3D nyomtatás for dummies

Preface: nehéz dolgom volt ezzel a bejegyzéssel. Még most is, hogy befejeztem úgy érzem, hogy ezernyi dolog hiányzik belőle, de valamikor abba kellett hagyni az írását. Napokig tudnék a témáról megállás nélkül beszélni :)

Amióta magával ragadott a 3D nyomtatás világa azóta egyre többen kerestek meg a témában különböző kérdésekkel. Van, aki egy kiszemelt printerről kér véleményt, akad, aki konkrét feladathoz keres nyomtatót és a piacot nem ismerve kér segítséget a vásárláshoz, de számos olyan kérdés is érkezik, ami a terjengős 3D nyomtatás workflow más részleteihez kapcsolódik. Arra gondoltam, írok egy "3D print for dummies" bejegyzést, ami végigmegy az FDM alapú 3D nyomtatók világán és megpróbálja tömören áttekinteni, mi vár rád, ha belevágsz te is a kalandba.

Mi a 3D nyomtatás?

A 3D nyomtatás egy additív gyártástechnológia: amíg egy CNC eszterga elvesz az anyagból és úgy készíti el a testet, addig a 3D nyomtatók összeolvadó anyagrétegeket fektetnek egymásra és így készül a kívánt objektum. Mi az FDM (=Fused Decomposition Modeling) típusú 3D nyomtatókról fogunk beszélgetni, de mielőtt nekilátok itt van egy tömör összefoglaló videó is:

A 3D print munkafolyamat

Indulásnak nézzük meg egy valós példán keresztül, hogy is néz ki, míg egy ötletből 3D nyomtatás segítségével kézzelfogható objektum lesz:

  • Be kell szerezni a modellt digitális formában. Ez vagy úgy lesz meg, hogy letöltesz valamit egy objektummegosztó oldalról (Thingiverse, Youmagine, ...), vagy tervezel egy 3D modellező alkalmazásban egyet és exportálod azt bináris STL (vagy majd ha mindenki által támogatott szabvány lesz belőle, akkor AMF) formátumba.
  • Az STL fileunkat még így magában nem érti a printerünkben futó szoftver, ugyanis az STL file csak a modellünk vektoros formájú leírása, a printerünk meg egy rém buta jószág.
    A nyomtatónkban futó szoftver kb. ilyen parancsokat vár:

    • mikor melyik motort milyen irányba mennyivel mozgassam meg
    • mennyire fűtsem az asztalt/hotendet
    • elérte-e a mechanika valamelyik végállást

    A printerünk ezeket az utasításokat egy, a computervezérelt esztergagépek (=CNC-k) által használt, picit módosított GCODE nyelven érti meg. Az STL fileunkat GCODE formátumúra a "slicer" szoftverek konvertálják. Míg az STL bináris formátumú (bár van belőle buta ASCII változat is), a GCODE mindig egy egyszerű szöveg, amiben a ; karakter a komment szeparátor. Mivel rakhatsz bele kommentet, ezt a slicerek szerencsére használják is és szépen felkommentezve jön ki belőlük a GCODE, ahol lehet. Így néz ki egy GCODE script eleje, amit én generáltam a Prusa i3 MK2-höz:

    G90
    M83
    M106 S0
    M115 U3.0.10 ; tell printer latest fw version
    G28 W ; home all without mesh bed level
    G1 Y210 Z60 ; get head above bed to keep it cool
    M83  ; extruder relative mode
    M104 S170; heat up extruder to 170’C
    M140 S100; set bed temp
    M190 S100; wait for bed temp
    G28 W ; home all without mesh bed leveing
    G80 ; mesh bed leveling
    M104 S255 T0; set extruder temp
    M109 S255 T0; wait for extruder temp
    G1 Y-3.0 F1000.0 ; go outside pritn area
    G1 X60.0 E9.0  F1000.0 ; intro line
    G1 X100.0 E12.5  F1000.0 ; intro line
    G1 E-0.8000 F2100
    G1 Z0.766 F1002
    ; layer 1, Z = 0.266
    T0
    ; tool H0.266 W0.480
    ; skirt
    G1 X99.983 Y62.078 F4800
    G1 Z0.266 F1002
    G1 E0.8000 F630
    G1 X102.078 Y59.983 E0.1573 F2100
    G1 X102.519 Y59.800 E0.0253
    G1 X122.931 Y59.800 E1.0836
  • A slicerek, mint ahogy a nevük is mondja, felszeletelik a szilárdtest modell STL fileunkat az általunk kért vastagságú rétegekre és ezeket a rétegeket rajzoltatják le a printerrel a generált GCODE segítségével. A slicerünk munkája borzasztó erőforrásigényes, így már érthető is, hogy ezek miért nem a printerünkben levő Arduinon futnak.
    Egy adott rétegen a test belső részeit az FDM printerek esetében általában nem teljesen kitöltve rajzoltatjuk meg, mivel már kb. 20%-os belső kitöltöttség is elegendő stabilitást biztosít. Ezért a slicerek a belső részt valamilyen hálós mintával töltik fel az általunk kért mértékben - a példánkon a narancssárga rész az úgynevezett infill, 20%-os méhsejtes patternnel:

  • A slicer rengeteg paramétert vesz figyelembe:
    • milyen legyen a test belső kitöltöttsége
    • milyen sebességgel nyomtathatunk (míg a legtöbb anyagnál 50 mm/s elfogadható nyomtatási sebesség, addig a flexibilis nyersanyagok esetében 10-15 mm/s sebességre kell csökkenteni azt)
    • milyen meleg legyen a tárgyasztal és a hotend
    • et cetera (minden tab újabb kupac paraméter):

