Fejcserés támadás: gyártói szabadság 3D-ben nyomtatva

Az Ultimaker 2+ nálunk töltött néhány napot, mi pedig kinyomtattunk mindent, ami csak eszünkbe jutott.

Bevezető, háttér

A tesztlabort édeskés, engem a kanadai rokonoktól ajándékba kapott, majd felbontás után még évekig a hűtőben vendégeskedő juharszirupra emlékeztető, de egyáltalán nem tolakodó illat lengi be. Ha vendégünk érkezne, joggal gondolhatná: valamilyen süteménnyel készültünk. Nem is olyan régen szerkesztőségünk tagjai közül kevesen vágták volna rá azonnal, hogy ez nem édesség, hanem nagyjából 200 fokon olvasztott polylactic acid (politejsav), amit éppen egy 3D nyomtató prüszköl ki magából.

Az idei CES egyik izgalmas standját a holland Ultimaker birtokolta. Azért izgultak rettentően, mert az ötéves startup ügyvezetője komoly bejelentésre készült: lecserélik az aktuális csúcsmodelljüket, helyébe a ráncfelvarráson átesett Ultimaker 2+ és a nagyobb térrel rendelkező Ultimaker 2+ Extended kerül. Az elődök előnyös tulajdonságait megtartva, „a közösség igényeire reflektálva változott” – hangsúlyozta többször is Jos Burger, a vállalat vezére. „Mindkét gépünket alapvető változásoknak vetettük alá, szigorúan csak a vásárlói elvárásokra reflektálva, a 3D nyomtatással kapcsolatos igényeknek megfelelve.” A januári bejelentést követően hosszas szervezés eredményeképp néhány napra mi is kipróbálhattuk, mit tud a hollandok üdvöskéje.


[+]

Abban Burgernek mindenképpen igaza volt, hogy a legfontosabb változást kizárólag a rajongótábornak, elsősorban a svéd kutatómérnök, Anders Olsson leleményességének köszönheti a cég. Olsson az a fajta fickó, aki nem szereti feleslegesen bonyolítani az életét, viszont nem fél fejest ugrani az ismeretlenbe.

A bór-karbid speciális neutronbefogó képessége miatt kedvelt neutronsugárzás-elnyelő anyag az atomerőművekben, illetve a neutronrészecske kísérletek meghatározó eleme is, Olsson úgy döntött, megpróbálja leváltani a hagyományos eljárásokat és 3D nyomtatóval gyorsítja fel a folyamatot. Az első kompozit próbanyomata megmutatta, az Ultimaker alkalmas a feladatra, csakhogy a nem éppen rendeltetésszerű használatnak hála egyetlen alkalom után elhasználódott a fej, ezt lecserélni pedig csak a teljes fűtőblokkal együtt, órákig tartó szerelgetéssel lehetett; kész rémálom, változtatni kellett.


[+]

A svéd tehát gondolkodóba esett, megoldást keresett és talált is egyet. Egy új elem beiktatásával a leválasztott fúvóka cseréje pár másodpercre csökkent. Természetesen eredményeiről beszámolt az Ultimaker fórumán is, ahol az emberek lelkesedtek az ötletért, persze nem a nukleáris kísérletek miatt, hanem mert az Olsson Block névre keresztelt szett lehetőséget teremtett a fúvóka méretének változtatására, így a nyomtatás igény szerint felgyorsítható, vagy éppen még precízebbé tehető lett.

Hardver

Az Ultimakernek „csak annyi dolga maradt”, hogy felkarolja az ötletet és utólagos szerelgetés helyett eleve az Olsson Blockkal dobja piacra az új 3D nyomtatókat. A 0,4 mm-es fej mellé azóta csomagolnak 0,25, 0,6 és 0,8 mm-es szűkítőt is, a vásárlók legnagyobb örömére. Olsson megoldása viszont láncreakciót indított, katalizátorként hatott az Ultimaker mérnökeire: a hollandok újratervezték a fejegység hűtését, amit két halkabb, laposabb, indirekt levegőztető ventilátorral oldottak meg az Ultimaker 2+ és 2+ Extended gépeken. A közvetlen érintkezés helyett két irányból is hideg levegőt vezetni a nyomtatófej felé azért jó ötlet, mert így pontosabban irányítható, több lépcsőben szabályozható a hőmérséklet, tehát a nyomtatás minősége is javul mindössze ennyitől.


