Zawsze brakowało mi „trzeciego oka”, żeby wyobrazić sobie jakiś szczegół mechanizmu lub domu z rysunków - a tym bardziej nie wiem jak to zrobić, jeśli trzeba wyraźnie zobaczyć całość na podstawie kilku rysunków. Dla mnie rysunki są takie same, jak w przypadku większości zapisów nutowych, które nie są muzykami: bez względu na to, jak bardzo spojrzysz na zapis nutowy, nie usłyszysz muzyki.
Oczywiście komputery stały się lekarstwem na tego rodzaju „niepełnosprawność” w ostatnich dziesięcioleciach. W każdym razie czasami technika spełnia swoje zadanie. Teraz na przykład nikt nie będzie zaskoczony, że komputer zagra muzykę z nut, a nawet zastąpi orkiestrę. W przypadku rysunków jest to co prawda trudniejsze, ale nawet tutaj są programy, które pomogą w stworzeniu trójwymiarowego modelu komputerowego. Wreszcie pojawił się druk trójwymiarowy, dzięki któremu model komputerowy szybko może stać się bardzo realną rzeczą, którą można dotknąć, obejrzeć ze wszystkich stron i wykorzystać do celów praktycznych.
Druk w trzech wymiarach
Drukarki trójwymiarowe oczywiście nadal nie budują domów: na razie lennem takich urządzeń jest prototypowanie. Małe obiekty można budować w naturalnej wielkości, a większe w mniejszej skali. Każdy z nas widział stacjonarne modele narządów ludzkich, statków kosmicznych, samochodów, budynków, a nawet obszarów miejskich - większość z nich została wydrukowana w całości lub w części za pomocą drukarki 3D.
Chociaż ta technologia istnieje od ponad dekady, nadal jest niewidoczna. Faktem jest, że drukarka 3D nie jest przedmiotem gospodarstwa domowego, ale specjalnym wyposażeniem. Te same firmy, dla których prototypowanie jest obowiązkowym krokiem w każdym procesie, od dawna doceniają wygodę druku 3D. Również dlatego, że nie każdy, kto decyduje o losach projektu, ma wyobraźnię, aby zobaczyć objętość i spójność rysunków. Będziesz tracić czas na grzebanie w planach i wyjaśnianie mistrzowi przepływów finansowych, jak dokładnie będzie wyglądało nowe centrum handlowe. Gdybym był na miejscu mistrza, z pewnością odsunąłbym na bok rysunki, wizualizację komputerową i zapytał: „No cóż, jak to wszystko będzie wyglądać w rzeczywistości?”. To byłby dobry moment, aby wprowadzić do układu „potentata biznesowego”.
Można oczywiście zgodnie ze starą dobrą tradycją udać się do pracowni modelarskiej, gdzie rękami dziesięciu lub więcej osób model w wymaganej skali powstanie w ciągu tygodnia (a może miesiąca) z kartonu, papier i inne materiały. Jest to jednak długi proces, a jego koszty nie zawsze będą uzasadnione. A co jeśli trzeba coś zmienić w układzie? Wtedy cała zainwestowana praca i pieniądze zostaną zmarnowane: przeróbka zajmie tyle samo czasu, a klient będzie musiał ponownie zapłacić za pracę. Oczywiście na odpisanie profesjonalnych warsztatów modelarskich jest za wcześnie, zdarzają się sytuacje, kiedy są one niezastąpione, jednak dzięki trójwymiarowej drukarce model lub jego poszczególne części można przerobić w ciągu zaledwie jednego dnia, zmieniając kształt, kolor lub rozmiar. Jest wygodny, wizualny i szybki. Nie musisz niczego szukać na boku, nie musisz czekać tygodnia na realizację zamówienia: jeśli w Twoim biurze jest drukarka 3D, dokonujesz zmian w modelu komputera kilkoma kliknięciami myszy i wyślij go do druku.
