Álomból valóság

Elméleti áttekintőnk, melyben az egyik magyar filamentgyártó cég vezető vegyészmérnökét kérdeztük a 3D nyomtatásban használt alapanyagok tulajdonságairól, előcsalogatta a fórumon Zsoltot, akit a többség layerke néven ismer. Layerke néhány éve szeretett bele ebbe a technológiába, de úgy érezte, nem éri meg a pénzét az elérhető masinákba fektetnie. Azt gondolta, épít inkább egy olyat, ami kifejezetten az ő igényeit szolgálja, lehetőség szerint olcsóbban, mint amennyiért hasonlót vásárolhatna a boltban. Kifaggattuk a részletekről.

Hogyan kerültél a 3D nyomtatás közelébe? Mikor szippantott be ez a világ?

20 éves koromban kezdett el érdekelni a 3D marás, akkoriban jelentek meg Magyarországon a nyomtatóportról vezérelt marógép-vezérlő eszközök. Ekkor még elég drága volt ez a technológia, így érdeklődés szintjén ragadt a dolog. 2011-ben láttam először a neten 3D nyomtatót és mivel olcsóbb volt, mint egy marógép (nem kell olyan robusztusra megépíteni), illetve több fantáziát is láttam benne, pár hét alatt minden fellelhető anyagot elolvastam a témában. Úgy tűnt, még nagyon gyerekcipőben jár a történet. Mivel ekkoriban modelleztem is (4 repülőm és egy helikopterem is volt), letettem a dologról.

2014-ben megint szembejött velem egy 3D nyomtatásról szóló cikk, és mivel ekkor már nem modelleztem aktívan, így megérett az ötlet, hogy nekem is kell egy ilyen. Nekiugrottam az internetnek és kb 5-6 hónapig fórumokat olvastam angol, német és magyar nyelven arról, hogy melyiket lenne érdemes megvenni a kínálatból. Mivel mindegyikben találtam valami kivetnivalót, így a saját építés mellett döntöttem, plusz nem vagyok hajlandó pénzt adni olyasmiért, amit magam is meg tudok oldani - főleg ez döntött az építés mellett. Jobbat akartam, olcsóbban.

Papírra vetette (forrás: layerke) [+]

Miután fél évig fórumokat böngésztél, hogyan kezdtél bele? Honnan szerezted be az alkatrészeket?

Egy vasárnapi ebéd után, ültünk a családdal a nappaliban és beszélgettünk. Ekkor terelődött a szó újból a 3D nyomtatókra, és miután megnéztünk párat a neten, gyorsan leskicceltem a terveket egy papírra. Az alkatrészeket szinte darabonként rendeltem külföldről és itthonról, mert így tudtam megvenni mindenből a számomra leginkább megfelelőt. Nagyjából fél évig tartott a saját nyomtatóm elkészítése, hol nagyobb, hol kisebb lendülettel. A nagyobb lendület azt jelenti, hogy több egymást követő délután 4-5 órán át dolgoztam rajta, szombatonként egész nap, aztán jellemzően egy hét szünet következett, mert várnom kellett valamilyen alkatrészt. Nettó 170-200 munkaóra lehet a gépben, de mivel menet közben ezt nem mértem, csak becsülni tudom a ráfordított időt.

Milyen végzettséggel rendelkezel?

Műszaki-számítástechnikai technikusként végeztem, valamint olaj- és gázipari mérnök vagyok. Ez utóbbi területen is dolgozom egyébként. Minden műszaki dolog érdekel, ez is motivált, amikor belekezdtem a nyomtató elkészítésébe. Kellett hozzá persze az is, hogy anyagilag elérhető közelségbe kerüljön, viszont műszakilag kihívást jelentsen, amiből tanulhatok. Így is lett.

Mit tanultál közben? Volt olyan, amire nem számítottál?

Nem tudnék egyet kiemelni, rengeteg dolgot tanultam, a legfontosabb talán, de ez teljesen szubjektív, hogy semmit sem szabad alárendelni a hobbinak vagy hobbiprojektnek, mert sokkal fontosabb a család, a tisztaság, a nyugalom, a kipihentség. Azt gondolom, nem mehet ezek rovására az ember hobbija, legyen szó játékról, 3D nyomtató építéséről, modellezésről, vagy bármiről.

