Category Archives: 3d print

3D nyomtatás: Sculptify David – az első Szent Grál?

A tegnapi előadáson látott utolsó táblázatban szerepelt David is, a jelenleg is Kickstarter kampányát futó 3D printer. Nézzük meg őt közelről munka közben:

Davidnek hatalmas előnye minden filament based printerrel szemben, hogy pelletből (sőt, akár háztartási műanyaghulladékból) képes nyomtatni. Ez azonban nem az egyetlen jó tulajdonsága, így összeszedem ide mégegyszer mindazt, amit jelenleg tudok róla:

  • Mivel pelletből dolgozik, teljesen más az extruder mechanika. A Kickstarter project commentjeiből az derül ki, hogy egy csavarorsó továbbítja a nyersanyagot - ez viszont kérdésessé teszi, hogy a nyomtatás nélküli fejmozgatás esetén alkalmazott retraction hogy valósul meg. Persze még mindig lehet a fejben egy, a nyílást elzáró tűszelep, mint a brit CEL ROBOX esetében...
  • Extrém hőmérsékletekre méretezték: a hotend 330 ℃-ig, a tárgyasztal 200 ℃-ig melegíthető (az átlag hotendek 260 ℃-t, a tárgyasztalok 120 ℃-t tudnak).
  • A CNC-kben megszokott vonóorsós mozgatásnak köszönhetően a backlash egész biztosan kizárt, a mozgatás precizitása pedig soha nem látott extrém: XY tengelyeknél 8 μm, míg a Z tengelynél 3 μm!
  • A nyomtatott rétegek 0.1 mm precizitásúak, ami házi felhasználáshoz pont elég.
  • A printer váza anodizált alumínium, minden oldalról polikarbonátból készült ablakokkal zárt kamrát képezve.
  • A fej egy helyben áll, a srácok a teljes tárgyasztalt mozgatják XYZ irányban.
  • A tárgyasztal fejhez szintezése automatikus.
  • Arduino helyett ARM alapú az elektronika, amiben van tartalék bőven.
  • A tárgyasztal kivehető.
  • A nyomtatható térfogat 200*220*185 mm (h*sz*m), szintén kellemes.

Mielőtt rohannál ~4000 USD pénzzel a pénztárba, feltettem pár kérdést még a srácoknak - remélem kapok mindre megnyugtató választ. A nem ismert részletek (update: megjött a válasz, pirossal szedve amit megtudtam):

  • Van-e PEEK a hotendben? Nincs, all metal hotend lakik benne!
  • Mennyire egyszerű a hotend karbantartása? A srácok azt mondják: "The extrusion system should not require additional cleaning with the proper flushing and usage. With that, it is very easy to remove and clean the nozzle and flush out any contaminants." - vagyis nem kell karbantartani a fejet (LOL), ha meg mégis, akkor könnyű kiszerelni és pucolni.
  • A nyomtatókamra temperált? Nem temperált, de zárt tér, ami már fél siker.
  • Teljesen computer független-e a nyomtatás? Jelenleg még nem, de dolgoznak rajta.

Amint jön válasz, update-elem a posztot, mert David az első 3D printer, ami így első látásra is már komoly figyelmet érdemel.

Update #2: jelen pillanatban 37 óra van még hátra, szűk 7000 USD hiányzik nekik a sikeres kampányhoz, ami nagyjából még 3 printer megrendelését jelenti. Sajnos elég magas az indulóár még így a kampányban is: USÁ-n kívüli backerek (3345 USD + postaköltség) * vám * (1+ÁFA%) pénzekért rendelhetik elő a legkorábban 2015 májusban szállított printert. Fogalmam nincs, mi egy 3d printer vámtarifája, de talán pár %-ban megáll a sarc (amit ne feledjük, hogy a postaköltség után IS meg kell fizetni, ami a nem könnyű nyomtatónál valószínűleg jelentős tétel lesz).

3D nyomtatás: meetupra fel!