Podany przeze mnie przykład projektu architektonicznego jest całkiem realny, ale nie jedyny możliwy. Drukarkę 3D docenią projektanci przemysłowi i graficy, lekarze, a nawet kartografowie. Takie urządzenie przyda się w fabrykach, instytutach badawczych i fabrykach pamiątek. Elmira Gafurova, dyrektor współpracy z partnerami w Etorg, powiedziała, że ich ZPrinter 650 jest w stanie, jeśli nie wszystko, to bardzo dużo. „Naprawdę lubię rozmawiać o maszynie i technologii druku 3D. Wiem, jakie to wszystko ekscytujące - mówi Elmira. - A możliwości drukarki są po prostu niesamowite. Być może żadna inna technologia nie jest w stanie stworzyć podobnych modeli za proporcjonalne pieniądze”. Bliska znajomość drukarki 3D zaczęła się dla Elmiry, gdy firma Etorg zdecydowała się na sprzedaż takich urządzeń. Oczywiście przyszli klienci nie mogą zostać sami z nieznaną im technologią, a żeby samodzielnie opanować drukarkę 3D firma kupiła jedno z tych urządzeń na własne potrzeby. Elmira, jako liderka tego projektu, na początku miała trudności: sama opanowała pracę nad drukarką. „Chociaż jestem zaznajomiony z technologią, nie było to łatwe bez wykwalifikowanej pomocy i specjalistycznej wiedzy” - wspomina Elmira. - Podziękowania dla właścicieli podobnej drukarki - kolegów z petersburskiej firmy "Invent", którzy pomogli mi sobie z tym poradzić. " Teraz sama Elmira jest gotowa przyjść do klientów za darmo, opowiedzieć i pokazać: jest pewna, że żaden sprzedawca nie powie więcej o technice niż osoba, która jej używa. Po przyjęciu zaproszenia Elmiry Gafurovej przyszedłem do biura Etorg, w którym stoi ZPrinter 650, aby wysłuchać szczegółowej opowieści o technologii i aparaturze. Muszę przyznać, że wyjazd okazał się niezwykle pouczający i ciekawy.
Wkrótce po oględzinach aparatu i wyjaśnieniu Elmiry o tym, co i jak działa, zdałem sobie sprawę, dlaczego każdy z nas nadal nie kupił podobnej rzeczy do drukowania w domu dla zabawy, aby drukować małe zabawki dla naszych dzieci, jakieś figurki do kolekcje, a nawet zastąpienie zgubionego pęku kluczy. ZPrinter 650 robi to wszystko z łatwością, ale jest to dość duża maszyna (1880 x 740 x 1450 cm), a różnica między nią a typowym urządzeniem domowym jest mniej więcej taka sama, jak między drukarką atramentową a mini laboratorium fotograficznym. Ale w biurze ta technika jest całkiem odpowiednia: drukuje prawie bezgłośnie i przy odpowiednich środkach ostrożności jest bardzo mało brudu. Wzmianka o czystości nie jest przypadkowa, ponieważ technologia Z Corporation opiera się na narastaniu warstwa po warstwie produktu z proszku gipsowego, który teoretycznie można znaleźć wszędzie wokół używanej drukarki. Mógłbym, ale tak nie jest. Hodowanie odbywa się w zamkniętej komorze, a nadmiar proszku jest usuwany za pomocą odkurzacza wbudowanego w drukarkę.
Jak działa drukowanie?
