+mark_height+dot_height]);
//translate([depth-sh, i, 0]) cube([sh, space_width, height+mark_height+dot_height]);
}
}
}
}

translate([-depth/2, -200/2, (height+mark_height)/-2]) ruler(200);

Ale fajny ten Open Scad. Ciekawe jak bardzo linijka ktra sobie wyobrazilem po przeczytaniu kodu rozni sie od tej w rzeczywistosci

To może kiedyś jakiś szerszy podcast?

Spróbuję w przerwie świątecznej po prostu puścić na żywo krótki wydruk i pokazać cały proces. Ale nie obiecuję, zobaczymy, jak z czasem.

Na moim blogu obiecana prezentacja. :)

https://szaraprzystan.pl/2021/12/25/drukujemy-kostke-czyli-prezentacja-drukarki-3d/

Wiecie, że to już sporo ponad pół roku?

Przetestowaliśmy bardzo szeroką gamę materiałów, w tym PLA, ABS, PET, ASA, materiały domieszkowane mosiądzem, Nylon, szkło akrylowe i drewno.

Na razie obserwacje pokrywają się z tym, co mówiłem w pierwszym wpisie. Da się zrobić z drukarką po niewidomemu 95% prac, od puszczania druków i podstawowego czyszczenia, przez typowe serwisowanie, po wymianę dyszy.
To, co prawdopodobnie jest dla nas nieosiągalne lub przynajmniej bardzo trudne, to zaawansowane wymiany bloku grzejnego, grzałki i podobne wybitnie techniczne kwestie.

A guma też wchodzi w skład?

Tak, umknęło mi, guma też.

Od kilku dni jesteśmy w posiadaniu, obecnie testowanej, Prusa I3 MMU2S.
Ta drukarka pozwala na wykonywanie modeli z pięciu materiałów jednocześnie. Ma to kilka zastosowań.
Po pierwsze, pozwala drukować z wielu kolorów.
Po drugie, z podporami rozpuszczalnymi np. w wodzie.

Na razie raczej ciekawostka, ale kto wie, może kiedyś coś więcej.
Firma Faetus stworzyła nowy hotend do drukarek 3d, a właściwie dwa hotendy oznaczone Dragon i DragonFly.
Hotendy te, czyli część podgrzewająca filament, są zgodne z używanymi przez nas E3D, a więc może kiedyś będziemy mogli finansowo się skusić na ich przetestowanie. To, co zwraca szczególną uwagę, to bardzo wiele udogodnień, z których całkiem przypadkowo mogą skorzystać osoby niewidome.
Pierwsza na liście jest znacznie prostsza wymiana dyszy. Według opisów i recenzji, robi się to jedną ręką, z użyciem zwykłego klucza. Dla widzących to ogromna oszczędność czasu, dla nas udostępnienie najtrudniejszego punktu obsługi drukarki.
Przy okazji dzięki rezygnacji z rurki PTFE, nie może w niej się clogować materiał. Hotend wykonany jest z tytanu, a usunięcie nadmiaru filamentu można wykonywać, wsuwając do niego igłę i przepychając materiał, bez ryzykowania uszkodzenia teflonu.
Cena tej zabawki to obecnie ok. 1500 zł.

A sama drukarka jest duża?