    Az őrült mennyiségű paramétertől nem kell megijednünk - a slicerek alapértelmezett módban ezek java részét eldugják előlünk és nekünk csak annyi a dolgunk, hogy anyagot, kitöltöttség %-ot és támasztékigényt válasszunk.
    Mivel a slicer rétegeket nyomtattat a gépünkkel egymás tetejére (az első réteg az asztalra kerül, míg a többi az előző réteg tetejére), így a modelleinket úgy kell elhelyeznünk a tárgyasztalon, hogy azok ne tartalmazzanak levegőben lógó részeket. Ehhez tipikus példának képzelj el egy talpán álló nagy T betűt: a T felső szára a levegőben lóg, így mivel azt nem támasztja egy alatta levő réteg, nem nyomtatható.
    Ennél a modellnél ez az elhelyezés támasztékot igényelne középen (teljesen nem mondok igazat, mivel a középső rész két oldalán van printelt "láb" és egy jól kalibrált printer az olvadt műanyagszálat képes átvezetni a két támaszték között - ezt hívjuk bridgingnek):

    Viszont ha 180 fokban elforgatjuk, már egyáltalán nincs szükség az alátámasztásra:

    Persze simán adódhat olyan eset, amikor a modellünket bármilyen irányba forgatjuk, mindenképp akad majd alátámasztást igénylő része. Ilyenkor sincs minden veszve, a slicer szoftverekben erre találták ki a támaszték (support) funkciót, ami arra való, hogy az STL modellünk kilógó részei alá a slicer mesterséges támasztékot nyomtattat a printerrel műanyagból - a screenshoton a generált támaszték a sötétebb rész:

    Ezt a támasztékot akár modellezhetnénk mi is kézzel, ám a slicerekkel a támasztékgyártás minden apró paramétere egész finoman hangolható:

    A támaszték műanyaga egy fejes printereknél ugyanabból az anyagból készül, míg több fejes eszközöknél a 2. fejben használhatunk mocskos drága vízoldható polivinil-alkoholt (=PVA) is. Ha ugyanazt a műanyagot használjuk, akkor kicsit pöcsölnünk kell majd a támaszték eltávolításával és esetenként maradhat apró nyoma a support struktúrának, viszont ha PVA-ból készíti a printerünk, akkor azt sok vízzel és némi idővel teljesen nyom nélkül kioldhatjuk a kész testünkből.

  • Amint a slicerünk elkészül a GCODE-dal, az alábbiakat tudja csinálni vele:
    • kimenti egy file-ba valahova. Ez esetben nekünk kell eljuttatnunk a lementett GCODE file-t a printerhez: vagy felmásoljuk a nyomtató SD kártyájára, vagy ha van vele hálózatos kapcsolatunk, akkor felmásoljuk a nyomtatóba, illetve bedobhatjuk még az Octoprint 3D printszerverünk (lásd lejjebb) uploader ablakába is.
    • Kiküldheti közvetlenül az Octoprint 3D pinter szerverünknek is. A Slic3r nevű szeletelő alkalmazás képes közvetlenül az Octoprintnek küldeni a GCODE-ot, így megúszhatjuk a kétlépcsős macerát. A Simplify3D is rávehető egy kis curl trükközéssel ilyesmire.
    • Kiküldheti a GCODE-ot USB madzagon keresztül közvetlenül a printernek. A Simplify3D USB-s printnél használatos printer vezérlő felülete a legokosabb, amit láttam, mégis mindenkit lebeszélnék arról, hogy a computerével nyomtattasson USB-n keresztül, egész egyszerűen azért, mert
      • A computernek egész addig kell mennie, amíg a print megy, csak zabálja az áramot.
      • Egy 35 dolláros, 5 Wattot fogyasztó Raspberry Pi Octorpinttel szerelve milliószor alkalmasabb eszköz erre a feladatra.
  • Ha nem a slicer nyomtat USB-n keresztül, akkor nekünk kell elindítani a printjobot az Octoprint felületén, vagy magán a printeren. A nyomtatás a hotend és/vagy a tárgyasztal felmelegítésével indul, aztán jön a műanyaggal rajzolás, majd a nyomtatófej leparkol és örülhetünk vagy dühönghetünk attól függően, hogy a print hogy sikerült.
    Az elkészült objektumon található hibák kiértékeléséhez használjuk a csodás Simplify3D slicer fejlesztői által karbantartott, igen részletes Print Quality Troubleshooting Guide oldalt.

Most, hogy bejártuk a folyamatot, szedjük össze az ehhez szükséges köcölékeket is!

A printer

TLDR: ha gyorsan kell sikerélmény, vegyél összeszerelt, előre kalibrált gépet.

Bővebben:
Printert vásárolhatunk összeszerelve és előre kalibrálva, illetve kitben is. Ha kitet választunk, több óra nagy odafigyelést igénylő, precíz szerelési meló vár ránk és a Cartesian FDM nyomtatóknál meg kell majd küzdenünk azzal is, hogy a három tengely egymásra pontosan merőlegesen legyen összerakva. A CL3D-hez hasonló felépítésű printereknél és a H-Botoknál a nem precízen merőleges XY tengelyek azt fogják eredményezni, hogy a mozgatás közben a mechanika megszorul, míg a Prusa klónok esetében a printen fogjuk észlelni azt, hogy a modell ferdül a nem 90°-os szögben álló XY mozgatási síkok miatt. E problémától a kit-ben beszerezhető ilyen nyomtatók közül jelenleg egyedül a Prusa i3 MK2 mentes, ugyanis ő egy induktív szenzorral megkeresi a tárgyasztal 9 fix pontját és azok pozíciójából kiszámolja, hogy mennyire rontottad el a derékszöget, majd nyomtatás során a firmware ezt a korrekciót beleszámolja a mozgató parancsokba.

Ezzel együtt ha kitet veszel és abból építesz, a buktatók ellenére vagy éppen amiatt sokkal gyorsabban látod majd át, hogy hogy is működik ez az egész és hol vannak a szűk keresztmetszetek és talán előbb jut eszedbe a megfelelő helyen keresni a hibát egy-egy elromlott print után.

