Druk 3D

Krzysztof Kempiński
Mar 24 · 14 min read
Image for post
Image for post

W ramach podcastu “Porozmawiajmy o IT” miałem okazję porozmawiać z Mateuszem Sidorowiczem o druku 3D.

Posłuchaj naszej rozmowy w wersji audio 🎧 👇


Cześć. Bardzo mi miło Was z poznać.

Jestem bardziej fanem analogowych rozwiązań i audiobooków, ale ostatnio zdarzyło mi się już zacząć też swoją przygodę z podcastami. Na pierwszy ogień poszedł . Podcast nazywa się GaryVee, gdzie głównie rozprawia o digital marketingu.

  • Jak powstał druk 3D?
  • Jaka jest historia powstania powstania druku 3D?

Tutaj cała historia zaczęła się, dla wielu osób jest to nowa informacja, ponad 30 lat temu. Bo już w roku 1986 w Stanach Zjednoczonych, czyli w państwie, gdzie bardzo dużo technologii pochodzi, , uzyskał patent na drukarkę w jednej z wielu technologii, które obecnie istnieją.

Także ta technologia w naszym życiu jest już obecna bardzo długo. Dlaczego ostatnio jest o niej głośno? Bo zaczęła się popularyzować, ale zajęło to 30 lat. W chwili obecnej, z tej jednej technologii, powstało już ponad 20 różnych. Od tych, które utwardzają żywicę, do tych, o których słyszymy w mediach, czyli pozwalające na wydruk pizzy, czy kawałka samolotu, czy też rakiety kosmicznej SpaceX .

Zgadza się. Jakby cały proces druku 3D jest mocno nadużywany. Oczywiście z drukarkami takimi 2 wymiarowymi z samej nazwy ma to niewiele wspólnego. Pracujemy jeszcze w 3 wymiarze, czyli my tworzymy ten model z niczego. Można tak powiedzieć. Zaczynamy od 0. Na samym końcu mamy finalny wydruk. Dlatego mówi się na tą technologię, że jest to technologia addytywna lub przyrostowa, czyli dokładamy sobie tego materiału.

  • Jak się tworzy takie modele 3D?

Model 3D to jest bardzo często pierwszy czynnik, który jest nam potrzebny, żeby faktycznie coś na samym końcu wydrukować. Jest to tak naprawdę wirtualne matematyczne naturalne odwzorowanie przedmiotu. Czyli nasza drukarka 3D musi dokładnie wiedzieć, jak ten przedmiot matematycznie jest zbudowany, czyli jakie ma wymiary, jakie ma gabaryty, żeby mogła go odtworzyć.

Żeby taki model 3D stworzyć, musimy korzystać z dedykowanego oprogramowania tzw. oprogramowanie CAD. Są wersje darmowe, na których możemy spokojnie nauczyć się modelować nawet proste rzeczy. Wiele osób specjalizuje się w modelowaniu naprawdę skomplikowanych rzeczy, jak to bywa w oprogramowaniu darmowym, ale jest to bardzo trudne.

Jest też oczywiście komercyjna sekcja tego programu, w którym tak naprawdę my siedzimy, czyli ta przemysłowa. Ona oferuje dużo więcej, pozwala już np. na etapie modelowania oszacować, z jakiego materiału powinniśmy to zrobić, ile ten model będzie ważył i co wytrzyma.

  • Czy każdy może sobie pozwolić na zakup takiej drukarki 3D, tak samo, jak takiej zwykłej, do papieru?

Tak jak dobrze powiedziałeś wcześniej, musimy zacząć od tego naszego modelu 3D. Możemy go nabyć z dwóch źródeł. Jedno to jest stworzenie go własnoręcznie, drugie to uzyskanie jej z jakiegoś repozytorium online, których jest już całkiem sporo na dzień dzisiejszy.