[+]

Sok kritika érte az Ultimaker korábbi gépeit a nyomtatószál behúzómechanikája miatt, az egyik leggyakoribb problémát az jelentette, hogy nem volt elég decens a továbbítórendszer, erőlködnie kellett. Még a kisebb anyaghibák, illetve a puhább anyagok önmagukban is gyakorta okoztak meghibásodást, ilyenkor a fogaskerék nem volt képes eljuttatni a fejhez a matériát. Ez olyan, mintha egyszerűen kifogyna a „tinta”, műanyag-utánpótlás nélkül pedig értelemszerűen nem tudott nyomtatni a masina. A gyártó a 2+ esetében is ragaszkodott a külső továbbítóegységhez, de teljesen újratervezett, erőteljes fogaskerékkel dobta piacra új gépét, az eddigi tapasztalatok azt mutatják, ez olyannyira jól sikerült, hogy lényegesen puhább alapanyagok váltak használhatóvá, miközben kisebb erők kellenek a szálak mozgatásához. Ismét egy gonddal kevesebb tehát.


[+]

Az Ultimaker 2+ pontosan azokkal a méretekkel rendelkezik mint a 2-es modell, azaz 342x357x388 mm-es, három oldalról áttetsző akrilpolimer borítású dobozt kapott, ebben 223x223x205 mm-es a nyomtatási tér. A működési méret ennél nagyobb, figyelembe véve a gép fölött ívelő adagolóvezetéket (342x493x588 mm). Függőleges irányban mozgatható tálcájára 50-100 Celsius fok közé fűthető, kivehető üveglap került. A gép 11,3 kg-ot nyom a mérlegen, az Extended verzió pontosan egy kilóval nehezebb, cserébe 10 centivel magasabb, viszont ezt a növekedést egy az egyben megkapta a nyomtatótér.

A fúvókát, ahogy az elődöknél, ezeken a gépeken is 180 és 260 fok közé melegíthetjük, újdonság viszont a 35 Wattosra hízott melegítőpatron, aminek mindössze egy percre van szüksége a fej üzemi hőmérsékletre melegítéséhez. A tálcának viszont 3-4 is kelleni fog, tehát nem érdemes kapkodni. A cserélhető fúvókákkal szélesebb skálán mozoghatunk: 600 és 20 mikron közötti rétegvastagság választható (eddig 200 és 20 között lehetett állítani), a fej sebessége viszont nem változott, továbbra is nagyon gyors tud lenni: 30 és 300 mm/s közötti értékre állítható.


[+]

A 0,02 mm-es (20 mikronos) rétegvastagság hihetetlen minőségű modellek előállítását teszi lehetővé, viszont meglehetősen sokáig tart a művelet. Az Olsson Blocknak hála azonban a fejcsere nem tart tovább 2 percnél, a legnagyobb átmérőjű fúvókát használva, 0,6 mm-re (600 mikron) váltva 24mm/s gyártási sebesség érhető el.

A világítás erőssége és ideje változtatható
A világítás erőssége és ideje változtatható [+]

Még mindig hiányzik a vezeték nélküli vagy hálózati vezérlés lehetősége, maradt tehát az SD kártya (ebből egy 4 GB-os, próbamodelleket is tartalmazó példány jár a csomaghoz) és az USB kábelen történő, számítógépes felülvezérlés.


[+]

Üzembe helyezés

A nyomtató napi használatból került hozzánk, a FreeDee Printing Solutions bérnyomtatásra használja elsősorban, illetve a budapesti központjukban, a Szentkirályi Irodaházban 3D akadémia workshopok keretében szokták megcsodálni a hallgatók. Az Ultimaker gépek ugyanis kifejezetten jól néznek ki, tejfehér oldallapjaikkal, illetve az emblematikus robottal és a ledszalagos világítással. A megjelenés esztétikumának fokozása érdekében az elődökön megismert központi monokróm kijelző és a tekerő-nyomógombon nem változtattak, ami azzal a kellemetlenséggel jár, hogy túl gyakran teker az ember, amikor nyomni szeretne, illetve nyomja be a gombot, mikor csak tekerni szeretne.


[+]

Az üzembe helyezéssel nem sok gondunk akadt, jó eséllyel a vásárlóknak sem lesz probléma: részletes és informatív, gazdagon illusztrált leírást mellékel a gyártó. Azért még mindig akad néhány dolog, amin igazán lehetne csiszolni egy keveset. Ilyen például manuális tálcaszintezés, ami 2016-ban egy középkategóriás használtautó áráért megvásárolható masina esetében kezd kínossá válni (sokkal olcsóbb gépek is kínálnak automatizált opciót), de a hollandok - úgy tűnik - az automatikus tálcaállítást meghagyják az Ultimaker 3 újdonságának.

A szoftveresen vezetett szintezést három csavarral kell megoldani, ami a témával még csak most ismerkedők számára talán idegenül hangozhat, ám még mindig az egyik legkulturáltabb út, ha már hozzá kell nyúlni az embernek. A tálcának hivatalosan 0,1 mm-re kell lennie a fúvókától ahhoz, hogy a nyomtatandó tárgy alapja megfelelően kerüljön fel az üveglapra és megfelelő adhézió alakulhasson ki. Szerencsére ezt az Ultimaker a beállítás során már nem erőlteti (mármint a 0,1 mm-es távolság emlegetését), hanem a papírlapos példán vezeti végig a felhasználót.


[+]

Nem kell túlbonyolítani: fogjunk egy névjegykártyát, vagy akár fénymásolópapírt (80 grammos A4-es lapot), helyezzük az üveglapra, majd állítsuk olyan közel a nyomtatófejtől, hogy a papírdarab szorulni kezdjen, de még mozgatható maradjon. Ezt ismételjük meg mind a három csavarnál, és készen is vagyunk. Ezt egy kis gyakorlás és néhány nyomtatás közben elmozdult tárgy után már érzi az ember, sőt hamarosan az első réteg lerakása közben látványra meg lehet mondani, túl közel, vagy éppen távol van-e a tálca. Nem mintha az Ultimakernél tapasztaltunk volna mászási hajlandóságot, a beállított távolságot sokadik nyomtatás után is tartotta a rendszer. Persze ha valamiért finomhangolni kell, akár menet közben is módosíthatjuk a tálca és a fej távolságát.


[+]

A rendelkezésünkre álló időkeretbe a 0,4 mm-es és a 0,6 mm-es fejek kipróbálása fért bele, ezeket a lila színű kínai eSun PLA műanyaggal etettük (a bolti vásárlók egyébként ezüst színű 0,75 kg-os standard Ultimaker PLA tekercset kapnak ajándékba a géphez). Az Ultimaker saját gyártású tekercsein 2,85 mm-es átmérőjű szálat találunk, az eSun-t 3-as átmérővel szállítják.

Az Extrusion upgrade kit segítségével régebbi Ultimakerből is lehet 2+
Az Extrusion upgrade kit segítségével régebbi Ultimakerből is lehet 2+ (forrás: Ultimaker) [+]

Mivel a holland gyártó szoftverei mellett a hardverek is nyílt forráskódúak, szinte bármilyen galádságot elkövethetünk, nem fog panaszkodni egyik sem. Legfeljebb kódolni kell egy keveset, ha harmadik féltől származó alapanyaggal etetjük. A sikerhez elengedhetetlen beállításokat, mint az anyaghoz passzoló egyedi nyomtatási- és tálcahőmérsékletet, a ventilátor sebességét, vagy az elcsöppenés-gátló szálvisszahúzást (stb.) a masina megfelelő menüpontjában állíthatjuk be, ahol a szálátmérő is testreszabható. A megfelelő anyagtovábbítás biztosítása érdekében ilyenkor a gép hátulján, a tárcsatartó melletti külső adagolón kell beállítani a "harapás" mélységét.

Anyagok, szoftver

Nem csak anyagvastagságban kapnak szabad kezet az ügyfelek, a hagyományosnak számító politejsav (PLA) és akrilnitril-butadién-sztirol (ABS) mellett kopoliészterekkel (CPE és CPE+), polikarbonátokkal (PC), nejlonnal (Polyamide) és hőre lágyuló poliuretánnal (TPU 95A) egyaránt táplálhatók a nyomtatófejek, ahogy a különböző egzotikus hibridekkel (kompozitokkal) is. Ezek között ma már itthon is könnyedén beszerezhetőek a fémporral, szénszállal, vagy éppen fával kevert kompozit műanyagok.


(forrás: Ultimaker) [+]

A nyomtatóhoz, a fejhez, alapanyaghoz és a speciális igényekhez igazított, szeletelő/előkészítő szoftverrel generált gcode kiterjesztésű fájlokat SD kártyáról beolvasva már boldogul segítség nélkül a gép, hiszen ezekben minden vonatkozó utasítás szerepel. A gyártó saját előkészítő szoftvere Windows 32 és 64 bit), OS X és Linux platformokra egyaránt ingyenesen elérhető, nyílt forráskódú Cura, ami az stl, 3mf és obj formátumba mentett 3D modelleket képes az Ultimaker számára feldolgozható utasításhalmazzá alakítani. A program egyszerűsített felülettel támogatja az amatőröket/kezdőket, haladó módja viszont 200 beállítás finomhangolását nyitja meg a felhasználó előtt.


[+]

Ameddig a tálcán van hely, egyszerre több dolgot is készíthetünk, de ezt a szakértők szerint nem érdemes túlzásba vinni. Ha az egyik vagy másik tárggyal valami probléma adódik (például alacsony adhézió miatt elmozdul, felborul, stb.), a teljes nyomtatási folyamat kerül veszélybe. Ha mégis több dolgot vállalunk egyszerre, a beállításokat együtt és adott darabra vonatkozóan is megadhatjuk, így lehet például csak bizonyos elemekhez (vagy csoportba foglalva csoportonként) engedélyezni a támogató-tartószerkezet generálást, de ezzel a módszerrel akár minden egyes attribútumot egyedileg kezelhetünk. A közösség és az Ultimaker által többé-kevésbé együttes erővel pofozgatott Cura alkalmas a tárgyak végső finomhangolására: ismeri az átméretezést aránytartással és az oldalak egyedi változtatását (torzítás) százalékos és konkrét hosszadat alapján, emellett tükrözésre és forgatásra alkalmas még. Hasznosnak találtuk a Lay Flat funkciót, ami a legközelebbi oldallap mentén síkra igazítja a kijelölt tárgyat, ezzel megkímélve a felhasználót az illesztgetés fáradalmaitól.


[+]

A nyomtató firmwarefrissítését szintén a Cura menürendszerén keresztül érhetjük el, ahol az extra kiegészítők (Doodler toll menedzsment, Post Processing scriptek,), rutinok várják, hogy felhasználjuk őket. Ez a részleg szabadon bővíthető elemekkel, legyenek ezek sajátjaink, vagy a fórumról letöltöttek.

Eredmények

Tesztalapnak a 3DBenchy 1:2 méretarányú hajómodelljét választottuk, a 0,4 mm-es fejjel mind a három gyári profil (gyors, normál és magas minőség) kapott egy esélyt, illetve a 0,6-os fúvókát a normál profillal küldtük harcba a felezett méretű kishajó megalkotására. Igyekeztünk mindent a gyári értékeken hagyni, de itt-ott kénytelenek voltunk belenyúlni az automata rendszerbe, leginkább azért, mert a normál és a magas minőség között szinte világított az egyenlőségjel, minimális különbséget akart eladni a szoftver.


[+]

A PLA szál befűzése és cseréje jól átgondoltnak tűnik (elsőre mindenképp), az Ultimaker 2+ menüjéből indítható feladat során először a fej melegszik fel, majd szükség szerint mind a két irányba képes az anyagot továbbítani, a felhasználónak csak a gép hátulján lévő adagolónyílásba kell helyezni a köteg végét. Ezek után minimum furcsa, hogy egyszerű anyageltávolításra nem kaptunk lehetőséget, ehhez a cserét kell kiválasztani, majd félúton megszakítani a műveletsort. Ahogy az is érthetetlen, miért felejti el a masina minden egyes tálcaállítást követően az egyedileg rögzített alapanyagsémákat, amikor a három gyári profil módosításait gond nélkül megjegyzi ilyenkor is.