Ha most kellene vakon printert ajánlanom, az alábbi típusokat mutatnám meg neked hirtelen:

  • Kodama Obsidian: még nem termék, de decemberben nagy eséllyel az lesz és ár/teljesítmény viszonylatban mindenkit lever a piacon
  • Prusa i3 MK2: ezt használom jelenleg is, süt-főz-mosogat, egy megbízható gép, főleg, ha zárt kamrába teszed.
  • Zortrax M200: lengyel cég első, szintén Kickstarteres printere, kvázi Ultimaker-klón volt anno, a favázas Ultimaker szinte minden hibáját kiküszöbölték benne. Sok helyre ajánlottam már és nem egy olyan felhasználását ismerem, ahol szinte 3 műszakban megy folyamatosan.
  • Cel Robox: brit cucc, a mai napig csodálom. Iskolákba tervezett igásló. Amikor indult, olyanokat tudott, mint senki más: két különböző térfogatáramú olvasztófej, tűszeleppel záródó nozzle, kivehető fűtött PEI tárgyasztal, nyomtatás megállítása és újraindítása, zárt kamra.
  • Creality CR10: Prusa klón, V-slot mechanikával, teljesen külön dobozolt elektronikával, szép nagy tárgyasztallal, nagyon kedvező áron. Sokan kérdeztek mostanában róla, valahol commentben ki is veséztük.

Ezzel együtt ne felejtsük el, hogy a 3D nyomtatás még mindig nem ugyanaz, mint a 2D, azaz ne várd, hogy mindig konzisztensen a "megnyomod a gombot és kijön a késztermék" scenario legyen az alapértelmezett, mert még csak most alakul felhasználó-éretté a technológia - Tome elég részletesen elmagyarázza, miért:

Nyersanyagok

Az FDM nyomtatókat műanyagszállal etetjük. A szálak kétféle vastagságban kaphatóak: 1.75 mm és 2.85 mm standard létezik (ez utóbbit a legtöbb nyersanyaggyártó sokszor 3 mm-esnek nevezi). A nyomtatónk extrudere és olvasztófeje általában csak az egyiket eszi, de akad olyan printer is, ami mindkettővel kompatibilis. Az 1.75 mm-es szálból nagyobb hosszat kell ugyanahhoz a térfogatáramhoz mozgatni, ezért kvázi precízebben adagolható - ezért én azt javaslom, hogy ezzel kompatbilis eszközt válassz.

Nyersanyagból sokféle van már, a teljesség igénye nélkül nézzünk meg párat:

PLA

Polimerizált tejsav, az adalékmentes változata biológiailag lebomlik (ebből készülnek a lebomló hipermarketes reklámszatyrok). Sok PLA rendelkezik Food Safe minősítéssel, szóval ez a te anyagod, ha sütivágót akarsz csinálni. Tegyük hozzá, hogy a Food safe most csak a nyersanyagra vonatkozott, az extruderből / teflon továbbítócsőből / előtte mást olvasztó hotendből még belekeveredhet egyáltalán nem food safe cucc az olvasdt food safe PLA-dba. Pursának volt anno egy 3 mm-es nyersanyaghoz tervezett, food safe acélból készített spéci hotendje - ha izgat az ilyen, előtúrhatok egyet a CL3D dobozából, van belőle egy nullkilóméteres példányom ;)

A PLA könnyen nyomtatható: nagyon szépek a részletei, jól tapad, elég neki egy festők által használt maszkolószalag az asztalra, vagy egy 55 ℃-ra fűtött tárgyasztal. Ezzel együtt a mezei PLA alacsony hőfokon lágyul (a szélvédő mögött egy napsütés már elgörbíti), törékenyebb, mint a többi nyersanyag és könnyen vesz fel vizet a levegőből (amivel romlik is a minősége), ezért légmentesen zárva, általában szilikagéllel együtt tároljuk.
A PLA olvadásakor jellegzetes, nem túl kellemetlen (bár én kémikusnak készültem, szóval ezt kezeljük fenntartással), karamellre emlékeztető illat keletkezik. A "PLA gőz" nem mérgező, de persze egyrészt ezt se szívjuk éjjel-nappal, ha nem muszáj, másrészt a "non-toxic fumes" minősítést a nem adalékolt PLA-kra aggatják a szakemberek.

ABS

A másik gyakran használt nyersanyag. Ebből van a LEGO kocka, az autók műszerfala és még csillió dolog. Magasabb hőmérsékleten kell nyomtatni, 100 ℃-os tárgyasztal kell neki és mindenképpen zárt kamra. Hajlamos arra, hogy a felső hűlő rétegek magukkal húzzák az alsóbb, még egyenes rétegeket és ezáltal a nyomat alsó szélei csúnyán megpöndörödjenek (ezt hívják warpingnak), elég utálatos anyag, viszont cserébe nagyon szívós, magas hőmérsékleten lágyul, és nehezen törik. Nyomtatóalkatrészeket előszeretettel gyártanak belőle a népek.
Az ABS gőze büdös és nem kifejezetten egészséges.

PET és PETG

A PET ugyanaz a PoliETilén, mint amiből a tejes/kólás/Domestosos palack/flakon készül (már ha PET palackba töltik épp és nem PP-be, azaz PoliPropilénbe). Polietilénből van alacsony és magas sűrűségű (LDPE és HDPE), ezekről is dumálhatnánk, de még sok mindent akarok mesélni, úgyhogy ugorjunk a PETG variánsra, ami a polietilén Glikollal adalékolt verziója, amit már kifejezetten 3D nyomtatáshoz fejlesztettek.
A PETG olyan szívós cucc, mint az ABS (olyan jól tűri a meleget, hogy sterilizálhatod), a legtöbb országban Food Safe, de ugyanúgy nem szereti a levegő nedvességét, mint a PLA. Ha az apja, a PET túlmelegszik, hajlamos homályossá és törékennyé válni, de a PETG a benne levő kristályosodást gátló glikol miatt nem. Nagyon (túl) jól tapad, nem hajlamos a warpingra.
Ha ennyire szuper, akkor miért nem csak ezt használja mindenki? Azért, mert 1.5-2* annyiba kerül, mint az ABS vagy a PLA.
A PETG esetén vigyázni kell, hogy a PEI borítású tárgyasztalokról a PETG-ből nyomtatott modelleket az asztalt ~50 ℃-ra visszamelegítve kezdjük el leapplikálni, különben hajlamos magával rántani a PEI sheetet is.