Jeśli mamy już ten model 3D, czyli mamy nasz wirtualny obiekt, który chcielibyśmy stworzyć, przepuszczamy go przez oprogramowanie dedykowane do drukarki 3D. Większość urządzeń na rynku jest dostarczana z takim oprogramowaniem. Musimy po prostu przełożyć ten nasz wirtualny obiekt n język maszynowy, który zrozumie nasze urządzenie.

Jak już ten cały proces, który ma w sumie najwięcej wspólnego z IT, zakończymy, jesteśmy już na etapie fizycznego wyprodukowania modelu. Mamy drukarkę i mamy też materiał, z którego to wyprodukujemy.

Na samym początku wspomniałem, że technologie druku 3D obecnie rozpoznajemy ok. 20. One się różnią przede wszystkim materiałami, z którymi się korzysta i sposobem ich nakładania, układania, łączenia ze sobą. Możemy mówić tutaj o żywicach światłoutwardzalnych, czyli coś, co jest dość proste w obsłudze i relatywnie tanie.

Przechodzimy do standardowych polimerów, czyli plastiku, tworzyw sztucznych, jak to się potocznie nazywa. Te materiały są obecnie z nami na co dzień. To jest nasz pilot, kod PIN naszego samochodu. Większość obiektów, które mamy w kieszeniach, takie jak telefon, czy obudowa na kluczyki, też jest z tworzywa sztucznego, które może być wydrukowane. Kończąc na laserowym spiekaniu proszków tytanu, które są wykorzystywane do wspomnianych już wcześniej rakietach, które pozwalają nam wysłać np. satelitę na orbitę.

W zależności od różnic, w tym procesie, korzystamy z różnych materiałów, ale cały czas ten model wsadowy jest nam potrzebny. Potrzebujemy drukarki, potrzebujemy materiałów, z którego stworzymy sobie ten model.

Taką analogią całego procesu, którą my właśnie czasem tłumaczymy osobom, które pierwszy raz stykają się z technologią, bo niestety to jest dalej technologia dość niszowa, to jest jakbyśmy chcieli poskładać cały bochenek chleba z kromek. Te kromki to są nasze warstwy i w momencie, kiedy złożymy go w całość od pierwszej do ostatniej, mamy ten nasz finalny model. Tych warstw może być 10,100, a nawet i kilkadziesiąt tysięcy.

Zgadza się. Te drukarki, które spotykamy często w domach, czy też widujemy w telewizji, też to się przewija do takich mediów tradycyjnych, to są zazwyczaj urządzenia z tych najtańszych i najprostszych technologii, czyli właśnie z tworzyw sztucznych lub też z żywic. To są małe urządzenia, możemy mieć je w domu, one mogą kosztować nawet 500 zł, jeśli kupimy sobie w dobrym miejscu na AliExpress, ale kończymy na urządzeniach wykorzystywanych w przemyśle, które właśnie produkują z proszków metali. Tam mówimy np. o paru milionach euro za sztukę takiej jednej drukarki.

To jest jakby przyszłość całego druku 3D. Można powiedzieć, że jest to przemysł. Jeśli ktoś kiedyś będzie tam szerzył technologię, że będziemy mieli drukarkę 3D, to raczej to się nie wydarzy. Dużo szybciej będzie nam pójść do sklepu i jednak samemu sobie kupić ten element, który potrzebujemy, bo jest to po prostu bardzo czasochłonny proces.

Natomiast przemysł bardzo skutecznie integruje sobie technologię, która pozwala na wytworzenie jednego elementu np. dopasowanego do klienta. Taką firmą, którą wszyscy na pewno znamy, jest BMW. Każdy w pewnym w okresie swojego życia chciał mieć samochód z tej firmy, tak podejrzewam. Oni są właścicielem między innymi marki Mini Cooper, do której już w salonach, o ile dobrze pamiętam w Szwajcarii w Austrii, możemy pójść sobie do salonu i zamówić Mini Coopera np. z naszym imieniem i nazwiskiem na świetle stopu, które właśnie jest wyprodukowane na druki 3D.