Do Fundacji trafiła ostatnio nowa drukarka 3d, tego samego producenta, ale innej serii. Drukarka nazywa się Prusa Mini+. Jej koszt jest ponad dwa razy mniejszy od MK3S+, wynosi 2800 zł.
Drukarka jest ogólnie nieco uboższą wersją. Przede wszystkim, jak wskazuje jej nazwa, ma mniejsze pole robocze, wynosi ono jedynie 18 x 18 x 18 cm, czyli objętościowo jedynie 52% pola MK3S+.
Drukarka wyposażona jest też w ekstruder typu Bowden. Ekstrudery tego typu są ogólnie mniej wydajne. Zamiast połączonego układu podawania filamentu i podgrzewania, składają się z dwóch części. Element podający filament znajduje się na ramie drukarki, zaś dysza połączona jest jedynie z częścią podgrzewającą. W praktyce oznacza to znacznie dłuższą ścieżkę filamentu, co uniemożliwia drukowanie z niektórych materiałów, które wymagają tej ścieżki jak najkrótszej, przykładem jest guma. Z drugiej strony taka konfiguracja jest dużo mniejsza, lżejsza i cichsza.
Mini+ osiąga też niższe temperatury, jej dyszę można rozgrzać maksymalnie do 280, a stół do 100 stopni Celsjusza. Pozwala to na drukowanie z takich materiałów jak PLA, ABS, ASA, PETG, ale już nie z nylonu, poliwęglanów i innych materiałów technicznych.
Kolejną różnicą jest kształt. O ile w MK3S+ filament zawieszany jest na szpuli na ramie drukarki, w Mini+ stawia się go po prostu z boku drukarki, na podstawce.

Mini+ jest też, jakby to... Mniej profesjonalna. Bardziej przypomina coś zbudowanego przez Felixa Polona, niż duże urządzenie, bo w celu redukcji kosztów zminimalizowano jej obudowanie do absolutnego minimum.

Z drugiej strony pod względem druku jakością jest bardzo zbliżona do MK3S+, bez trudu radzi sobie z takimi wyzwaniami jak plansze, tabliczki z Brajlem czy skomplikowane geometrie.

Jest też drukarką nieco nowszą, opartą o 32-bitowy procesor ARM. Pozwoliło to twórcom na wprowadzenie kilku wodotrysków. Duży, graficzny wyświetlacz, który zastąpił tekstowy z MK3S+ raczej nam się nie przyda, ale natywna obsługa Wi-Fi już jak najbardziej.
Co prawda na tę chwilę możliwości mamy dużo mniejsze, niż oferuje nam OctoPrint, ale ma się to dalej rozwijać. A zawsze można podłączyć OctoPrinta do Mini+.
Osobiście też uważam, że dźwięki interfejsu są dużo ładniejsze. :D

No i myślę, że cena sprawia, że ta drukarka może naprawdę trafić pod strzechy pasjonatów. Raczej mało kto wyda 8000 zł za MMU2S czy 6000 zł za MK3S+, ale 2800 zł za naprawdę, naprawdę niezłą drukarkę...

Chciałvym zacząć z drukowaniem 3D przez ciebie ale ciiiii

Brytyjska firma E3D przekazała nam nieodpłatnie swoje najnowsze dzieło, czyli hotend nazwany Revo Six.
Hotend to jest kluczowa część drukarki 3d, ta, w której dochodzi do roztopienia filamentu. Revo jest produktem, który zupełnym przypadkiem drastycznie zwiększył dostępność druku 3d dla osób niewidomych. Do tej pory wymiana dyszy była bardzo trudnym procesem, wymagającym pracy z bardzo wysokimi temperaturami. Trudno było też bezwzrokowo ocenić, gdzie i jak dokładnie wkręcić dyszę. W Revo robi się to na zimno, w temperaturze pokojowej, odkręcając starą dyszę palcami i wkręcając w jej miejsce nową.
Nie ma też problemu błędnego umieszczenia dyszy, po prostu błędnie umieścić się jej nie da. :)
Przy okazji charakteryzuje go znacznie poprawiona stabilność temperaturowa, zmniejszenie wycieków i ułatwione czyszczenie.
Warto wspomnieć, że E3D to ta sama firma, która produkuje fabryczne hotendy do drukarek firmy Prusa, więc mówimy tu o pełnym wsparciu i znajomości technologii. Wymiana hotendu jest niemal niezauważalna, te same ustawienia druku, pełna kompatybilność oprogramowania i tak dalej. To niewątpliwy atut, bo istnieje kilka różnych firm trzecich robiących dodatki do drukarek Prusy, ale często wymagają one używania nieoficjalnego firmware.