PVA

Polivinil-alkohol, vízoldható műanyag. Arra való, hogy támasztékot nyomtassunk belőle és ezt a támasztékot később a testet vízbe mártva nyom nélkül eltüntethessük a kész modellünkből. 90 USD/kg körül mérik.

Egzotikumok
  • Nylon: spéci felületre nyomtatható, borzasztóan erős cucc (lásd gyorskötözők). Általában fehér vagy áttetsző verzióban kapható, nem olcsó.
  • Adalékolt filamentek: fémet, fát, szénszálat, meg még talán teliholdkor áldozott fekete kakas vérét is keverik beléjük, hogy a kívánt hatást elérjék. Egy részük erősen abrazív, azaz megeszi a bronz olvasztófejet, így ha ilyet akarunk használni, edzett fejre lesz szükségünk: edzett acél, Wolfram, rubin, vagy esetleg titán fejre, ki mennyi pénzt herdálna erre. Fontos még, hogy az adalék általában nem olvad, így képes akadályt képezve feltorlódni a fejben és így eltömni azt idővel, szóval csak ésszel ezekkel.

Az általam próbált nyersanyagok közül eddig minőség tekintetében az egyébként igen jó árú kínai eSUN cuccok viszik a pálmát. A CL3D prototípus elemei eSUN ABS+-ból készülnek.

Hardver extrák

Van pár dolog, ami a nyomtatók zömével nem érkezik, ám hasznos lehet beszerezni, vagy építeni egyet.

Zárt hőkamra

Én mindenkinek azt javaslom, hogy a printerét dobozolja be. ABS-t enélkül lehetetlen nyomtatni, de ha mindenképp esküdt ellensége vagy az ABS-nek, akkor sem megvetendő, hogy a zárt kamra a légáramlás kiküszöbölésén túl két extra dolgot is megtesz neked:

  • csillapítja a zajt
  • magában tartja az olvadt műanyag szagát

Ha a printerünk egy CL3D-szerű vázban ül, akkor viszonylag könnyű dolgunk van, mert csak akrillapokat kell az oldalakra applikálnunk és készen is vagyunk. A Prusa klónoknál más a helyzet, ott nulláról kell építkeznünk.
A kamra lehet akár egy sütőzacskó is, bár érdemes stabilabb, könnyen bontható és újra összerakható mobil megoldást kendácsolnunk, hogy a printer gyorsan hozzáférhető legyen.
Hirtelen háromféle megoldást mondanék a zárt kamra építéséhez:

  • óriás műanyag doboz: megvesszük a legnagyobb átlátszó műanyag dobozt amit találunk és ráborítjuk a gépre, ha ráfér.
  • IKEA hack: IKEA bútorból építünk dobozt - természetesen jó bármilyen másik bútor, az IKEA csak úgy jön a képbe, hogy pár erre használható bútoruk (STUGVIK szekrény, LACK asztal) egészen nevetségesen alacsony áron kapható. Én a Prusának 3 darab LACK asztalból csináltam dobozt:

  • Maximalista állatok vagyunk, veszünk 2020-as V-slot rudakat és abból építünk egy keretet, amire az akril lapok kerülnek. A V-slot az, amit mi a CL3D építésénél váznak használtunk, csak nálunk még egy fokkal magasabbra hágott az őrület és ezért 3030-as elemekből van a váz, hogy én is ugrálhassak rajta.

A doboz építésekor ha tehetjük, igyekezzünk az elektronikát a dobozon kívül elhelyezni. A léptetőmotorok bírják a strapát, azok saját tapasztalatom alapján simán maradhatnak bent. Nálam a 100 ℃-os tárgyasztal tizenórás printek alatt sem fűti 42 ℃ fölé a passzív hőkamra belsejét, márpedig a 42 az ugye nem más, mint az egyetemes válasz az életre, az univerzumra és egyáltalán mindenre.

Ha már dobozt építünk, mindenképp bánjunk bőkezűen a hellyel, mert ki tudja, hogy később mikor akarunk webkamerát meg világítást szerelni a kockánk belsejébe.

A léptetőmotorok keltette vibrációt nagyban csökkenthetjük azzal, ha a printert valami gumis aljú böszme nehéz talpra ültetjük. Nem kell semmi komplikáltra gondolni: én bementem a barkácsboltba, vettem egy 40x40x4 cm-es öntött beton járólapot és alá egy gumis aljú, 40x40 cm-es padlószőnyeg darabot azt jónapot. Nekiállhatnánk most analizálni, hogy hogy lehetne minél tökéletesebben csillapítani a működési zajt, de inkább mondok gyakorlati tapasztalatot. Mielőtt ez a betonlap+padlószőnyeg hack meglett volna, a földszinten levő printert simán hallottam az emeleten, most meg szinte lehet a működő nyomtató mellett aludni. Szóval nem matekozni kell, hanem valami jó nehezet rakni alapnak a géped alá!
Persze azért mindig vannak még őrültebbek :):

A nyersanyag tárolása

Ahogy megdumáltuk az előbb, a nyersanyagok egy része szívja a légnedvességet magába, ami nem jó. A legtöbb gyártó vákumzárt tasakban forgalmazza a nyersanyagokat, de nyomtatáshoz ezt leszeded róla. Hogy a légnedvességgel megküzdj, tárold zárt dobozban, aminek az aljába beborítasz egy adag szilikagélt. Ha nincs szilikagél a közelben, akkor nézd meg a kisállatkereskedésekben az extrább macskaalmokat, azok között van szilikagél alapú.
Én is írtam erről korábban és Thomas Sanladerernek, a 3D print community egyik nagy múltú figurájának (aki mellesleg egy nagyon értelmes jó fej gyerek) is van egy egész klassz magyarázós videója, amiben olyan tárolódobozt épít, ami egyben nyersanyagadagoló is. Tomot egyébként is kövessed, nagyon informatívak a vlog bejegyzései:

Octoprint

Ha a nyomtatód nem rendelkezik hálózatos interfésszel, vagy ha van neki ilyen, de buta/nem áll kézre, akkor mindenképpen érdemes megfontolni egy Octoprint server beépítését.
Az Octoprint a csodás Gina Häußge gyermeke (még hogy nincsenek coder csajok!), nyílt forrású 3D printer server, ami mindent tud, ami egy 3D printer vezérléséhez szükséges:

  • millió módon küldhetsz neki printjobot
  • teljes kézivezérlést ad webes interfészen keresztül a nyomtatóhoz, direkt kontrollokal, soros terminállal a kézi GCODE parancsokhoz
  • webkamerát kezel, akár timelapse-ot csinál a printekről, ha kéred
  • csillió plugin áll hozzá rendelkezésre (pl. firmware updater, ami frissíti a nyomtatód szoftverét)

Az Octoprint egy Raspberry Pi-n fut, elég neki az 1. generációs gép. Szóval ha ilyet akarsz, kelleni fog:

  • egy Raspberry Pi
  • egy tápegység a RPI-hez
  • egy SD kártya, amire az Octoprintet installálod
  • a telepítés idejére egy monitor és egy billentyűzet (mivel az Octoprint egy headless server, ezért ez az üzemeltetéséhez nem kell már)
  • egy doboz a Raspberry Pi számára (itt a remek alkalom az első hasznos dolgot kinyomtatni!)
  • ha akarsz kamerát használni, akkor egy Octoprint kompatibilis webkamera

Octoprint installról nem írok, mert folyamatosan változik és millió HOWTO van a neten, keress rá.

A teljesség kedvéért meg kell említeni a másik, ám fizetős 3D printer szerver megoldást is, az Astroprintet. Nem tudok róla nyilatkozni, Gina szoftvere minden igényemet tökéletesen lefedi.

Hőmérők

Néha rád jöhet majd, hogy a hőkamra hőmérsékletét monitorozd, vagy csak szúrópróbaszerűen ránézz a tárgyasztal fűtésére. A hőkamrához vegyél egy buta konyhai hőmérőt, ami 50 ℃-t tud (én egy kétpálcás IKEA KLOCKISt használok erre a célra), a tárgyasztalt tesztelni pedig tökéletes egy lézerirányzékos infra hőmérő - persze ha van egy FLIR otthon, akkor nem kell az infra pisztollyal pöcsölni :)

Eszközök

Igyekszem mindent felsorolni, amit én a saját 3D print munkamenetemben bárhol rendszeresen használok. Azt vegyük alapnak a listában, hogy minden szerszámunk jó minőségű kell, hogy legyen - ha van kivétel, azt külön kiemelem. Nézzük:

  • Digitális tolómérő: ha bármit tervezel majd CAD-ben, ez elengedhetetlen. Nem kell csilliárd pénzekbe kerülő darab, a legmezeibb is tökéletesen megteszi.
  • Digitális szögmérő: ritkán kell, de amikor szükség van rá, ezerszer többet ér, mint a fixek!
  • 15-30-50 cm-es fémvonalzók: amikor a tolómérő nem elég. A fémvonalzók a műanyag szarokkal ellentétben a sarkuknál kezdik a 0 mm-t, hálás darab mind. Persze a fél méteressel is lehet 15 centit mérni, de hidd el, megéri a háromféle méret.
  • Csavarhúzó mindenféle csavarhoz, ami a printeren van: nem esszenciális, de én javaslom, hogy tarts a printer közelében egy szettet. Imbuszkulcs helyett én hosszú szárú T imbuszokat, és/vagy imbuszbites csavarhúzó(ka)t javaslok, mert kevésbé macerás velük dolgozni.
  • A hotend nozzle átmérőjével egyező csőkulcs: jól jön majd, amikor hegyet akarsz cserélni (amit a benne levő olvadt műanyag miatt csak minimum 190°-osan lehet).
  • Erős kombinált fogó: én egy Leatherman Wave-et használok 5. éve a printerekhez, számtalan esetben segített már, a leggyakrabban használt kéziszerszámom ever. Tökéletes lesz a hotend heater blokkot ellentartani, amikor a hegyet tekered ki belőle.
  • Lekerekített sarkú spakni: ez a 3D print mágus legfontosabb szerszáma, ezzel feszegeti le a modellt a tárgyasztalról. Legyen éles, de a sarkai kerekek, nehogy kiszúrd vele a burkoló réteget.
  • Csipesz: jól jön, amikor az olvadt műanyagot nem a tömpe ujjacskáiddal akarod leszedni majd a 200+ ℃-os hotend végéről.
  • Erős textilvágó kés és egy finomabb, minél vékonyabb pengéjű szike: ha a nyomtatott modellen marad felesleges anyag, ezekkel kell lebányászni. Az erős textilvágó jó lesz a makacs részekre, a szike meg a precízekhez.
  • apró pengéjű, ferde csípőfogó: sorjázásnál perfekt.
  • Apró akksis csavarbehajtó és bites fúrószárak M3..M8 méretig: műanyag furatot általában úgy nyomtatunk, hogy az feszes legyen és egy fúróval állítjuk valós méretre. Lehetne persze tokmányos fúrószárunk is, de minek szivassuk magunkat, ha nem muszáj.
  • Vékony és hosszú lapos csavarhúzó: látszólag érthetetlen szerszám ide, pedig a fogó után nálam a második legtöbbet használt tool. Az enyém 2.5 mm átmérőjű edzett acélból készült, 80 mm hosszú eszköz - hidd el, ez a tökéletes szerszám bármiféle beszorult izé kipiszkálására.
  • 0.35 mm-es akkupunktúrás tű: ezzel pucolhatod a hotend hegyét és semmi mással! Nem fúrunk bele a bronzba méretazonos fúróval, mert tönkreteszed! Szerencsére Tom is itt van, hogy elmagyarázza rögtön, hogyan pucolunk dugult nozzle-t:
  • szelephézag mérő: ez opcionális cucc, akkor jön jól, ha a nyomtatrónk nem tud automatikus tárgyasztal kalibrálást. Ilyenkor a megfelelő vastagságú szelephézag mérőt az asztal és a nozzle közé rakva precízen beállítjatjuk az első réteghez szükséges nozzle-bed távolságot.
Fogyóeszközök
  • izopropil alkohol: ezzel zsírtalanítod a tárgyasztalt minden nyomtatás előtt. Nem elfelejteni, mert az ujjadról az asztalra került zsírra nem tapad meg az olvadt műanyag és ha az első réteg rossz lesz, akkor az egész print az. Ha nincs izopropil alkohol, próbálkozhatsz a háztartási üvegtisztító sprayyel is.
  • konyhai papírtörlő: ezzel hordod fel az izopropil alkoholt az asztalra.
  • aceton: a hotend hegyébe beragadt ABS-t (de csak azt) ezzel oldhatod - elég egy fél órányi áztatás és már jön is ki a dzsuva.
    Itt szeretném megemlíteni, hogy amint először olvasol arról, hogy a PLA-t a hotendedből jó ötlet a diklórmetánnal kioldani, ezt gyorsan felejtsd is el: a DCM rohadt mérgező anyag, nem gyerek kezébe való. PLA-t inkább nem oldunk, helyette felhevítjük 250 ℃-ra a hotendet és hagyjuk, hogy kicsepegjen belőle.
Szoftverek