Dlaczego to jest tak prosta, a jednak tak ważna aplikacja, którą my zawsze wspominamy? Wyobraźmy sobie z punktu widzenia producenta, że musimy zgadnąć, ile takich lamp potrzebujemy i dostarczyć je i jak ktoś się będzie nazywał albo powiedzieć klientowi: „Dostarczymy Ci to, ale za 4–5 miesięcy, kiedy Ci to wyprodukujemy”. Dopiero druk 3D umożliwił powiedzenie klientowi: „Nie ma problemu, będzie za 2 tygodnie”.

To jest taka aplikacja, z którą spotykamy się na co dzień, bo ona już dotyczy produktów, które mamy u siebie w domu. Możemy mieć tak naprawdę w garażu.

Z naszego punktu widzenia możemy nawet powiedzieć, że nie zdajemy sobie sprawy ile rzeczy w życiu codziennym albo zostało zaprojektowane na drukarkach 3D, ale wykonane jest już w innej technologii albo ma w sobie części wykonane z drukarek 3D.

Jest to bardzo prosto zauważyć, kiedy wie się o tym, zna się całą technologię. Bo te warstwy, czyli te nasze kromki, o których wcześniej mówiliśmy, widać, ale prawie 90% nowych technologii, nowych produktów, jest teraz projektowana z użyciem drukarek 3D. To jest bardzo szybki i prosty proces.

Jeśli chodzi o aplikację natomiast, to mówiliśmy o takiej jak BMW, czyli którą spotykamy na co dzień.

Z takich oczywiście bardzo ciekawych przypadków, mnie osobiście zdarzyło się wydrukować żebro dla pacjenta z Bułgarii, który do dnia dzisiejszego bardzo sobie chwali nasz wydruk. Była tam sytuacja podbramkowa, czyli pacjent miał do wyboru żyć ze strasznym bólem lub też poddać się takiej nowatorskiej metodzie. Takie żebro zostało wydrukowane na jednym z naszych urządzeń, wszczepione pacjentowi. Do dnia dzisiejszego, a to będzie już 2 rok powoli, mamy informacje stamtąd, że wszystko jest w porządku. Także medycyna też szalenie mocno korzysta z tego.

To jest taka podstawowa aplikacja. Spodziewam się, że za parę lat większość leków będzie tworzonych w jakiś sposób w technologii druku 3D. Oczywiście temat rzeka, drukowanie organów. Do tego nam jeszcze daleko, ale nadchodzi. To się wydarzy.

Wszystko, co nazywamy technologią druku 3D, tak naprawdę ma za sobą tyle wspólnego, że mamy te warstwy cały czas. Sam materiał, samo urządzenie wygląda zupełnie inaczej, ale mówiąc ogólnie, druk 3D w medycynie to jest absolutna przyszłość. Większość implantów. Jednak ludzie są różni. Jeśli możemy coś bardziej dostosować pod konkretnego człowieka, będzie to lepiej przyjęte przez organizm i lepiej będziemy z tego korzystali.

Najczęściej, najrzadziej widocznym w tej aplikacji, o której najmniej się mówi, to są prototypy. Czyli jak projektujemy nową rzecz, czy to jest nowy smartfon, czy to jest nowa kierownica w samochodzie, czy to jest nowy uchwyt w meblach, to chcielibyśmy go bardziej przetestować. Czyli dać go określonej grupie klientów, którzy by nam powiedzieli, co myślą o naszym projekcie. Bądź też taka trochę prozaiczna rzecz, która naszą firmę dotknęła, czy jeśli nasz konstruktor coś zaprojektuję, to osoba składająca to na produkcji, nie musi złamać sobie ręki w 3 miejscach, żeby to poskładać.