Komora konstrukcyjna ma wymiary 254x381x203 mm, co decyduje o maksymalnym rozmiarze produktu. Wszystko, co jest kilkakrotnie mniejsze, możesz wydrukować kilka elementów jednocześnie w jednej sesji. Wszystko, co jest większe niż rozmiar aparatu, należy podzielić na części, które można wydrukować osobno. Na końcu poszczególne części są składane w jedną całość. Proces drukowania rozpoczyna się w górnej części aparatu. Platforma podnosząca, która tworzy dolną ścianę komory, najpierw unosi się do góry, jej powierzchnia pokryta jest cienką równą warstwą gipsu. Głowica drukująca, która ma podobną konstrukcję do głowicy drukarki atramentowej, nakłada specjalny płyn klejący na te obszary powierzchni, które powinny stanowić dolną warstwę produktu. Ciecz zestala się niemal natychmiast, sklejając proszek w odpowiednich miejscach. Następnie dolna platforma jest nieznacznie opuszczana, nakładana jest nowa warstwa proszku i drukowanie jest kontynuowane. Proszek, który nie jest zawarty w samym produkcie, wypełniając stopniowo całą przestrzeń komory, podtrzymuje wyhodowany model, dlatego można je drukować w całych partiach, jeśli w komorze jest wystarczająco dużo miejsca. Wystarczy zapewnić minimalne odstępy między nimi: ciasno zamurowane pudrem przez całą sesję drukarską produkty nie przesuwają się i „rosną” nie kolidując ze sobą. W procesie tworzenia produktu malowana jest jego przyszła powierzchnia: ZPrinter 650 obsługuje 24-bitowy kolor za pomocą czterech głowic drukujących (CMYK). Kolor w tradycyjnym druku nikogo nie zaskakuje, nawet użytkownika domowego, ale druk 3D nie ma tak różowego związku z kolorem. Niektóre podejścia do druku trójwymiarowego, wdrażane na maszynach innych firm, pozwalają na wykonywanie modeli w różnych kolorach, ale jednocześnie pozostawiają je w jednym kolorze. Na przykład zawodnicy nie będą mogli wydrukować figurki białej łodzi z niebieskim żaglem: konieczne będzie osobne wykonanie niebieskiego i białego detalu, z możliwością połączenia ich w jedną kompozycję. Apparatus Z Corporation naprawdę wie, jak jednocześnie pomalować produkt na różne kolory zgodnie z Twoim życzeniem. Rozdzielczość ZPrinter 650 to 600x540 dpi. Drukuje z prędkością 28 mm na godzinę, a grubość jednej warstwy to około 0,1 mm. Oryginalny model komputerowy jest automatycznie dzielony na warstwy o tej grubości przez sterownik drukarki jeszcze przed rozpoczęciem procesu.
Pod koniec procesu cała komora wypełniona jest proszkiem gipsowym, wewnątrz którego znajduje się jeden lub kilka elementów. Większość niewykorzystanego proszku może zostać automatycznie usunięta z komory przez samą drukarkę do ponownego użycia, po czym produkty są suszone przez półtorej godziny w określonej temperaturze. Ostatnim etapem jest impregnacja produktu. Model zanurza się w specjalnym kleju (czasami wygodniej jest nakładać go pędzelkiem). Celem tej procedury jest zapewnienie trwałości produktu. Przed impregnacją, mimo że twarde produkty gipsowe są wyjątkowo kruche, a po tym nawet cienka część jest niezwykle trudna do złamania rękami. Jednak, w zależności od celu, różne kompozycje impregnacyjne mogą nadać gotowym produktom różną wytrzymałość.
Subtelności nauki o gipsie
Elmira Gafurova powiedziała, że użyteczność drukarki pod wieloma względami zależy od początkowego modelu: „Jeśli model komputerowy jest początkowo gotowy do drukowania, przygotowanie urządzenia zajmuje tylko około pół godziny. Jeśli model wymaga modyfikacji, przygotowanie może zająć wiele godzin”. Nie ma to jednak nic wspólnego z drukowaniem bezpośrednim: wszystko zależy od kwalifikacji projektanta, który wykonał oryginalny model na komputerze, oraz od tego, ile błędów trzeba poprawić. Najczęściej wymagane jest zwiększenie grubości ścianki - szczególnie w modelach z ubytkami.