A 3D nyomtatás workflow háromféle szoftvert is érint:

  • kell valami, amivel megtervezzük a modellünket - ez nagy eséllyel egy CAD lesz
  • kell egy slicer, ami a szilárdtestmodell STL fileunkból GCODE-ot csinál a nyomtatónknak
  • végül opcionálisan szükségünk lehet egy 3D printer szerverre - ez pedig a fent már tárgyalt Octoprint

A teljesség igénye nélkül nézzünk pár alkalmazást.

Modellező szoftverek

Autodesk Fusion 360

A legkedvencebb paraméteres CAD alkalmazásom, sajna cloud only, de már megbékéltem vele így is. Sok hibája van még mindig, de a fejlesztés folyamatos, nagyon aktív közösség használja. A tanuló/hobbi (educational/enthusiast) licensz ingyenes, mindössze évente meg kell újítanod azzal, hogy deklarálod egy formon, hogy még mindig nem pénzkereseti eszköz a cucc. Nemsokára jön a webes Fusion 360, illetve kész van a még elég suta, de azért már használható iOS viewer app is.

Egyszer ha nagyon sok időm lesz, nekiállok tutorialokat csinálni hozzá. A Fusion 360-nak csak az a titka, hogy a fejlesztők által megálmodott szigorú workflow szabályokat illik követni ahhoz, hogy gyorsan és hatékonyan tudjunk benne dolgozni. Ha Fusion 360-at akarsz tanulni, akkor elsősorban Tyler Beck TECH & ESPRESSO vlogját ajánlanám hozzá. Legelőször nézd végig a Sketchekről és a contrainerkről szóló bejegyzéseket, aztán jöhet a többi.

Modellezéshez persze bármi más is használható, ami STL outputot képes generálni. A maker community másik nagy kedvence az OpenSCAD, amiben kizárólag scripttel lehet modellezni, de sokan használják a szintén webes TinkerCADet, a multiplatform nyílt forrású Blendert vagy akár a Google SketchUpját is.

Slicerek

Három játékost említenék meg azok közül, amikhez szerencsém volt:

  • Simplify3D: fizetős, mocsok drága, de a custom support struktúráival messze a legjobb szeletelő alkalmazás.
  • Slic3r: nyílt forrású, ingyenes, nagy tudású app, a GUI Perl-ben, a slicing engine mára már rendes multithreaded C++-ban implementálva. Ez a leggyorsabb szeletelő cucc ma. Prusáék az i3 MK2-höz csinálnak belőle egy dedikált forkot.
  • Cura: független slicerként indult, mára az Ultimaker gondozza, de továbbra is ingyenes alkalmazás, számos printer gyártó ajánlja a saját gépéhez.

Hirtelen ennyi volna. Ha érthetetlen lett valami, vagy kimaradtak dolgok, majd szóltok és hozzáteszem. Remélem cold start mankóként sok usernek hasznos lesz az összehordott info.

10 thoughts on “3D nyomtatás for dummies

  1. Gál Gergely

    Efi,

    Semmi zsebturkálási szándékom nincs, de kb. mennyibe fáj elkezdeni a 3D nyomtatást?
    Másik kérdés: érdemes kalákában csinálni? Több embernek talán több dologra van szüksége, amit lehet nyomtatni... Mert a fancy dolgokon kívül még csak a másik printerbe való alkatrészeket láttam nyomtatásban.

  2. Adrian

    Ez még érdekes lehet a CR10 mellett: Tevo CR10 klón:

    https://www.facebook.com/TEVO3DPrinters/posts/1409594449134166

    1- 90% prebuilt;
    2- AC heatbed easy to heating up 110 in few minutes ;
    3- Safe power supply control box ;
    4- Bigger printing size ;
    5- Multi options ( bltouch auto leveling ; dual extruder ; larger heat bed , laser ) ;
    6- Low price for standard printer 330-340$ including shipping ;
    Yours sincerely
    Tevo Team

    2-3 hét múlva kezdhetik árusítani.