Niestety warto zaznaczyć, że Revo jest to dodatek powstały z myślą o drukarkach 3d z ekstruderem typu Direct, czyli już dla maszyn z wyższej półki cenowej.
Jego cena to 900 zł.

PS. Chciałbym powiedzieć o wadach, by być bezstronnym, ale po prawie miesiącu używania żadnych wad nie znalazłem jeszcze, przynajmniej w stosunku do poprzedniego modelu. Jedyne, co mogę zauważyć, to wysoka cena samego Revo i dysz do niego. No i brak kompatybilności z dyszami do starego hotendu.
Przy bardzo wysokiej cenie samej drukarki mimo wszystko przy hobbystycznym wykorzystaniu rozważyłbym, czy zyski są warte dokładania kolejnego 1000 zł.

Po pół roku nieco się zmieniło, więc krótkie streszczenie.

Po pierwsze warto odnotować fakt, że na rynku pojawił się chiński producent drukarek 3d, firma BambuLab. Drukarki te są porównywalne cenowo z Prusami, za podstawową wersję przyjdzie nam zapłacić 4000 zł, a za wersję bardziej zaawansowaną 8300 zł. Ogólnie rynek przyjął je ciepło i na grupach Facebookowych walka Bambu - Prusa zaczyna przypominać bitwy iOS - Android. Ja jednak z tymi drukarkami do czynienia nie miałem i prawdę mówiąc na ten moment nie planuję ich zakupu - są to zbyt świeże konstrukcje i na razie wciąż wychodzą problemy wieku dziecięcego. Ale jak udowodnią że są wieloletnie, kto wie co się na rynku zadzieje.

Prusa odpowiedziała kilkoma ważnymi nowościami. Po pierwsze pojawiła się ogromna drukarka Prusa XL. Drukarka posiada pole robocze o rozmiarze 36 x 36 x 36 cm, możliwość drukowania pięcioma niezależnymi narzędziami. W przeciwieństwie do większości drukarek na rynku jest także oparta na kinematyce CoreXY, co oznacza, że ekstruder porusza się w osiach X i Y. Pozwala to na nieporównywalnie większą prędkość druku.
Miałem okazję przyjrzeć się tej drukarce dość szczegółowo w marcu na targach druku 3d w Kielcach i, no cóż, jest duża. :)
Bardzo mi się marzy coś takiego w Prowadnicy, ale no jakby budżet się nie spina. Drukarka kosztuje 23000 zł.

Jednocześnie Prusa wypuściła nową wersję swojej drukarki że tak to ujmę ze średnio-zaawansowanej półki, drukarka nazywa się Prusa MK4. W porównaniu z posiadaną przez nas MK3S+ wprowadzone jest zupełnie nowe oprogramowanie, 8-bitowa elektronika została zastąpiona 32-bitowym procesorem ARM. Drukarka posiada natywną obsługę Internetu, w tym także dedykowaną chmurę, pozwala na druk ze znacznie wyższymi w stosunku do MK3S+ prędkościami, przebudowany od podstaw ekstruder i, co ważne dla osób niewidomych, automatyczną kalibrację pierwszej warstwy, co bez wzroku było trudne. MK4 posiada też pole robocze o 1 cm wyższe od MK3S+, 25 x 21 x 22 cm. Drukarka jest wyceniona na 7500 zł.

Dostępna jest także wersja MMU3, charakteryzująca się możliwością drukowania z pięciu filamentów jednocześnie. Za to przyjdzie nam zapłacić 9000 zł.