Ha a technika is úgy akarja, akkor szeptember 3-án, szerdán, a soron következő meetup-on részt veszek én is virtuális előadóként. A téma a házi 3D nyomtatás szent Gráljának megtalálása lesz: megpróbáljuk körbejárni, hogy mi hiányzik még a tökéletes otthoni FFF 3D printerhez. Ha az egészet sikerül rögzíteni, akkor természetesen kiteszem majd ide, de ha van kedved és időd is, menj el a Corvin Áruházba és hallgasd meg ott - zúzós 2x5 perc lesz, azt garantálom!

3D nyomtatás: főzzünk hőkamrát

Az FFF nyomtatás meglehetősen érzékeny a hőingásokra. Elég, ha kinyitsz/becsuksz egy ajtót vagy ablakot, vagy akár körbefordulsz az épp dolgozó printer mellett a székedben - a minimális légáram képes pár ℃ hőmérsékletváltoztatásra a nyomtatófej és a tárgyasztal közvetlen közelében. Ennek ABS esetében akár az is elhet az eredménye, hogy az a réteg kevésbé fog tapadni, ami akár azonnal látszik is a printen:

ABS-improper-layer-bonding

vagy még rosszabb esetben használat közben egyszercsak annál a rétegnél törik ketté a test:

ABS-layer-crack

Célszerűnek látszik ezért a nyomtatási területet egy zárt kamrába helyezni. Sajna a zárt kamra 2021-ig még szabadalmi oltalom alatt áll, ennek megfelelően csak kevés merész 3D printer gyártó van a jogtulajdonos Stratasys-en kívül, aki zárt hőkamrát ajánlgatna a saját printerei mellé.

Ha egyszer komolyan nekiállnánk hőkamrát építeni, akkor már nem csak a zártsággal kellene foglalkozni: érdemes lenne mindjárt olyat csinálni, ami temperálja a belső hőfokot (az ABS pl. 70-75 ℃ környezetben érzi a legjobban magát). Itt sem kell valami őrült bonyolult dolgora gondolni: elég egy fűtőelem (ami lehet a hajszárítótól az infralámpán át a kerámia fűtőelemig bármi), egy megfelelő méretű, levegőt keringtető ventillátor, meg egy kontroller, ami az egészet emberi beavatkozás nélkül szabályozza és már meg is vagyunk. Ígérem egyszer eljön ennek is az ideje, de mi most a "no time to loose" megoldásra koncentrálunk, azaz kamrát csinálunk, fűtés nélkül - majd fűt nekünk valamennyit a forró tárgyasztal tetejéről szökni próbáló hő!

Szóval a recept: veszünk két sültcsirkés zacskót, némi festők által használt élvédő ragasztószalagot, egy darab furnér lemezt és egy alul nyitott akril dobozt, aztán már kész is a csiribí:

heated-chamber-front-top

heated-chamber-side

Én még próbaképpen előhoztam a konyhából a pecsenyesütő maghőmérőt is és bedugtam az akril box sarkánál a légtérbe, hogy lássam, mennyit számít az egész MekkElek cucc. Amint az a felső kép jobb alsó sarkában látszik, elég sokat: 54 ℃ a hőmérséklet így, hogy csak a tárgyasztal és a hotend maradék hője van csapdába ejtve, gyakorlatilag minimális szigeteléssel. Már csak ha az akril dobozt kibélelném egy hővisszaverő fóliával, az sok elfogott plusz maradék hőt jelenthetne.

Na de mennyit számít ez az egész? Mutatom - a bal oldali fehér test kamra nélkül, a jobb oldali kamrával készült, teljesen ugyanazokkal a beállításokkal, ugyanabból a nyersanyagból (a test tetején álló tüske 14 mm hosszú és 5 mm átmérőjű):

prints-comparison-w-or-wo-heated-chamber

Summa summarum, párszáz forint befektetéssel elég nagyot dobhatunk a printek minőségén.

3D nyomtatás: hibák – az egyenetlen hűtés

Preface: kicsit a végéről az eleje fele halad a mai történetünk, de muszáj a végső tanulság megértéséhez az egész sztorit elmesélnem. Vágjunk bele!