  3. Ize

    Hali,

    Remek hiánypótló, jólösszeszedett írás.
    Amikkel én még kiegészíteném

    Kit verzió:
    -ha komolyabban érdekli az embert a dolog (ha nem, akkor még ne vegyen 3d nyomtatót, mert most még erősen a hobbi kategóriában vannak), akkor érdemes ilyet venni.
    - összeszerelés közben jól képbe kerül az ember a szerkezet műkődési elvével
    - ez hasznos lehet a későbbi szerelés, állítgatás és tunningolás közben (hidd el fogod)

    Szag/egészség:
    - a sima PLA szaga elvileg nem mérgező
    - a sima ABS szaga nem igazán egészséges
    - van biztonságosnak mondott különleges ABS
    - egy extra/különleges PLA már nem biztos hogy biztonságos

    Food safe:
    - nem csak a nyomtató anyaggal kell számolni, hanem a nyomtató alkatrészeiből is jöhetnek nem biztonságos dolgok, különösen ha nem food safe anyaggal is nyomtattál már vele
    - a technológia miatt, apró rések lesznek a rétegek széleinél, amik a bacik melegágya tud lenni és nem igazán jól tisztíthatóvá teszi a kinyomtatott cuccot

    Nyomtatási idő:
    - függ a beállított sebességtől, rétegvastagságtól, a nyomtatott tárgy nagyságától és alakjától (meg a belső kitöltöttségétől)
    - kezdőknek meglepően is hosszú tud lenni, nem csak 5-8 órára kell gondolni, de extrém esetben huszon-órákra
    - ezért jól jön ha kamerán keresztűl távolról is rá tudsz nézni hogy mi történik és ha pl. van octoprinted, akkor le tudod állítani, ha gond van, ezzel energiát és anyagot spórolsz
    - ha x óra után félre ment valami, akkor újra szeletelsz (tegyük fel, hogy a nyomtató jól van összerakva és beállítva), újrakezded a nyomtatásr és újabb x óra után tudod csak meg esetleg, hogy jobb vagy rosszabb lett.
    - ha több dolgon is változtatsz egyszerre, akkor csak találgathatsz, hogy mitől lett jobb/rosszabb
    - akár attól is változhat a minőség (és esetleg más beállításra van szükgés), hogy pl. más gyártó PLA-ját használod, mint eddig
    - azzal lehet trükközni, hogy az új beállítást nem az egész dolgon próbálod ki elősszőr, hanem csak a problémás részen. Ezt úgy a legegyszerűbb, ha szeleteléskor a függőleges tengely mentén lejjebb tolod a tárgyat ezáltal levágva az aljának egy részét. Ha jónak tűnik az új beállítás, akkor utána lehet az egész tárgyat ezzel nyomtatni
    - új nyomtató anyaghoz szükséges beállításokat ki lehet tapasztalni különböző Torture Test vagy Temperature Calibration Tower és egyébb dolgok nyomtatásával.
    - nyomtató beállításai pedig különböző calibrációs cuccok nyomtatásával (kocka, Bed Leveling Calibration Test Object, stb)

    Eszközöknél említésre méltó még:
    -heat gun/ hőlégfúvó /hairy lion, de másra is hasznos lehet;-)/
    - 3d pen/3d ceruza
    - ragasztó pisztoly

    Esetleges további kivesézhető témák haladó cikkben? ;-)
    - kinyomtatott tárgyak utókezelése
    - nyomtató tunigolása/pimpelése
    - delta printer vs cartesian
    - több funkciós printerek: léseres vágás/gravírózás, CNC fej, 3d scanner (pl fabotum), bár én ezekben nem hiszek

    Üdv.:
    Ize

  4. eFi Post author
    Greg

    A most induló Obsidian Kodama 3D 300 USD-ből megvan, a Creality CR10 500 USD körül mozog, egy Prusa i3 MK2 900 EUR, egy Ultimaker 1000-3000 EUR között mozog, plusz naponta jönnek ki új printerek, szóval elég széles a paletta, ami a vasat illeti. Az Obsidian a kis build volume ellenére brutálisan jó dealnek tűnik, ha nem félsz beszállni a crowdfunding kampányba, akkor melegen ajánlom. Ha jó nagy méret kell, akkor ott a Creality CR10-es Prusa klón 300x300x400 mm-es befoglaló mérete, azzal lefedsz bármit (a 200 mm-es build volume kockát is 24+ óra megtölteni egy printtel), de a Prusa i3 MK2 is 210x250x200 mm, ami szintén nem kicsi - BTW a legnagyobb cucc, amit valaha egyben nyomtattam, az az action camera mount víz alá és az is elfért simán a Prusán.

    Nyersanyagnál 20-30 USD körül indulunk, de a spéci filamentek felmehetnek 90-100 USD/kg árig is simán. Általában jellemző, hogy a drágább spéci nyersanyagokat (nylon, PVA, flexibilisek) 1 kg-nál kisebb kiszerelésben mérik, hogy ne sokkoljon annyira az áruk. Általános használatra a mezei PLA/ABS a 20-30 USD/kg kategóriában marad, ha a két anyag előnyeit ötvöznéd, mert nem akarsz ABS-szel küzdeni, akkor a PETG kb. ennek az 1.2-1.5-szöröse lesz.

    Kaláka: persze lehet több usernek hajtani egy printert, de már simán megfizethető árban beszerezhetsz egyet és ha csak picit is benned van a makervér, akkor nehéz lesz rajta osztozni :)

    3D print, de minek topic: én vagyok az utolsó ember, aki ezt az egész technológiát arra használná, hogy n+1 Yoda mestert nyomtasson (BTW döbbenten nézem, amikor felnőtt emberek műanyagjátékos special edition bármit vásárolnak tömérdek pénzért :)). Nézd meg amiket én csinálok, aztán döntsd el, hogy ez csak műanyagjátékok meg printeralkatrészek gyártására való drága hobbi-e.

    Ize

    Köszi a sok hasznos extrát, alkalomadtán bepakolom ezeket is és természetesen nem ez volt az utolsó poszt 3D print témában :)

    Pappito

    Szívesen, csak kérdezz, ha bármi homályos maradt!

  5. Tibor

    "Az Octoprint a telepítés idejére egy monitor és egy billentyűzet szukseges":
    Meg ehhez sem kell, mert csak az image-t felrakod egy kartyara (Win32DiskImager, pl), a kartyan egy text editorrel beallitod a halozatodat (Sublime, pl), beteszed a kartyat a RPi-ba es meg monitor meg billentyuzet sem kellett.