MDF lapokból, bőröndként mozgatható (15 kg!) (forrás: layerke) [+]

Műszaki értelemben véve rengeteg buktatóval találkoztam menet közben. Az olyan típusú embereknek, mint én, akik szeretik maguk megoldani a felmerülő problémákat, nagyon sok időt és energiát kell beleölni, hogy a végén sikerüljön. Rengeteget kell tanulni, komplex látásmódot igényel a feladat, hogy az egész rendszert egyben képesek legyünk szemlélni, nem szabad kizárólag részegységekben gondolkodni, mert akkor adott részletek lehet, hogy szuper jók lesznek, de a végeredmény gyenge, vagy akár működésképtelen.

Buktatókkal teli projektmunka

Milyen problémákra gondolsz? Milyen előre nem látott nehézségekbe ütköztél?

Főleg a szerszámgépek tekintetében találkoztam nem várt gondokkal. Nagyon alaposan fel kell készülni egy ilyen projektre, nem is feltétlenül minőségben, inkább mennyiségben Sokféle szerszámot kell használni, ráadásul majdnem minden lépésnél egy másik gépre vagy szerszámra lesz szükség a folyamatban, melyek nem biztos, hogy otthon megtalálhatóak. A másik, hogy megszámlálhatatlanul sok gagyi, rosszul legyártott, vagy gyárilag hibás alkatrészt lehet venni az interneten és a boltokban egyaránt, ezekkel nem egyszer szívtam meg. Volt, amiről csal működés közben derült ki, hogy nem lesz alkalmas a feladatra, például egy nagyon olcsó és ránézésre egyszerű alkatrész, a száltovábbító kerék. Ez egy mángorolt vagy mart, többféle fémből készült kis kerék ötös, hatos tengelyre.

Kereste a megfelelő beállításokat (forrás: layerke) [+]

Ebből először alumíniumot vettem, ami eleinte jónak is tűnt, szépen továbbította a szálat. Aztán eltelt néhány hét és elkopott rajta a fogazás, pontatlanná vált. Nem tűnik nagy dolognak, de emiatt lyukacsossá kezdtek válni az elkészült tárgyak, majd egyre több lett bennük a hiba. Beletelt némi időbe, mire rájöttem mi okozza, és míg kijavítottam. Vettem egy edzett acél továbbítókereket, ami azóta is hibátlanul teszi a dolgát. Amellett, hogy jóval keményebb, a fogazás is élesebb, így jól bele tud kapaszkodni a filamentbe a továbbításhoz.

Megkértük, hát kinyomtatta - szép lett (forrás: layerke) [+]

Mesélj egy kicsit konkrétabban a nyomtatódról! Milyen alkatrészekből áll, mit érdemes róla tudni?

Az extruder és a szálhúzó mechanika elkülönül egymástól. Ez azért jó, mert a fúvóka szánja könnyű tudott maradni, kisebb erő elég a mozgatásához. Hotendnek egy kínai E3D V5 klónt választottam, de ezt is továbbfejlesztettem: a hőelnyelést nem oldották meg rendesen, túlmelegedett az egész. Ez alatt azt értem, hogy nem csak a hotend, hanem a hűtött rész is kapott a terhelésből bőséggel, így többször megolvadt benne a szál és elakadt (duguláshoz vezetett), aminek következtében beleégett a fúvókába a műanyag. Ezt sikerült kiküszöbölni olyanformán, hogy bár a szálvezető tefloncső átér a hotend fűtött részébe, minden más fémes átmenetet átvágtam a két részegység között.

A tárgyasztal végfokának kivezetése (forrás: layerke) [+]

Az elektronikát RAMPS 1.4 végfokból és Arduino mega 2560 vezérlőből raktam össze. Itt is kellett egy kicsit trükközni, a fűthető tálca melegítéséért felelős végfok tranzisztorát leválasztottam és egy hűtőbordára csavaroztam, így nagyobb teljesítmény leadása közben sem melegszik túl a végfok. A kijelző egy 128x64 pixeles mátrix. Ennek különösebb jelentősége nincs, nekem ez tetszett. Menet közben csak a hőmérsékleteket jelzi vissza, előnyét akkor látni, ha éppen indítani akarok egy nyomtatást az SD kártyáról, ilyenkor jól jön. Egyébként inkább hátrány a nagy erőforrásigény miatt, ha újrakezdeném, a 4x20 karakteres kijelzőt építeném be, az Arduino hálás lenne érte.

Saját, leendő alkatrészeit gyártja (forrás: layerke) [+]

Tervezed, hogy további módosításokat, fejlesztéseket hajtasz végre a nyomtatódon?