A sztori vége egy mondatban az, hogy nézd csak meg, mennyit számít a megfelelő hűtés:

3d-print-improper-cooling

A fenti fotón látható printek a múltkoriban már emlegetett micro drip fúvókák - az egész modell belefér egy 25x12 mm-es befoglaló hengerbe, azaz ekkorát nyomtatni igencsak aprólékos meló. Na de mitől ilyen rettenetesen ragyás az első kettő?

A történet úgy kezdődött, hogy az Ultimaker XY tengelyeit mozgató, fából készült blokkok egyike annyira elvetemedett, hogy a benne rögzített tengelyvég lötyögni kezdett. Róla van szó:

kocsi
Forrás: Ultimaker Flickr album

Ebből aztán az lett, hogy leszedtem az alan89 által tervezett műanyag blokkokat, kinyomtattam őket és kicseréltem a fa kocsikat az új, műanyag változatra:

alan89-Ultimaker-XY-carriage

Ehhez a fél printert le kellett bontani, így elérkezettnek láttam az időt, hogy megbuheráljam a nyomtatófejet is.
Az Ultimaker egyik nagy problémája a macerásan karbantartható, könnyen elkoszolódó hotend. Sokat kutattam már alternatív megoldás után és pár hónapja meg is találtam a szimpatikus cseredarabot: a printrbot által gyártott UBIS hotend-et választottam. A linkelt verzió 1.75 mm-es műanyagszálhoz való, ám én még be tudtam vásárolni a 3 mm-es tesójából, ez került az Ultimakerbe.

Igen ám, csakhogy az Ultimaker a RepRap világhoz képest jópár dologban eltér, ezért a hotend cseréje szintén nem egy két perces művelet. Mindenekelőtt új "kocsi" kell neki, ami cipeli az XY tengelyek mentén. Ehhez szerencsére nem kellett nulláról indulni, mert Nick Foley már legyártotta magának az UBIS kompatibilis Ultimaker szánt, csak Nick éppenséggel nem nyomtat ABS-ből, ezért ő a foehnsturm nickű user által javasolt crossflow fant alkalmazza, aminél meg a lamináris áramlást generáló ventilátor nem a hotenden lakik, így a Nick által tervezett UBIS hotend kocsin nincs ventilátor felfogatására alkalmas furat. Szerencsére Nick publikálta a modellt .STEP forrásfile-ban, így én már le tudtam modellezni a saját verziómat, amire két ventilátor mount pontot is terveztem:

UBIS-Ultimaker-carriage

Persze ez még nem elég, a standard Ultimaker hotend hőmérsékletének mérését egy AD595-ös hőelemmel oldották meg a srácok, míg az UBIS hotend számos más reprap kompatibilis hotendhez hasonlóan EPCOS 100k-s termisztorral megy. Ahhoz, hogy az Ultimaker elektronikája az UBIS hotend hőmérsékletét mérni tudja, az Ultimaker alaplapjába be kell forrasztani egy 4.7kOhm-os ellenállást. eFi, az ő lapát keze, egy páka és egy bolhányi ellenállás nem a legideálisabb kombináció, de nagy nehezen összehoztam.

Az ellenállás a helyén van, jöhet a komplett hotend vezetékcsere, ugyanis az UBIS hotend teljesen más Molex csatlakozókat használ, mint amilyen a gyári Ultimakeré. Ha ez is kész, akkor már csak arra kell rádöbbenni, hogy az új XY blokkokhoz picit hosszúak a kocsit szállító XY tengelyek, amiket ezért kicsit meg kell kurtítani és már szerelhetjük is fel a ventilátorokat!

Azaz csak szerelnénk, mivel a bal oldali, átlagnál picit magasabb peremű ventilátor nem fér el az új, bal oldali Y tengelyen mászkáló XY blokk mellett - illetve elférne, ha elvennék 2-3 cm-t a hasznos nyomtató térfogatból, ez azonban az utolsó dolog, ami eszembe jutna, úgyhogy első körben elegánsan kihagyom a bal oldali ventilátort, "jó lesz így is" jeligére.

