Jaką drukarkę 3D kupić? - na co zwracać uwagę przy wyborze

Co to jest drukarka 3D?

Zwykłe drukarki tworzą płaski obraz na kartce papieru lub arkuszu folii. Tymczasem drukarka 3D działa zupełnie inaczej - tworzy trójwymiarowy, przestrzenny obiekt, który potem może być użytkowany jak zwykły przedmiot. W zależności od użytego materiału i techniki druku, jego parametry mogą być zupełnie inne. Niektóre tworzywa są sztywne, inne elastyczne, jeszcze inne dedykowane do pracy w wysokich temperaturach albo można je łatwo malować przy użyciu farb lub aerozoli. Liczba możliwości jest naprawdę spora!

Najważniejsza cecha drukarki 3D zawsze jest ta sama - w wyniku jej pracy dostajemy rzecz, przedmiot o dokładnie określonych wymiarach. Wystarczy tylko zawczasu go zaprojektować w odpowiednim programie komputerowym i wygenerować odpowiednią listę rozkazów dla drukarki lub… pobrać gotowy projekt z internetu - ich baza staje się coraz większa, a znaczna ich część jest udostępniana za darmo.

Samodzielne zaprojektowanie lub przerobienie gotowego projektu nie jest trudne. Powstaje na ten temat coraz więcej poradników i tutoriali, również w wersji wideo. Oprogramowanie do tego celu staje się coraz tańsze, a nawet można je w pełni legalnie pobrać za darmo.

Komu może się przydać drukarka 3D?

Obszary zastosowań drukarki 3D są bardzo szerokie, ponieważ wspomagają one codzienną pracę inżynierów, artystów, naukowców, techników i ludzi wielu innych specjalizacji. Przy użyciu drukarek 3D są tworzone zarówno prototypy urządzeń lub ich części składowych, które mają potem trafić do masowej produkcji, jak i gotowe wyroby zlecone na jednostkowe zamówienie. Wyfrezowanie określonego detalu z jednolitego bloku materiału byłoby w niektórych przypadkach znacznie droższe lub wręcz niemożliwe.

Makiety budynków, brakujące fragmenty kości dinozaurów, repliki biżuterii czy wzory implantów stomatologicznych - to wszystko powstaje przy użyciu drukarek 3D. Mając na podorędziu takie urządzenie można szybko, w razie zaistnienia takiej potrzeby, nawet wydrukować sobie jakieś narzędzie, potrzebne w danej chwili - chociażby nietypowy wspornik czy pęsetę o specjalnym kształcie.

Nie tylko dla zawodowców

Jednak te urządzenia stają się coraz tańsze i trafiają również “pod strzechy”, gdzie stają się elementem wyposażenia domowego, hobbystycznego warsztatu. Możemy w ten sposób wydrukować np. brakującą figurkę do gry, odłamany wspornik ulubionego krzesła, brakujący zaczep do namiotu, nowy kubek na szczoteczki do mycia zębów i wiele, wiele innych przedmiotów. 

W domowych zastosowaniach częściej zwraca się uwagę na koszt zakupu i gabaryty takiego urządzenia niż na jego możliwości. Nic dziwnego - taka drukarka nie zarobi na siebie, więc budżet, jaki możemy na nią przeznaczyć, bywa mocno ograniczony. Ale to nie znaczy, że mamy kupić coś wybrakowanego lub niedziałającego. W przyzwoitych cenach można kupić drukarki 3D, których parametry wcale nie ustępują tym, które jeszcze kilka lat temu kosztowały tyle, co samochód.

Czy drukarka 3D jest dla Ciebie?

Jeżeli wydajność Twojej pracy albo wachlarz oferowanych usług może wzrosnąć, zdecydowanie tak. Zakup takiego urządzenia ma wtedy szansę się zwrócić, ponieważ stanie się elementem wyposażenie pracowni, które również zarabia. Aby tak się stało, musi być używane regularnie.

Odpowiedź również może być twierdząca, jeżeli rozwój zainteresowań był dotychczas blokowany przez niemożność stworzenia nowych przedmiotów, o ściśle określonych kształtach. Dla modelarzy (i nie tylko) to prawdziwa gratka!