Pojawiła się także bardzo duża aktualizacja do drukarki Prusa Mini+, pozwalająca na drukowanie z chmury oraz osiąganie znacznie większych prędkości, na razie w fazie alfa, testujemy ją od nieco ponad godziny. :)
Dla przypomnienia drukarka Prusa mini+ to najtańsza konstrukcja od Prusy, posiadająca ekstruder bowden (dający mniejsze możliwości od direct znanego z droższych konstrukcji) oraz pole robocze 18 x 18 x 18 cm. To wciąż jednak świetna drukarka potrafiąca drukować z najważniejszych materiałów z bardzo wysoką precyzją. Jej koszt to 2800 zł.


Z perspektywy niewidomych widać niestety młodość nowych konstrukcji. Drukarki te współpracują z OctoPrintem, ale na ten moment jeszcze w ograniczonym zakresie - nie działa na przykład automatyczne wykrywanie kończącego się filamentu. Brakuje też wciąż możliwości wykonywania pewnych operacji z Octo, np. ręcznego ustawiania offsetu druku. Są to rzeczy stosunkowo mało ważne na szczęście, ale wciąż obsługa tych drukarek pozostaje bardziej skomplikowana od MK3S+ - nic w tym dziwnego, ostatecznie poprzedniczka pojawiła się 5 lat temu. Tu dla wyjaśnienia, oczywiście da się zrobić praktycznie wszystko, ale czasem wymaga to ręcznego modyfikowania pamięci EEPROM po adresach, co, umówmy się, nie jest zbyt wygodne. :D
Prusa jednak stopniowo udostępnia poprawki w tym względzie, więc na miesiącach będzie tylko lepiej.

A co to znaczy, że jest nieporównywalnie większa prędkość druku? znaczy o ile nieporównywalniej?

Nie ma prostej odpowiedzi, bo to zależy od modelu, tego, jakiej szczegółowości oczekujemy itd. :)
Ogólnie XL osiąga teoretycznie prędkości do 400 mm/s, MK4 do 200 mm/s, a Mini+ do 150 mm/s. Ale są to prędkości maksymalne i drukowanie z nimi daje dość brzydkie wydruki.
W druku 3d określa się też kilka prędkości: prędkość pierwszej warstwy (tej kładzionej na stole), prędkość obrysów (czyli linii na krawędziach modelu), prędkość wypełnienia (czyli tego co jest wewnątrz modelu i czego nie widać), prędkość mostów i tak dalej. W praktyce prędkość wypełnienia na przykład może być znacznie wyższa i nawet sięgać maximum, bo jakikolwiek nierówności tam nie są praktycznie widzialne - one są schowane wewnątrz modelu.
Prędkość obrysów to jest punkt, w którym najbardziej widać różnicę. MK3S+ którą posiadamy ma bezpieczną prędkość obrysów 60 mm/s, a do szczegółowych druków 30 mm/s. Mini+ po ostatniej aktualizacji ma bezpieczną prędkość 80 mm/s, a do szczegółowych druków 60 mm/s. MK4 ma bezpieczną prędkość 140 mm/s, a do szczegółowych druków 60 mm/s. XL ma bezpieczną prędkość 350 mm/s, a do szczegółowych druków 200 mm/s.

Czyli i tak xl jest, uśredniając, ze trzy razy szybsza pewnie, a w specyficznych wypadkach to i jeszcze lepiej?

Tak, tu ogromna zasługa kinematyki CoreXY. Z drugiej strony trudno się dziwić, pole robocze XL jest bardzo duże, a więc gdyby osiągała prędkości MK3S+, druki w jej rozmiarze trwałyby pewnie z tydzień. :)
Natomiast jest pewien zaskakujący wyjątek. Mini+ jest dużo mniejszą drukarką i ma wiele ograniczeń, ale przynosi to też małą korzyść, bo jej karetka jest dużo lżejsza. Tak więc w przypadku niewielkich lub wąskich druków łatwiej jej szybko przesuwać się na małe odległości. Przykładem są tabliczki na drzwi z Brajlem, małe figurki i takie sprawy - w tym jednym przypadku Mini+ będzie najszybsza, dużo szybsza zarówno od MK4, jak i XL.