Nem. Tökéletesen teszi a dolgát, az igényeimet kielégíti. Gyakorlatilag nincs mit javítani rajta.

(forrás: layerke) [+]

Összeszámoltad már, mennyibe került a géped?

Ha a saját, belefektetett óráimat nem számszerűsítem, nagyjából százezer forintot költhettem. Ehhez régi mátrixnyomtatókból szereztem nagyteljesítményű léptetőmotorokat, sok alkatrészt Kínából rendeltem, de volt amit itthon szereztem be. Ebben a kalkulációban nincsenek benne a szerszámok és gépek bérleti, vagy vásárlási árai, feltételezzük, hogy minden rendelkezésre állt.

Működés, tervek

A tapasztalataid alapján, javasolnád másoknak is, hogy saját maguk álljanak neki 3D nyomtatót építeni?

Nehéz kérdés. A megfelelő műszaki felkészültséggel rendelkező embereknek, akik szeretik a Do it Yourself projekteket, mindenképpen javasolnám, hiszen megvan hozzá a felkészültségük, gépeik, tudnak érthetően és logikusan kérdezni, illetve a legtöbb alapvető elvvel tisztában vannak. A nem műszaki beállítottságúaknak viszont azt mondanám, ne vegyenek készgépet se, mert még mindig nem eléggé kiforrott. Szerintem az otthoni 3D nyomtatásnak kell még 2-3 év, mire a megvásárolható gépek a 2-300 ezer forintos sávban elfogadhatóan fognak működni és nem kell állandóan valamit barkácsolni rajtuk. Ez azonban csak az én véleményem.

Repülőmodell alkatrészek és gusztusos Raspberry Pi ház (forrás: layerke) [+]

Mire használod a nyomtatót?

Főleg a magam örömére nyomtatok vele, de különböző ajándéktárgyakat is készítek az ismerősöknek, barátoknak, illetve van most egy új projektem, ebben a nyomtatott áramkörök dobozolását készítem a 3D nyomtatóval. Csináltam már dobozt a Raspberry Pi-mhez, de még mézeskalács szaggatóformát is.

Az első, azóta is működő nyomtatott tárgy az elektromos rendőnybe kellett (forrás: layerke) [+]

Milyen szeletelőszoftvert (slicer) használsz?

A Slimpify3D mellett döntöttem. Elsőre soknak tűnhet a 150 dolláros ára (gyakorlatilag a nyomtatóm bekerülési költségének a fele!), de egyelőre sem az ingyenes, sem a fizetős megoldások között nem találtam nála jobbat. Tökéletes, soha nem hibázott még a nyomtató szoftveres hibából. Rengeteg aprólékos beállítást tesz lehetővé, olyanokra is gondoltak, amire mások nem: a támasztékolást precízen és egyedileg beállíthatom, vagy például ami nagyon tetszik, hogy meghatározhatok egy nyomaton belül többféle kitöltési arányt is.

Áttetsző bogarak, beépített LED világítással (balra), ajándékfeliratok (jobbra) (forrás: layerke) [+]

Mennyire hangos ez a gép?

Pontos méréseim nincsenek. Nem nevezném különösebben hangosnak, lehet mellette hallani egymást. Ami viszont esetleg zavarhat egyeseket, hogy a léptetőmotorok nagyfrekvenciás vezérléssel működnek, a motorok tekercselése "zenél" menet közben. A különböző gyorsulásokhoz és sebességekhez különböző hangok társulnak. Azért külön szobát kapott a kicsike (a melléképületben van egy kvázi műhely, ahol a nehéz és hangos, koszos gépek, illetve szerszámok zavartalanul elférnek), így végképp nem zavaró a működése.

A tapasztalataid alapján, belevágnál újra? Ha igen, mit csinálnál másképp?

Igen, újra megcsinálnám. Ha valamit másképp csinálnék, akkor az az, hogy fix tálcával dolgoznék – jelenleg harmadik tengelyként a nyomtatótálca mozog, ez pedig problémás lehet nagyobb modelleknél, bár ilyesmi még soha nem történt nálam. Nyilván azért is, mert nincs túl gyorsra állítva a nyomtató sebessége és gyorsulása). Még egy dolog, amit változtatnék: több pénzzel vágnék bele, és alapvetően nagyobbra építeném, egyszerűen cserélhető fejet választanék, sőt akár több fejben gondolkodnék.