És már el is jutottunk a poszt elején szereplő kérdés megoldásához: a hiányzó ventilátor és a nagyon kis felületű nyomtatási réteg együtt azt eredményezte, hogy a friss forró ABS képtelen volt kihűlni mire a fej a következő régetet indult neki megépíteni és ezért az előző, már lerakott réteget kezdte el "maszatolni", ami az irdatlan bumburnyákokat eredményezte.

Ennek aztán az lett a vége, hogy köszörültem egy picit a bal oldali ventilátor keretéből, az visszakerült a helyére és a puklik is megszűntek:

UBIS-hotend-and-new-XY-mounts

3D nyomtatás: NaEzMi #3?

Újabb NaEzMi feladat következik, ezúttal meglehetősen nehéz:

NaEzMi-20140708

A kis bigyó egy ~24x38x13 mm-es befoglaló téglatestben fér el, FFF nyomtatóval csak támaszték készítésével nyomtatható és egy másik műanyagdarabbal együtt alkot egy használati tárgyat, amit azonban első körben még nem mutatok meg, mert nagyon kíváncsi vagyok, hogy ennyiből van-e bármi ötletetek. Jöhetnek commentben a tippek, a bármikor igzaira váltható virtuális sör most is az első jó találat szerzőjét illeti!

Ha egy nap alatt nem jön érdemleges ötlet, akkor előbb megmutatom a modellt alulról is, aztán meg jön a kiegészítő műanyagdarab.

Update: így készült a második komponens:

NaEzMi 20140708 2nd part from Gabor Penoff on Vimeo.

Közben az első komponens a tesztprintek során picit átalakult, eltűnt az egyik végéről a lyuk. Megmutatom a végleges formát, ezúttal alulról:

NaEzMi-bottom-20140708

3D nyomtatás – muslincacsata level 2

Ezt már egyszer kimaxoltam, de valahova elkavartam a fedelet, így most inkább terveztem egy kisebb befőttesüvegre valót:

fruit fly jar trap

Ennek örömére csináltam belőle egy gyors screencastot is:

Designing a fruit fly trap jar cap in Fusion 360 from Gabor Penoff on Vimeo.

Update: elkészült élőben is. Kicsit fehér, kicsit szőrös, de a miénk. Ahogy szokás, a modellt szedheted a youmagine.com-ról:

fruit-fly-trap-printed2

fruit-fly-trap-printed1

3d nyomtatás: NaEzMi #2?

Rég volt már NaEzMi játék, ma meg újabb hülye probléma várt megoldásra, amihez az alábbi két bigyót kellett megtervezni:

naezmi-20140617

Mivel elég nehéz a feladat, elárulok előre pár dolgot:

  • spéci szerszámokat látunk
  • konyhába készültek
  • a hengeres test átmérője 31 mm

Még így is kegyetlen nehéz, na de ingyen csak nem fogom osztogatni a virtuális seritalokat?! Ha már nem bírtok a dologgal, teszek majd könnyítős képeket a posztba.
Gyerünk, commentre fel!

3D nyomtatás: locsolunk

Ma vizet vezetünk műanyaggal - csapjunk is bele!

A dolog ott kezdődött, hogy balkonládákat kell öntöznöm. Egy-kettő még csak elmenne kézzel, na de amikor az imádott nejed azt mondja, hogy vegyünk még huszat és locsolgasd azokat is, akkor behúz a geek emberben a DIY trigger és nekiáll automatizálni.

Bő 15 éve játszok ezzel az irányított mikroöntözéssel. Kipróbáltam már sok gyártó sokféle termékét, a könnyező locsolócsövektől a mezei bubblereken át a hiperszuper mikrocsapokal szabályozható műanyag bizgenyűkig és egyetlen tapasztalat desztillálódott le bennem: MIND SZAR. Illetve helyesbítenem kell, mert ez ilyen formában nem teljesen igaz: ha tökéletesre szűrt, lágy (=vízkőmentes), vastalan vízzel locsolsz valami rohadék laborban ahol ezeket fejlesztgetik, akkor ott valószínűleg nagyon pöpec lesz mind. Ellenben IRL terepi körülmények között használva ezek menthetetlenül elkoszolódnak, onnantól pedig nem fognak neked locsolni, a növények száradni kezdenek, te meg majd kapsz a fejedre, hogy elszórtál megint egy csomó pénzt újabb kütyükre, a zöldek mégis kipusztulnak mind.