Jednym z najtrudniejszych zadań dla Elmiry i jej współpracowników było stworzenie makiety stadionu. Stadion składał się z kilku części, które następnie zostały zmontowane. Taki model nie powinien rozpadać się pod własnym ciężarem, jego konstrukcja powinna być wcześniej dokładnie przemyślana. „Doprowadziliśmy dach do pożądanego stanu, przewidując usztywnienie żeber, ale zapomnieliśmy trochę o dnie” - wspomina Elmira. - Były bardzo delikatne części, które zostały zdeformowane i zniszczone podczas obróbki końcowej. Na szczęście trzeba było przedrukować tylko jeden szczegół”. Takie modele, które same w sobie są duże, ale obfitują w drobne szczegóły, są bardzo trudne w obróbce za pomocą wzmacniającego kleju. To właśnie na takich zadaniach najczęściej ujawniają się wady oryginalnego modelowania komputerowego.
Doświadczenie Etorga pokazuje, że im większy rozmiar aparatu zajmuje model, tym bardziej opłaca się go wydrukować. Nie chodzi o cenę proszku gipsowego, ale o koszt farby. „Ale z pomocą ZPrinter 650”, mówi Elmira Gafurova, „można wykonać wiele modeli naraz, rozkładając je na kilka„ pięter”na całej powierzchni komory”. Niestety nie zawsze jest możliwe osiągnięcie tej optymalności. Mamy nadzieję, że w przyszłości popyt na tę technologię będzie większy i nie będzie końca tym, którzy chcą uzyskać prototyp, ale jak dotąd drukarka 3D to takie urządzenie, które wcale nie jest odpowiednie dla tych, którzy okazjonalnie potrzebują wydrukować pojedynczy model wielkości piłki tenisowej. Być może w tym przypadku firma pracująca nad inną technologią znajdzie swojego klienta … Jak każdy sprzęt, ZPrinter 650 ma własne zalecane obciążenie i należy to wziąć pod uwagę planując zakup dowolnego profesjonalnego sprzętu w kolejności zarabiać na tym. „Drukowanie 3D jest drogie” - mówi Elmira. - Nie ma mowy o tysiącprocentowym zysku. W ogóle istnieją modele z zerowym zyskiem: po prostu nie podnosimy cen powyżej określonego poziomu”.
Należy jednak zauważyć, że alternatywne technologie produkcji jednostkowej prototypu tego lub innego produktu są również drogie, ale jednocześnie zajmują znacznie więcej czasu. Dlatego firma Etorg otrzymuje teraz wiele zleceń zewnętrznych na produkcję takich produktów - druk 3D jest wygodniejszy i szybszy. Chociaż są inni producenci, Etorg oferuje tylko drukarki Z Corporation. Moja rozmówczyni i jej firma dokonali wyboru dość celowo, ponieważ dostępną alternatywą jest druk jednokolorowy, który zresztą jest pięciokrotnie wolniejszy i prawie o rząd wielkości droższy. A więc z pewnego punktu widzenia wysoki koszt druku 3D za pomocą ZPrinter 650 okazuje się stosunkowo skromny.
Dopóki jednak bezwzględne koszty druku 3D są znaczne, własny projekt będzie dobrą pomocą w zwrocie z inwestycji w drukarkę 3D. „Obecnie pracujemy nad wypełnieniem katalogu online modelami 3D, które można wybrać i wydrukować” - mówi Elmira. - Figurka supermana 10 cm przy zamówieniu u nas kosztuje około 1600 rubli. To dużo. Jednocześnie, jeśli ktoś potrzebuje zrealizować pomysł, który wymaga przekształcenia trójwymiarowego modelu komputerowego w rzecz całkowicie namacalną, jest to kwota przystępna.” Elmira Gafurova uważa, że druk 3D ma dobre perspektywy w Rosji. Być może boom nie nadejdzie wraz z obecnymi cenami sprzętu i materiałów eksploatacyjnych, ponieważ zależą one również od stopnia rozpowszechnienia technologii. Popularność zależy od możliwości, jakie daje technologia. Są oczywiście duże i dalekie od wyczerpania, podobnie jak możliwości ulepszenia samego druku 3D nie są jeszcze wyczerpane.