To są problemy, które w przedsiębiorstwach są bardzo częste. Dotychczas nie za bardzo było rozwiązanie na to, bo prototyp kosztuje, trzeba było zazwyczaj ich wytworzyć więcej. Musieliśmy się mocno zastanowić nad tym, które prototypy tak naprawdę wykonamy, a które już zamkniemy na etapie drukowania. Druk 3D pozwolił na 2 rzeczy. Jedna bardzo istotna zmiana w umyśle konstruktorów.

Oni teraz myślą jak coś zaprojektować tak, żeby dało się to wydrukować i szybko sprawdzić, bo wydruk 3D jest tani i szybki, a druga pozwala na sprawdzenie bardzo wielu prototypów. Czyli już teraz nie zastanawiamy się, który wybrać, tylko produkujemy np. 10 prototypów i wszystkie sobie przetestujemy. To jest najczęstsze zastosowanie druku 3D.

  • Od czego zależy długość trwania druku 3D?

Mówimy tutaj w wielu przypadkach o godzinach, bardzo często o dniach, a zdarzały się i tygodnie. Uzależnione jest to od gabarytów modelu, czyli jak on jest duży, ile tego materiału musimy dać też do środka tego naszego modelu. Bo wydrukowanie dużej skorupy nie jest za bardzo czasochłonne. Zazwyczaj jest to proces znacznie dłuższy niż standardowa metoda produkcji taka, w której jest wytwarzanie ubytkowe. Jakiekolwiek technologie, które zna.

Wątpię, żeby komuś starczyło cierpliwości na czekanie na naprawdę duży model, który chciałby mieć przy sobie gdzieś w domu, którzy chciałby nowy wazon. Jego wartość użytkowa i wizualna też byłaby bardzo niska z racji tego, że wydruk 3D nie jest piękną technologią. Jeszcze bardzo daleko nam do tego, żeby to były finalne części.

Zgadza się, ale wielkość ma zdecydowanie duży wpływ na to, jak długo ten model będzie drukowany.

  • Jakie limity, bariery, jeśli chodzi o tę technologię, w tej chwili mamy w druki 3D?

Sama technologia, może na przekór, odpowiadając na to pytanie, de facto nie ma ograniczeń. Bardziej problematyczne jest, czy opłaca się to wydrukować. Sam proces, tak jak już mówiłem, zależy od gabarytu. Jeśli chcemy wydrukować coś dużego, potrzebujemy naprawdę dużą drukarkę. Zajmie to bardzo dużo czasu i w pewnym momencie dochodzimy do takiego punktu: „No dobra, szybciej by to było wystrugać z pianki, z drewna, zrobić tradycyjną technologią. Moglibyśmy sobie tutaj bardzo wiele ograniczeń powiedzieć, które dotyczyłyby tutaj jednej technologii. Tak, jak wspomniałem na początku, jest ich 15–20.

Jeśli mówilibyśmy o druku 3D i te wszystkie technologie połączylibyśmy w jedną i myśleli o tym, o jako jednej technologii wytwarzania, to naprawdę bardzo ciężko jest znaleźć ograniczenia. One będą w materiałach. Nie ze wszystkiego da się wydrukować. Akurat z czystego drewna, obecnie nie drukujemy. Mamy tam jakieś materiały domieszkowane drewnem, ale jeśli chcielibyśmy wymiarową deskę z sosny, to niestety tego nie zrobimy na chwilę obecną. Także one są takie bardzo małe i szczegółowe, ale ten druk 3D na bardzo dużo nam pozwala. Przede wszystkim, że możemy wydrukować jedną rzecz. Nie musi być ich 1 tysiąc ani 10 tysięcy.

Tutaj temat bardzo często się pojawia, z racji tego, że został 3–4 lata temu w mediach bardzo nagłośniony. Właśnie ta sprawa, o której mówisz. W Stanach Zjednoczonych. Wymaga trochę szerokiego wyjaśnienia i wynika trochę z różnicy kulturowej i też prawnej przede wszystkim, jaka występuje pomiędzy większością krajów na świecie. Krótko mówiąc, taniej i szybciej jest kupić rurkę metalową w sklepie, dać gwóźdź jako wyzwalacz spłonki i mielibyśmy równie dobrze działającą broń.

