3D-tisk večjih predmetov

Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani so letos sestavili prav poseben 3D-tiskalnik. Sestavili? Da, sestavili, in to sami, saj so si s tem omogočili poljubne nadgradnje in prilagoditve, ki jih sicer potrebujejo za tisk pametnih izdelkov. »Pri tem smo se opirali na izkušnje iz preteklosti, saj v laboratoriju že vrsto let uporabljamo in vzdržujemo ter nadgrajujemo različne odprtokodne 3D-tiskalnike,« je ponosno povedal prof. dr. Janko Slavič, član Laboratorija za dinamiko strojev in konstrukcij (LADISK).

Posebnost in hkrati največja prednost omenjenega 3D-tiskalnika je vsekakor možnost tiskanja velikih predmetov – ti lahko merijo skoraj meter po vsaki osi. V primerjavi s »hišnimi« FDM-tiskalniki ali tiskalniki s tehnologijo termoplastične ekskluzije materiala lahko natisne bistveno večje izdelke, kot rečeno, skoraj do mer 1 x 1 x 1 meter. Tiskalnik premore tudi ustrezno veliko zaprto komoro in za nameček ponuja še ogrevano delovno površino. Ogrevanje se lahko izvaja po segmentih, zaprta komora pa skrbi, da se ohranja temperatura, torej varčuje z energijo. Opremljen je tudi s HEPA-filtri, da drobni delci ne zaidejo v okoliški prostor.

Hiter in po potrebi tudi natančen

Hitrost tiskanja 3D-predmetov znaša do 100 mm na sekundo, ali, kot pojasni prof. dr. Slavič: »Pri velikih kosih je pomembnejši podatek, da ob uporabi 0,8 mm šobe natisnemo 3 do 4 kg materiala na dan, torej lahko natisnemo relativno velike vzorce v razumnem času.«

3D-tiskalnik pri tem pozna več različnih ločljivosti tiskanja, ločljivost pa je odvisna tudi od uporabljene šobe – podprte so šobe od premera 0,4 mm naprej. Ker v laboratoriju LADISK na omenjenem tiskalniku tiskajo predvsem večje vzorce (za manjše imajo vrsto drugih manjših 3D-tiskalnikov), tipično uporabljajo večje šobe – 0,8 mm ali 1 mm. Samo pozicioniranje šobe v tiskalniku pa je natančno na 0,05 mm.

»Imamo tudi možnost uporabe dveh ekstruderjev hkrati. Če bi aplikacija to zahtevala, bi lahko kombinirali oba – enega za grobo, drugega za fino obliko, ali pa bi tiskali dva različna materiala,« pravi sogovornik. Velikan med 3D-tiskalniki prav tako ni pretirano »izbirčen«, saj lahko tiska na najrazličnejše materiale, kot so PVA, PLA, PETG, ABS, ASA, najlon in podobni. »Le eksotičnih materialov z njim ne moremo tiskati, saj je pot do ekstruderja materiala relativno dolga in je to težje izvedljivo. Polimerne materiale z ogljikovimi vlakni bi denimo še lahko tiskali, TPU pa težje,« doda prof. dr. Slavič.

Tiskalnik sicer deluje s klasičnimi filamenti premera 1,75 mm, pri čemer podpira filamente v zelo velikih kolutih. Na Fakulteti za strojništvo najraje uporabljajo 8 kg kolute, saj ti tiskalniku zagotavljajo kar največjo avtonomijo delovanja in manj posegov. Velikan v svetu 3D-tiskalnikov temelji na odprtokodni platformi, torej omogoča tudi različne nadgradnje in razširitve. In prav po konfiguraciji mu ni para, saj so na Fakulteti za strojništvo vanj vključili vse dodatke, ki jih je predvidel proizvajalec. A prof. dr. Slavič že zre naprej: »Odprtokodnost nam omogoča, da ga poljubno nadgrajujemo. Ker smo raziskovalci, imamo radi različne izzive in tako že razmišljamo v smeri, da bi mu dodali še roko za odvzemanje ali brušenje materiala.«

FDM 3D-tiskalnik za tiskanje predmetov do velikosti 1m x 1m x 1m.

V izdatno pomoč raziskovalcem

Glavna naloga novega 3D-tiskalnika bo prototipiranje večjih kosov, saj za večmaterialno tiskanje manjših izdelkov in celo pametnih struktur, po katerih slovi laboratorij LADISK, kot npr. 3D-natisnjenih senzorjih in aktuatorjih, uporabljajo manjše namenske 3D-tiskalnike. Prof. Slavič nam je zaupal: »V Laboratoriju za dinamiko strojev in konstrukcij tak tiskalnik potrebujemo za lastno raziskovalno delo, in sicer povsod tam, kjer moramo natisniti relativno velike vzorce. Te potrebujemo za postavitev eksperimentov ali izdelavo prototipov dinamičnih struktur, pa tudi za rešitve, ki jih razvijamo za industrijo.«

V LADISK-u so z uporabo velikega 3D-tiskalnika razvili postopek za izdelavo 3D-natisnjenih orodij, namenjenih prototipiranju funkcionalnih delov embalaže iz papirne kaše. Natančnost in zmožnost tiskanja velikih volumnov sta raziskovalcem omogočili izdelavo orodij s preciznimi sušilnimi kanali, tudi za velike gospodinjske aparate (hladilnik, pralni stroj itd.). Nadgradnja funkcionalnosti tiskalnika za tiskanje temperaturno obstojnih polimerov pa je omogočila sušenje prototipov tudi pri povišanih temperaturah nad 100 °C, s čimer je moč izdelati visokokakovostne prototipne embalažne vzorce. »S to metodologijo smo bistveno pospešili in pocenili izdelavo vzorčnih kosov embalaže iz papirne kaše, ki jo sicer pomagamo razviti zaradi statične in dinamične zaščite izdelkov pri skladiščenju in med transportom.«

Sicer pa Fakulteta 3D-tiskalnik uporablja tudi za učni proces, pogosto pri izdelavi zaključnih nalog na vseh stopnjah študija. Študenti so delo s 3D-tiskalnikom hitro usvojili, saj se bistveno ne razlikuje od drugih 3D-tiskalnikov. »Priprava za tiskanje je relativno enostavna, praktično enaka kot za vsak FDM-tiskalnik, pripraviti je treba le t. i. G-kodo. Drži, treba je imeti nekaj izkušenj s 3D-tiskanjem, in imeti v mislih, da je vsaka napaka pri pripravi tiskanja na velikem 3D-tiskalniku lahko relativno draga,« je še povedal profesor.

Na naše vprašanje, ali bi takšen 3D-tiskalnik prišel prav tudi domači industriji, smo dobili kratek in jedrnat odgovor. »Da, omogočamo tudi 3D-tiskanje kot storitev. Industrija za zdaj še ne ve, da tak tiskalnik sploh imamo, sicer sem prepričan, da bi bilo veliko povpraševanja po storitvah 3D-tiskanja velikih predmetov.«