Mivel locsolunk muszáj lesz, "laborvizet" pedig nem fogunk ezért napi 10+ liternyi mennyiségben előállítani (egy ipari méretű gyantás ionizáló beszerzése egész biztosan kiakasztja a legtoleránsabb csajban is a hisztimétert), ezért megkeressük azt a fúvókát, amelyiket a legkönnyebb tisztítani, aztán max. heti egyszer ránézünk a cuccra. Ez így egyszerűnek is hangzik, ám a könnyű tisztíthatóság kritériumon az általam eddig próbált eszközök mindegyike elvérzett. Akkor mi legyen?

Az ötlet pár évvel ezelőtt jött szembe egy budapesti kertészetben, ahol megláttam ezt a faék egyszerűségű szerkezetet:

original-micro-drip-needle

A kis pálcikának két egyenletes vastagságú (=3 mm-es) vége van - az egyiken van egy hosszanti horony, a másikon nincsen. Ha a hornyolt véget dugod a vékony öntözőcsőbe, akkor abból jönni fog a víz, ha a hornyolás nélkülit, akkor meg nem. Ha eldugul, kihúzod a csőből és visszadugod. Egyszerű, mint egy faék, nem romlik el benne semmi. Nosza, akkor vegyünk egy zsák ilyet!
A fél világot felkutattam érte, de egyszerűen képtelen voltam beszerezni. A kis pöcökről annyi derül ki, hogy az amerikai San Marco-ban levő Roberts Irrigation készíti, SP01-SPITTER a becsületes neve és egy 1971-ben beadott, 3-638-863 számú amerikai szabadalom védi.
Közben a Roberts Irrigation leszállt erről a témáról és a floridai IBS vette át a cuccot. Se az előző, se a jelenlegi forgalmazónak semmilyen EU partnerét nem találtam, így az ötlet ment a süllyesztőbe, mígnem eFinek műanyaggyára lett az asztalon!

Elkezdtem agyalni, hogy nézzen ki a saját gyártású cucc. Az SP01-SPITTERt injection molding eljárással gyártják, én viszont egy FFF printeren akarok nyomtatni ilyet, ami nem ugyanaz. A fura alakú pálcikát minden további nélkül megtervezem:

SP01-SPITTER-replica

...ám ez a forma messze van az optimálisan nyomtathatótól: tele van túllógó részekkel, kis felületen tapad a tárgyasztalhoz és ebben a formában még support is kéne a két pöcöknek. Szóval így nem lesz jó. Innen jött az az ötlet, hogy keresnem kell valami fillérekért kapható rudat, amire rátervezem magát az öntöző fúvókát.
Az elképzelést némi hétvégi bevásárlós kutatómunka követte, mely során rájöttem, hogy

  • olyan gyerekjáték már nincs, amiben golyókat kell műanyag pálcikákkal összedugdosni
  • fogalmam nincs, mi a hurkapálca lengyelül (angolul is bajban lennék)
  • se a DIY boltok, se a szupermarketek nem tartanak errefelé fapálcákat a sasliknak a grillszezon közepén

Aztán fény gyúlt az éjszakában és megnéztük az egyik hiper írószer részlegét, ahol 2 PLN pénzért (~=150 HUF) 10 darab tollat árultak összecsomagolva, ráadásul a tollszárak vége M8x1.0-s menettel készült! Ez a miénk, bevásároltam belőle vagy hatvanat (>20 balkonláda, do you remember?).