U nas w kraju, dla przykładu, problematyczne jest dostanie samej amunicji. Także czy my wydrukujemy sobie replikę broni, która będzie przypominała tylko prawdziwy pistolet, czy nie. To jest jeden problem. Drugi, musimy załatwić sobie do niego naboje.

To, o czym mówisz, wynika z tego, że w Stanach Zjednoczonych ta regulacja działa troszkę inaczej. Tam regulowana jest tak naprawdę jedna część broni tylko. Czyli możemy sobie kupić 99% prawdziwej broni, fizycznego pistoletu, czy karabinu maszynowego, bo tam był taki problem, że to była broń automatyczna. Mogliśmy sobie dodrukować ten jeden fragment, który jest brakujący. To jest ten fragment ze spustem, który bardzo prosto było wtedy zamontować.

Myślę, że to jest z przypadku druki 3D. On troszkę podpadł z tego powodu, że elementy, które są na niej odtwarzane, przypominają prawdziwą broń. Jest to faktycznie wykonane z tworzywa, które wytrzyma pewną ilość strzałów. To też nie jest 1:1. Strzeli 3–4 razy być może i później się rozpadnie. Jeśli mówimy o filamentach takich plastikowych. Jeśli chcemy to wykonać faktycznie z metalu, czyli z tego materiału, z którego mogłoby być to zrobione, to witamy w świecie urządzeń po 500 tysięcy euro. Chyba jednak taniej będzie to wyprodukować na zwykłym urządzeniu typu CMC lub nawet sobie to ręcznie stworzyć.

Skracając tę historię, największym problemem jest realność oddawania tego przedmiotu i łatwa dostępność. Wspomniałem wcześniej o tym, że w internecie możemy znaleźć repliki. Niestety dostępne są bardzo realistyczne repliki broni, które posiadając nawet drukarkę domową za 1 tysiąc złotych, można odtworzyć. Oczywiście ona będzie różnie działająca, ta replika broni. Ona będzie miała żadnej funkcjonalności, ale będzie naprawdę bardzo zbliżona do tego, jak faktycznie broń wygląda i nie potrzebujemy żadnych umiejętności, żeby to faktycznie zrobić.

Właśnie tutaj przewaga druku 3D jest taka, że można zadawać pojedyncze jednostkowe elementy.

Czyli możemy zamówić sobie w takich rzeczach codziennych np. myśląc, jak mamy bar i w tym barze zamówimy sobie kawę, to często na piance mamy jakiś tam wzorek z kakaa wysypany, to bardzo często te podkładki, które są wykorzystywane, żeby te wzorki stworzyć, są drukowane. Bo jest dowolność, możemy sobie zrobić dowolną sztukę, jest to bardzo prosty projekt. Każdy może go stworzyć i można coś takiego zamówić.

Jednak cały czas ten druk jest najmocniej widoczny w przemyśle i to przemysł zamawia głównie usługi. To są wtedy usługi, które są zazwyczaj w dziesiątkach, setkach elementów, bo w tysiącach już bardziej opłaca się skorzystać z innych technologii.

Ale już dzisiaj, każdy z nas może sobie wejść na stronę, która oferuje darmowe modele 3D, wybrać model, przesłać do drukarni 3D, bo cały czas operujemy nazewnictwem druki 3D, i taka drukarnia taki model nam bez problemu wyceni, jeśli się na tą wycenę zgodzimy, wydrukuje.

  • Z jakimi kosztami trzeba się liczyć, żeby podjąć się drukowania 3D jako hobby?