[+]

Bár nem kifejezetten a PLA a legjobb választás néhány tárgy elkészítésére azok közül, melyekkel a gépet megbíztuk, azért gyártottunk fényképezőgéphez lencsesapkát, kávédarálóba alkatrészt, Vesa 75 és 100 felfogatási pontokkal rendelkező Raspberry Pi tokot, illetve fülbevalót és Star Trek mániás kollégánk kedvéért kommunikátort, illetve egy apró USS Enterprise is a nyomtatási sorba került. A csillaghajó azért fontos, mert mindenképp kellett hozzá olyan tartószerkezet, amelyet a végén el kell választani a kihűlt modelltől.

Ebben lelkesen segít a Cura, többféle opciót is kínálva. A dolog pozitív oldalához tartozik a rétegszintű nézet, ebben szintről szintre tekinthetjük át a leendőbeli alkotást. Sajnos az adhézióval akadtak problémáink a géppel történő ismerkedés elején, emiatt a nyomtatófej egy bizonyos magasságot követően egyszerűen arrébtolta a munkadarabot, majd dolgozott tovább a következő rétegeken, csak ekkor már az alapzat nélkül.

Értékelés

Az Ultimaker zászlóshajója az ígéreteknek megfelelően lényegesen halkabb lett, mint az elődök, normál üzem során a gépzaj nem haladja meg az 50 decibelt. Ezalól kivétel a tálcamozgatás, ami viszont 65-70-es hangerősség mellett közlekedik a Z tengelyen. Mivel az Ultimaker 2+ felülről és szemből is nyitott, a zajokat a jövőben még tovább lehet majd szigetelni ezek lezárásával, ezzel egyébként tovább lehetne javítani a nyomtatási minőséget is, főleg a környezeti változásokra érzékeny ABS használata esetén.


Volt, ami nem sikerült...[+]

Összességében egy jól összerakott, könnyen használható géppel találkoztunk az Ultimaker 2+ személyében, ami a cserélhető fejek, az újratervezett hűtés és száltovábbítás, illetve a relatív halk működésnek köszönhetően sokat fejlődött azokon a területeken ahol kellett, de azért még mindig vannak olyan problémás területek és fejlesztési irányok, amikkel a következő generációt is el lehet majd adni. Aki most szánja el magát a vásárlásra, az sem fog azonban csalódni: az Ultimaker elérhetővé tette a fejlesztések többségét a korábbi modellhez is, így azok is fejleszthetők tovább, az aktuális csúcsgép irányába.




... és volt, ami igen[+]

Bruttó 750 ezer forint körüli árát elsősorban azoknak érdemes kifizetni, akik biztosak a dolgukban, nem riadnak vissza néhány félresikerült nyomtatástól, és szükségük van egy nagyon precíz, megbízható és külsőre is megnyerő gépre. Akik hajlandóak kompromisszumokat kötni, azok jóval olcsóbban is kapnak 3D nyomtatót, a bizonytalanok pedig kezdhetik bérnyomtatással, a dolog úgy is akkor válik izgalmassá, mikor már nem csak a netről letöltött fájlokat adjuk oda a gépnek, hanem módosítunk, vagy saját magunk tervezzük meg a tárgyakat.

Az Ultimaker 2+ 3D nyomtatót a FreeDee Printing Solutions bocsátotta rendelkezésünkre.

Azóta történt

  • Már kapható a fát nyomtató toll

    Réz, vagy bronz is használható a 3Doodler PRO etetésére, persze csak műanyagötvözetben. Ettől még ez a legjobb szabadkezes nyomtató, amit eddig láttunk.

  • CraftBot 2, a magyar 3D printer

    Érintőképernyővel és Wi-Fi-vel támad a CraftUnique 400 000 forintos, idehaza készülő nyomtatója

Előzmények