Jeżeli jednak drukarka 3D będzie użytkowana sporadycznie, warto zlecać jednostkowe wydruki firmom, które się w tym specjalizują. Koszty ich usług nie są wysokie, ponieważ działają na maszynach pracujących szybko, a materiały kupowane są przez nie w ilościach hurtowych. Również ich liczba rośnie, więc konkurencja między nimi również, co przekłada się na spadek cen. 

Może się zatem okazać, że zdecydowanie taniej, szybciej i lepiej jest zlecić wydruk pojedynczej rzeczy fachowcowi, który robi to na co dzień, niż samemu zaopatrywać się w cały sprzęt, materiały i oprogramowanie. Może się z czasem okazać, że możliwość druku 3D stanie się tak atrakcyjna, że pomysłów na zlecenia będzie coraz więcej - wtedy warto rozważyć zakup własnej drukarki.

Kluczowe parametry

Jeżeli zdecydujemy się na kupno własnego urządzenia, warto zastanowić się, które z jego parametrów są dla nas kluczowe. Ktoś jest w stanie wyłożyć znacznie wyższą kwotę za maszynę pracującą szybciej, a ktoś inny potrzebuje dobrego odwzorowania detali, w związku z czym wybierze drukarkę pracującą z wysoką rozdzielczością. Oto kilka podstawowych parametrów drukarek 3D:

• maksymalne rozmiary obszaru roboczego,
• technika druku i materiały,
• rozdzielczość,
• szybkość drukowania,
• gabaryty i lokalizacja,
• dodatkowe atrybuty,
• cena.

Maksymalne rozmiary obszaru roboczego

Ten parametr uznałbym za najważniejszy, dlatego został umieszczony na pierwszym miejscu listy. Jeżeli tworzone wydruki mają mieć gabaryty nieprzekraczające kilku centymetrów w każdą stronę, wówczas każda drukarka 3D dostępna na rynku poradzi sobie z tym zadaniem. Problem pojawi się w momencie konieczności stworzenia obiektu bardzo wysokiego, długiego lub szerokiego, na przykład makiety wieżowca w określonej skali. 

Jeżeli takie przypadki będą zdarzały się wyjątkowo sporadycznie, można zlecić ich wydruk komuś innemu, a samemu kupić niewielką drukarkę 3D, która znajdzie zastosowanie w zdecydowanej większości przypadków. Niemniej jednak, przed zakupem trzeba jasno określić maksymalne rozmiary wydruków, które chcemy tworzyć samodzielnie, ponieważ tego parametru w żaden sposób nie poprawimy - drukarki nie da się w łatwy sposób ”rozciągnąć”.

Technika druku i materiały

Większość niewielkich i niedrogich drukarek 3D bazuje na technologii FDM, lub FFF. Polega na cyklicznym układaniu warstw roztopionego tworzywa, zwanego filamentem. Ta technika jest relatywnie tania i prosta w stosowaniu, a asortyment dostępnych materiałów staje się coraz szerszy. 

W przypadku popularnych filamentów, jak PLA, każda drukarka pracująca w tej technologii sobie poradzi, a sam materiał w trakcie nakładania nie sprawia problemów. Nieco inaczej sprawa wygląda z innymi materiałami, jak ABS czy ASA. One mogą wymagać innych parametrów drukowania, w szczególności wysokiej temperatury głowicy, która może być nieosiągalna dla danej drukarki. 

Jeszcze innym problemem z takimi filamentami są szkodliwe opary, które powstają podczas druku. Taka drukarka musi posiadać odpowiednia osłonę i zapewniona wentylację. Wdychanie tych gazów może naprawdę zaszkodzić zdrowiu, więc nie warto bagatelizować ten, pozornie nieistotny, problem!

Inaczej sprawa wygląda, jeżeli interesuje nas drukowanie w zupełnie innej technologii, jak SLA, CLP czy SLS. Takie maszyny dają zupełnie inne możliwości jeżeli chodzi o materiały, szybkość i rozdzielczość, ale koszt ich zakupu i eksploatacji również jest wyższy.

Rozdzielczość

Zazwyczaj jest podawana w milimetrach [mm], a dokładniej - w ułamkach milimetra. Im mniejsza, tym lepiej można odwzorować kształty (np. włosy na głowie figurki albo spoinę między cegłami w makiecie budynku), ale cena takiej drukarki staje się wyższa. 

Dlatego trzeba dobrze prześledzić, jakiej rozdzielczości druku potrzebujemy, aby wybrać maszynę adekwatną do naszych potrzeb: spełniającą wymagania, lecz jednocześnie nie nazbyt drogą.