Druk 3D pod strzechą jest czymś, co bardzo często się zdarza. Występuje tak, jak dokładnie mówisz, hobbystycznie. Czyli mamy już jakieś hobby, które jest obelarstwem. Chcemy nauczyć się projektowania 3D, budujemy swoje makiety np. do gier typu Day of Dragons albo Warhammer to w ogóle jest świetny temat do druku 3D.

Możemy sobie kupić taką drukarkę, która kosztuje 500 zł, 1000 zł, 3000 zł, 5000 zł. Im droższa drukarka, tym zazwyczaj z nią jest mniej problemów i de facto jest tańsza w eksploatacji. Tu jest bardzo duża analogia do drukarek 2D. Im tańszy produkt, tym droższa później eksploatacja.

Jeśli chodzi o samą wiedzę, to tak długo, jak korzystamy z elementów, które są dostępne online, de facto potrzebujemy podstawowej wiedzy na temat druki 3D, którą zdobywamy z doświadczenia w ciągu tygodnia, dwóch tygodni. Czyli jak to jest z nową technologią, najpierw musi nam się 10 razy nie udać, żeby za 11 razem już się udało i zaczynamy wtedy bardzo szybką krzywą uczenia się i bardzo szybko dochodzimy do tematu, że potrafimy coś wydrukować.

Druk 3D, zarówno w Polsce, jak i na świecie jest na tyle rozwinięty, że jest masa forów, grup na Facebooku, które pozwalają nam zadać pytanie i ewentualnie uzyskać pomoc. Bardzo wielu producentów, tzw. desktopowych drukarek 3D, czyli tych, które zazwyczaj kupowane są do domu.

W ogóle świadczą takie usługi wstępnego szkolenia, mają webinary, gotowe filmiki instruktażowe. Zaczęcie historii z drukiem 3D jest bardzo proste. Mnie osobiście bardzo cieszy, że druk 3D wchodzi już do szkół. Nawet podstawowych, licealnych, a przede wszystkim jest na uniwersytetach, za granicą w podstawówkach już za granicą jest bardzo często. Dzieci od samego początku uczą się modelowania 3D, bo jednak myślenia w 3D jest trochę. To jest coś, co można się nauczyć, ale trzeba się nauczyć. Bardzo mało osób rodzi się z tą umiejętnością.

Druk 3D pozwala nam zwizualizować to, co zaprojektowaliśmy na ekranie komputera, z fizyczną rzeczą, którą później możemy, chociażby w wypadku dzieciaków się pobawić.

Jeśli mówimy natomiast o kosztach, drukarkę kupimy za 500 zł, 1500 zł, 3000 zł, w zależności od tego, w jakiej ona będzie technologii i ile czasu będziemy chcieli z nią spędzić. Koszty eksploatacji zależą od materiałów. Tak naprawdę w samym urządzeniu zużywa się tylko materiał.

Idealną historią technologii addytywnych, czyli właśnie druków 3D, teoretycznie jest to, że jeśli mamy kilogram materiału, to powstaje z niego kilogram wydruku. Czyli 1:1. Nie tracimy tutaj nic. Jesteśmy bardzo ekologiczni w tym momencie, bo korzystamy ze 100% tego materiału. W praktyce tracimy ok. 10%. Jeśli umiemy drukować. Jeśli nie umiemy, czasem zdarza się, że cała szpula, to są szpule z filamentem w większości technologii, jest niestety do śmietnika. Taka szpula kosztuje za kilogram 60–70 zł. Nie są to duże koszty.

kkempin’s dev blog

Dev and life blog.

Welcome to a place where words matter. On Medium, smart voices and original ideas take center stage - with no ads in sight. Watch

Follow all the topics you care about, and we’ll deliver the best stories for you to your homepage and inbox. Explore

Get unlimited access to the best stories on Medium — and support writers while you’re at it. Just $5/month. Upgrade

Get the Medium app

A button that says 'Download on the App Store', and if clicked it will lead you to the iOS App store
A button that says 'Get it on, Google Play', and if clicked it will lead you to the Google Play store