Miután megvolt a kabát, megterveztem a gombot. Így néz ki a fúvóka felülről:
micro-drip-needle-top

Így meg alulról:
micro-drip-needle-bottom

Gyártottam bele szexi M8x1.0-s menetet, hogy rendesen tartsa a tollszár. Kinyomtattam az elsőt, próba - gyönyörűen locsol:
watering-w-micro-drip-needle1

Nosza, akkor nyomtassunk még huszat! Az eredmény:
micro-drip-needle-bad-batch

Ha csoportban nyomtattam a bigyókat, a fúvóka vékony szára sorra elgyengült. Tőlem szakértőbb emberek ezt "poor layer bonding"-nak mondják nemzetköziül, az oka pedig szinte minden esetben az elégtelen anyagáramlás. Na de mi a difi a között, hogy egyet nyomtatok, vagy hogy huszat? Minden paraméter ugyanaz, nyersanyag ugyanaz, környezet hőfoka ugyanaz. Azért igaziból egy valami változik, amit ilyenkor hajlamos elfelejteni az embergyerek: ez pedig a retraction.

Ha már 3D nyomtatós poszt, akkor kis technológiát is tanulunk, nem csak terelgetjük itt a vizet, mint valami kis Mózes! Amikor a nyomtatást végző szoftver a fejet mozgatja két pozíció között úgy, hogy annak nem szabad nyersanyagot kiengedni magából, a mozgatási parancs előtt a printer kap egy utasítást, hogy a nyersanyagszálat húzza vissza egy picit, majd mikor az új pozícióba ért a nyomtatófej, akkor ugyanennek az inverze jön, azaz visszatoljuk a műanyagot a fejbe. Az egy darab modellnél nincs olyan rész, amikor oda-vissza kellene rángatni a műanyagszálat, ám amint egynél több ilyen testünk van, már be is indult a buli!
A retraction parancsnak két paramétere van: az egyik a visszahúzandó műanyagszál hossza (ilyenkor a 0.4 mm átmérőjű a kinyomtatott szál hosszát definiáljuk, nem pedig a ~2.89 mm átmérőjű nyersanyagét) , a másik pedig a visszahúzás sebessége. Ha túl lassan húzzuk vissza a szálat, akkor abból az lehet, hogy egy vékonyodó maradványszál keletkezik az indulási pontban (ezt hívják stringing-nek), plusz lassítja a nyomtatási folyamatot, ha azonban túl gyorsan mozgatunk, akkor az extruder megdarálhatja a továbbítandó nyersanyagot, a ledarált nyersanyag eltömi a bordás tengely bordáit és ettől fog lassulni az anyagáralmás (ennek meg grinding a becsületes neve).
PLA-ra a 40 mm/s sebesség, 4.5 mm hosszal bevált, ám az ABS-nél, amivel most printelek ez nem az igazi.

Szűk 60 óra kísérletezés után a 15 mm/s sebességű, 4.5 mm-es retraction hozta közel azt az eredményt, hogy a kis rohadék pöckök végre nem pattognak le könnyen. Persze mindehhez el kellett játszani kb. ennyi anyaggal:

micro-drip-needle-failed-attempts

Mindezek után azonban nekiállhattam pálcikákat gyártani. Még pár kör szívás volt azzal, hogy kiderüljön, ehhez a modellhez érdemes brim-et nyomtatni (brim = az az egy réteg vastag perem, amit a nyomtatást végző szoftver számol ki a modell mellé, hogy a test jobban tapadjon a tárgyasztalra) a tapadáson túl azért is, mert így maradt meg precízebben az M8x1.0-s menet. Persze ha nem lesz tökéletes a menet, akkor sincs nagy baj, csupán ki kell halászni a gadgetfiókból az M8x1.0-s menetfúrót és megkezdeni vele a nyomtatott menetet, hogy a tollszár vége könnyen beletaláljon:

micro-drip-needles-on-pen

Summa summarum, a printer gyártja a kis pöcköket, a meglevők pedig locsolnak szépen:

watering-w-micro-drip-needle2

Ha kell az ojjektum, a youmagine-ről szedheted, amíg a nyakamba nem szakad emiatt egy US patent troll.