Szybkość drukowania

To parametr, który chcielibyśmy zmaksymalizować. Im szybciej może powstawać wydruk, tym lepiej dla nas. Oczywiście, niektóre tworzywa wymagają sztucznego obniżenia szybkości druku, aby powstałe już warstwy zdążyły zastygnąć w odpowiednim stopniu przed nałożeniem kolejnej. 

Jeżeli możemy pozwolić sobie na to, aby drukarka pracowała np. całą noc, możemy znaleźć urządzenie tańsze i przez to pracujące nieco wolniej. Kiedy zależy nam na tym, aby kompletny wydruk powstawał w zadanym czasie - na przykład, w trakcie wizyty klienta - trzeba poszukać urządzenia szybszego.

Gabaryty i lokalizacja

Sama drukarka niczego nie wydrukuje, jeżeli nie ma na nią miejsca. Ze względu na specyfikę pracy tej maszyny, powinna stać na stabilnym, twardym podłożu, które nie przenosi na nią drgań wywołanych np. chodzeniem. Jeżeli ten warunek nie zostanie spełniony, kształt tworzonych wydruków może być zniekształcony przez chwilowe drgania głowicy.

Dlatego trzeba dobrze się zastanowić, czy mamy gdzie postawić taką drukarkę. Niektóre urządzenia posiadające ten sam (lub zbliżony) rozmiar stolika roboczego mogą mieć zupełnie inne rozmiary zewnętrzne. Drukarka 3D nie jest urządzeniem ani małym, ani lekkim, toteż jej umiejscowienie po zakupie trzeba zawczasu zaplanować.

Oprócz podłoża, czyli np. stabilnego stołu, będzie potrzebny również dostęp do gniazdka elektrycznego z bolcem ochronnym. Jeżeli używane materiały mają w swojej specyfice wydzielanie oparów w trakcie druku, trzeba przewidzieć również odpowiednią wentylację.

W dziedzinie drukarek o niewielkich gabarytach można znaleźć maszyny pracujące w tak zwanym układzie delta. Nie ma w nim typowego ruchu głowicy oraz stolika roboczego w płaszczyznach X, Y i Z, lecz przemieszczanie głowicy do konkretnego punktu w przestrzeni jest uzyskiwane poprzez naciąganie odpowiednich cięgien, umieszczonych na obwodzie koła co 120°. 

Taka drukarka ma wprawdzie niezbyt imponującą wielkość obszaru roboczego, lecz zajmuje mało miejsca na stole. Wszystkie jej części składowe znajdują się albo pod stolikiem roboczym, albo okalają go. Jest za to relatywnie wysoka. Również jej kalibracja jest bardziej złożoną procedurą, ponieważ na przemieszczenie głowicy mają wpływ wszystkie trzy silniki jednocześnie. Dopiero jednoczesne złożenie wszystkich trzech ruchów daje wynikowy, zamierzony ruch.

Dodatkowe atrybuty

Standardowe drukarki 3D komunikują się z komputerem, od którego dostają zestaw komend, przy użyciu przewodu USB lub za pomocą odpowiednio przygotowanej karty SD. Jednak są drukarki posiadające na wyposażeniu łączność WiFi. To idealne rozwiązanie, jeżeli komputer jest w jednym pomieszczeniu, a sama drukarka zupełnie gdzie indziej bądź w biurze projektowym, gdzie dostęp do niej może mieć wielu użytkowników.

Innym elementem wyposażenia drukarki może być kolorowy, dotykowy panel sterujący LCD. Umożliwi wygodny podgląd i edycję parametrów wydruku, a nawet bezpośrednie pobranie gotowego projektu z internetu, bez potrzeby użycia komputera!

Niektóre drukarki 3D umożliwiają automatyczne tworzenie podpór w drukowanych wyrobach. Taka funkcjonalność z pewnością ułatwi pracę!

Cena

Ta kwestia również wymaga głębokiego przemyślenia, mimo, iż do parametrów technicznych drukarki 3D nie należy. Rozpiętość cenowa tych urządzeń jest naprawdę szeroka. Najtańsze urządzenie, pracujące w technologii FDM lub FFF, można kupić nawet za kilkaset złotych. Jeżeli skusimy się na samodzielne poskładanie drukarki 3D z zakupionego zestawu, cena może być jeszcze niższa - ta opcja spodoba się w szczególności majsterkowiczom, których budżet nie jest wysoki, a satysfakcja ze zbudowanego urządzenia może być olbrzymia.

Urządzenia posiadające osłony oraz liczne udogodnienia kosztują kilka-kilkanaście tysięcy złotych, w zależności od wymiarów obszaru roboczego, rozdzielczości druku i tak dalej. Górny limit ceny praktycznie nie istnieje, zwłaszcza w przypadku drukarek pracujących w wysoce specjalistycznych technologiach, jak SLM. 

Dlatego zakup tego urządzenia należy traktować jako poważną inwestycję, która ma szansę się zwrócić i generować dalsze zyski. Jednak trzeba mieć na uwadze, że konieczne jest przy tym zachowanie płynności finansowej, chociażby na potrzeby zakupu materiałów, oprogramowania, dodatkowego sprzętu lub napraw serwisowych. Warto rozważyć inną formę finansowania, np. leasing lub wynajem długoterminowy w przypadku maszyn stricte przemysłowych.

Wybrane drukarki 3D

Na rynku jest dostępnych wiele różnych drukarek. Każda z nich ma inne parametry oraz cenę. Z pewnością wśród nich da się znaleźć coś odpowiedniego do naszych zastosowań. Poniżej znajdziemy skrócony opis kilku różnych urządzeń służących do druku techniką FFF/FDM.

Drukarka 3D VERTEX

To urządzenie jest w stanie zaoferować użytkownikowi całkiem porządne parametry druku. Nie dość, że szybkość drukowania może wynosić nawet 120mm/s (sama głowica może przemieszczać się szybciej, do 300mm/s), to jeszcze rozdzielczość druku może wynosić do 0,05mm. To jest wielkość porównywalna z grubością ludzkiego włosa!

Rozmiary obszaru roboczego wystarczą do realizacji naprawdę wielu pomysłów. 18 x 20 x 19cm to przestrzeń pozwalająca na wydrukowanie obiektu niewiele mniejszego niż piłka do siatkówki, której średnica to około 21cm. Sama drukarka nie jest znacznie większa, bowiem w żadną ze stron nie mierzy więcej niż 40cm.

Drukarka 3D VERTEX - zestaw do samodzielnego montażu

Zobacz w sklepie avt

Ciekawą opcją jest możliwość użycia dwóch głowic i obsługa dwóch różnych filamentów jednocześnie. Można wtedy uzyskać dwukolorowy wydruk bez potrzeby przekładania szpul z filamentem. Maksymalna temperatura pracy głowicy wynosi 270℃, więc można drukować różnymi materiałami: zarówno PLA, jak i ABS. 

Komunikacja z drukarką odbywa się poprzez przewód ze złączem USB lub kartę SD z wgranymi wcześniej plikami w odpowiednim formacie. Użytkownik ma do dyspozycji prosty, lecz bardzo czytelny wyświetlacz LCD alfanumeryczny, na którym wyświetlany jest aktualny stan pracy drukarki, postęp zaawansowania prac oraz dostępne do wydruku pliki projektowe.

Ta drukarka nie jest dostępna w całości, lecz wymaga poskładania zgodnie z załączoną instrukcją. Nie będzie to stanowiło przeszkody dla wprawnego majsterkowicza, który wprawnie posługuje się podstawowymi narzędziami - zwłaszcza, że nie trzeba niczego docinać ani wiercić, wszystko jest gotowe!

Drukarka 3D VERTEX DELTA

Ta drukarka ma układ delta, jest zatem mniejsza. Na stole zajmuje jedynie 35 x 35cm, a jej wysokość to 77cm bez szpuli z filamentem. Nietypowa konstrukcja i bardzo efektowne ruchy wykonywane w trakcie druku z pewnością przykują wzrok!

Rozmiary drukowanego obiektu są nieco większe niż w poprzedniej drukarce - średnica do 20cm, zaś wysokość do 22,5cm. Zatem możliwości są większe, a rozmiary mniejsze. 

Drukarki 3D w układzie delta charakteryzują się nieco mniejszą szybkością druku niż ich “klasyczne” wersje. Nie inaczej jest w tym przypadku, bowiem maksymalna wartość tego parametru wynosi do 50mm/s, zaś sama głowica może się przemieszczać nie szybciej niż 200mm/s. Zatem wydruki będą powstawały nieco dłużej.

Maksymalna temperatura głowicy wynosi 295℃, można zatem eksperymentować z wieloma filamentami, jak PET czy TPU. Drukarka nie ma osłon, więc podczas drukowania innymi materiałami niż nieszkodliwym PLA warto zadbać o bardzo dobrą wentylację pomieszczenia, w którym pracuje.

Sposoby komunikacji dla użytkownika są takie same, jak w poprzedniej drukarce (złącze USB + karta SD oraz wyświetlacz) z tą różnicą, że w tej drukarce wyświetlacz jest graficzny, choć nadal monochromatyczny. Pozwala to na czytelniejsze wyświetlanie komunikatów i wskazań.

Ta drukarka również jest dostarczana jako zestaw części do samodzielnego poskładania.

Coś własnego?

Amatorzy chcący posiadać na własność drukarkę 3D, którzy nie dysponują znacznymi zasobami gotówki, mogą znacznie obniżyć koszty. Można, na przykład, zająć się samodzielną budową części mechanicznej, wykorzystując do tego odpowiednio przycięte profile. Instrukcji w internecie jest co nie miara, zarówno dla mniejszych, jak i większych drukarek.

Zakup silników krokowych, prowadnic czy innych elementów napędowych również nie stanowi problemu w dzisiejszych czasach. Można wtedy skorzystać z gotowych modułów elektronicznych, które są znacznie tańsze niż cała, gotowa drukarka. Na przykład, warto rozważyć zakup sterownika drukarki K8200 i wzorować się na jej konstrukcji, budując własną.

Jednak można spróbować jeszcze taniej. Jako sterownik drukarki 3D może wystąpić znany i popularny moduł Arduino, który wielu początkujących elektroników ma w swoich szpargałach. Potrzeba do niego odpowiedniego shieldu, który pozwoli na sterowanie czterema silnikami krokowymi jednocześnie. Na szczęście, takie nakładki istnieją, a ich cena jest bardzo przystępna.

Co istotne, układ wyprowadzeń tego modułu rozszerzającego jest zawarty w gotowej bibliotece, udostępnianej przez producenta tegoż modułu za darmo. Aby jednak silniki krokowe zaczęły kroczyć, trzeba włożyć odpowiednie sterowniki w swoje miejsca, przeznaczone do tego celu na płytce modułu rozszerzającego. 

Najprostszy i najtańszy z nich jest zbudowany w oparciu o układ A4988. Pozwala na przepływ prądu o relatywnie dużym natężeniu, bo aż 2A, na jedną cewkę bipolarnego silnika krokowego. Prąd jest ustawiany niewielkim potencjometrem, który znajduje się na płytce nieopodal układu scalonego. Przy zasilaniu silników wysokim prądem warto pamiętać o przyklejeniu radiatora, aby nie doszło do przegrzania krzemowej struktury.

Podsumowanie

Drukarka 3D to urządzenie, które daje naprawdę spore możliwości. Coraz więcej przedstawicieli naprawdę rozmaitych profesji zaczyna je stosować w codziennej pracy, ponieważ stanowi ona duże ułatwienie w realizacji wielu zadań, a niekiedy wręcz w ogóle umożliwia wykonanie nowych, niecodziennych zleceń.

Podczas wyboru drukarki 3D należy mieć na uwadze przede wszystkim jej parametry, bowiem ich zmiana może być później znacznie utrudniona lub wręcz niemożliwa. Na decyzję musi mieć wpływ zarówno preferowana technologia druku, jak i wymagania dotyczące wielkości drukowanych obiektów, używanych materiałów, szybkości i rozdzielczości druku. Nie do pominięcia jest również aspekt finansowy całego przedsięwzięcia - zarówno zakupu samego urządzenia, jak i jego późniejszej eksploatacji i serwisu. 

Wybór rozmaitych rozwiązań jest naprawdę szeroki. Można kupić gotową drukarkę, lecz można również tylko niektóre jej elementy nabyć gotowe, jak silniki krokowe, albo pozyskać je z demontażu. Tak samo komponenty elektroniczne: da się zarówno znaleźć gotowe moduły, jak i budować całą elektronikę od zera. Jest to pewne wyzwanie, ale do odważnych świat należy, zaś liczba instrukcji i tutoriali sprawia, że każdy znajdzie coś dla siebie.