  6. Gál Gergely

    3D print, de minek topic: (s nem kötözködni akarok, eddig is nagyon elismertem a munkásságod, de így összegyűjtve még impresszívebb :) ) Én elég sokat játszottam asztali játékokkal, amiben a sok műanyag bizbasz volt a lényeg. A hőskorban ölni tudtunk volna ilyen nyomtatási lehetőségekért. Most meg a jogtulajdonosok ölnek, ha valaki él az ilyen lehetőséggel... ;)
    A mostani énemnek egy gondja van: hacsak nem vagyok gépszerkesztői vénával megáldva, nem tudom honnan beszerezni a szükséges terveket. Neked könnyű, mert megtervezed és kész. Irigyellek :)
    Azt már látom, hogy ha van egy nagymértékben DIY hobbid (pl. búvárkodás), akkor iszonyú segítség egy ilyen cucc. Csak az én szűklátókörüségem, hogy nem látom, miben segíthet nekem most egy ilyen 300USD+ÁFA+vám+szállítás (tetszőleges sorrendben) árú eszköz, meg a futó költségek. Nagy kedvem lenne hozzá, de valami gyakorlati okát is keresem.
    Addig csak itt csorgatok....
    Egyébként tényleg nagyon jó, hogy ez így (eddig) össze van foglalva.

  7. eFi Post author

    Greg: nagyon nem értünk egyet, sorolom.

    Műanyag bizbaszok

    Ne az AD&D figurákra gondolj, hanem az értelmetlenül port fogó szobrokra, amiknek funkcionálisan nulla értelme. Persze más, ha te tervezed, de amíg letöltöd és klónozod, addig minek?

    Gépszerkesztői véna

    Ha nem vagy agyhalott a trigonometriához, akkor egy CAD simán menne, higgyél nekem. Ha meg minimálisan elkap a 3D, akkor a t-spline-os meshes világ is beránt előbb-utóbb.

    3D print haszna === hobbi support

    Ennyi modellt csináltam, ami a búvározásnál hasznos:

    Ezzel szemben a jelenlegi háztartásban az alábbi 3D printed cuccok vannak használatban:

    Nem zörgő kulcstartó - az előző két lakásunkhoz egyetlen egy kulcsra nem volt szükségünk, itt meg lett egy kazal, ez generálta a modellt:

    Zuhanyfej felfüggesztés - a fürdőszobában nem volt flexibilis zuhany, így ahhoz való felfüggesztés sem. Az előbbin segített egy barkácsbolt, az utóbbit megcsináltam én némi műanyagból és egy IKEA STUGVIK tapadókorongból:

    Thunderbolt 2 dock SATA frame - a Seagate a saját spéci tokozású diszkjeihez tervezett Thunderbolt 2 asztali dokkot, amihez én gyártottam egy feltétet, hogy standard 2.5-3.5" SATA eszközöket is megegyen:

    Raspberri Pi ház - rpi van egy csomó a lakásban, lehet hozzájuk bolti tokot kapni, de nekem az tetszett, amitől úgy néz ki, mint egy kis Apple TV süti:

    Racsnik - oldható kötés mindenféle kábelkötegelő helyett:

    Botmixer mount - hogy kéznél legyen a konyhában, a falon. Mivel nem fúrhatok meg semmit a lakásban, ez is egy IKEA STUGVIKhoz lett tervezve:

    Mágneses pöcök a telefon hátára - az ebédlőasztalon és a frigón is van belőle, a telefon hátára egy mozdulattal ragad és már meg is van támasztva:

    Lencsesapka mount - utálom zsebrerakni a lencsesapkát, mert koszolódik. Ezt befűzöd a táska vállszíjába és meg van oldva a probléma:

    Konyaruha mount - szintén IKEA STUGVIK, plusz hozzájött egy IKEA GALANT rúd is:

    iPhone tripod tartó - megtartja magában a telefont egy vízszintes felületen is, de a végében levő 1/4-20" UNC anyával rögzítheted egy standard fotós állványcsavarra:

    Mágneses iPad és tolltartó a frigóra - az iPad receptkönyv és SONOS kliens, a toll meg toll:

    D gyűrű az 511 Rush backpackek buta végű szíjára - hogy kényelmesebb legyen a szíjakon állítani:

    Töltőkábelek oldható felfüggesztése - az akksitöltők polcáról lóg 10+ töltőkábel, amiknek így azonnal kéznél van a feje, de ha kell a drót, egy csavarással kiszedhetem:

    Custom kábelrögzítés - csak speciális méret fért el, amit szintén nem szögelhettem, így kétoldalú ragasztócsík tartja a helyén:

    És csak gyorsan körbeszaladtam, ezen kívül valószínűleg tucatjával lenne még, ha keresgélnék. Szóval ne mondd nekem, hogy a 3D nyomtatás haszna kimerül abban, hogy megtámogatsz vele egy hobbit :)
    Épp az a csoda benne, hogy olyan eszközt képes emberek kezébe adni, amivel korábban számukra elképzelhetetlen dolgokat tudnak megvalósítani egész egyszerűen azért, mert egy 3D nyomtató olyan, mintha egy új kézműves skillt tanulnál meg. Elkezded használni és egy idő után a környezetedben te magad veszed észre azokat a dolgokat, amiket egy kis modellezéssel saját magad tehetsz jobbá. Aztán majd ez átragad a családodra is :)

    A poszt korántsem lett elég átfogó, de épp azért nem írtam meg idáig, mert akárhányszor nekikezdtem, mindig az volt az érzésem, hogy egyszerűen nem tudok mindent leírni, annyi mesélnivaló lenne :) Szoktak is a cimborák piszkálni azzal, hogy nem szabad eFit 3D printről kérdezni, mert onnantól be nem áll a szája napokig :)

  8. Gál Gergely

    Bocs, logikailag pont ugyanazt mondtuk mindketten, csak én negálva... :D
    Ismét nőtt az impresszívitási mutatód!
    Meg a kedvem. Na, majd talán jövőre, ha kint lesz a piacon az Obsidian...

    Most megyek olvasni a sw szekciót.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *