20 godina trebalo je proći da istekne patent na fascinantnu, sve popularniju tehnologiju na tržištu - 3D printanje (na nezgrapnom hrvatskom, trodimenzionalni ispis) fused deposition modeling (FDM) metodom. Izumitelj Scott Crump krajem 80-ih podnio je zahtjev za priznanje patenta, a tehnologija je bila svojevrsni pandan, barem idejno, replikatoru iz Star Trek: The Next Generation serije, koja se otprilike u isto vrijeme prikazivala na televiziji te nudila prikaz neke bolje i tolerantnije, tehnološki napredne znastveno-fantastične fantazije društva budućnosti.
Nije to bila prva tehnologija za 3D printanje u svijetu - zasluge za to odnosi Chuck Hull sa sterolitografskim procesom (SLA) - no spletom raznih okolnosti postala je najuobičajenijom među studentima, entuzijastima, pa i profesionalcima.
S vremenom su istekli mnogi drugi patenti vezani uz 3D printing, poput patenata za tehnologije koji omogućavaju proizvodnju na bazi praha (SLS) ili metala (SLM, DMLS), a open-source/open-design zajednica se aktivirala oko razvoja i dijeljenja znanja, što je dovelo do sve većeg usvajanja te tehnologije u edukativnoj i poslovnoj sferi.
Što će s 3D printanjem događati sljedećih 20 godina, možemo samo nagađati, no prema trendovima i suvremenim primjenama ove tehnologije, značajno će utjecati na zrakoplovnu, građevinsku, medicinsku, automobilsku, tehnološku pa čak i zabavnu te kulinarsku industriju.
Nevidljiva revolucija
3D printeri nisu zamijenili obične, “2D” printere u kućanstvu (još!), no danas niti jedan ozbiljan biznis ili visoko-tehnološka industrija ne može zamisliti proizvodnju ili prototipiranje bez te tehnologije. 3D print tehnologija na mala vrata ulazi u našu svakodnevicu, a da toga većina od nas nije potpuno svjesna.
Pa tako avion Airbus A350 XWB normalno prevozi putnike s više od tisuću ugrađenih 3D isprintanih dijelova. Njihov konkurent Boeing, s druge strane, za svoj nadolazeći model 777X napravio je najveći 3D print objekt ikada - alat za rezanje krila navedenog aviona - i to za samo 30 sati.
General Electric ima centar za aditivne tehnologije u Cincinnatiju gdje naveliko proizvodi dijelove za avione, a CFM International, njihov joint venture sa Safran Aircraft Enginesom, proizveo je mlazni motor za avione.
NASA je u suradnji s Lockheed Martinom, Stratasysom i PADT-om razvila nove 3D print materijale, otporne na visoku temperaturu i izlaganje kemikalijama u svemiru, koje će koristiti za proizvodnju Orion kapsule. Brzina prototipiranja i proizvodnje, smanjenje troškova materijala, ali i novaca za iste, prilagođavanje specifičnim namjenama te odličan omjer težine i čvrstoće materijala lansirala je, široj javnosti nevidljivu, ali bitnu revoluciju u zrakoplovnoj industriji.
S 3D print autom do 3D print kuće
Od gorespomenutih prednosti velike koristi imaju poznata imena automobilske industrije, poput Rolls Roycea, Porschea i Rimac Automobila, koji se uglavnom služe ovom tehnologijom za prototipiranje, proizvodnju te obnavljanje starijih, oštećenih modela. Local Motors otišao je i dalje sa Stratijem i Ollijem, gotovo u potpunosti 3D isprintanim automobilom, odnosno autobusom, a talijanski XEV i kineski Polymaker sljedeće godine bi trebali isporučiti LSEV, 3D printani električni auto s cijenom nižom od 10,000 dolara.
Cijena kuća bi se također mogla drastično smanjiti zahvaljujući ovoj tehnologiji. U svijetu se već nekoliko kompanija bavi “printanjem” kuća, odnosno programiranjem ogromnog robota (glave printera) za izgradnju kuće. Apis Cor, ICON i KamerMaker su neke od najpoznatijih.
Zapanjujuće je kako se takve kuće, iako površinom male, mogu isprintati, na primjeru Apis Cora, u roku od 24 sata. Gastarbajteri na bauštelama se imaju čega bojati, pomislili smo dok smo gledali proces gradnje. Osim toga, 3D printanjem se mogu napraviti jedinstveni oblici, nemogući u klasičnoj proizvodnji, ili pak kalupi za jedinstvene oblike (stupaca, ograde) na dijelovima kuća.
Ovaj mjesec bi premijerno u Amsterdamu trebao biti postavljen MX3D-ov prvi 3D isprintani 12-metarski željezni most, poseban po organskome, vijugavom dizajnu, a opremljen ugrađenim pametnim senzorima koji će proizvođačima javljati koliko je most pod opterećenjem.
Tehnologija koja spašava živote
3D printeri bi nam također mogli produžiti život. Sigurno ste čuli da se koriste za izradu specijalno prilagođenih prostetičkih udova, a uskoro bi u širu medicinsku primjenu moglo ući printanje kosti te organa. Umjesto transplantacije, liječnik bi uzeo stanice iz pacijenta, umnožio ih, stavio u printer, i uz pomoć posebnog gela, isprintao zamjenski organ ili dio organa, poput kože, koji bi bio 100% kompatibilan s pacijentom.
Ista stvar bi mogla vrijediti za liječenje zloćudnih tumora. Replika stanja iznutra pomogla bi liječnicima da pristupe dobiju više podataka o tumorskih stanicama te na koji način napadaju zdravo tkivo. Umnožavanje organa, kosti i ostalih dijelova tijela svakako bi pomoglo studentima medicine da na konkretnom primjeru, ali ne i na konkretnom pacijentu, rješavaju teške bolesti.
S 3D printerima bi se mogle isprintati i posebne pilule, koje u sebi sadržavaju apsolutno sve potrebne lijekove koje pacijent treba uzimati. U stomatologiji se pak ova tehnologija toliko udomaćila da se i u Hrvatskoj pomoću nje rade zubni implantanti, krunice i aparatići. Organovo, Biolife4D, EnvisionTEC i E-Nable samo su neke od poznatih tvrtki u ovom segmentu.
Slatki novi svijet
3D printanje umnogome olakšava proces hardver developerima, koji puno brže mogu dobiti izmodelirani koncept kućišta za svoj proizvod u ruke. Ili napraviti malu, posebnu prilagođenu seriju. Posebna prilagodba veliki je plus proizvođačima odjeće, odnosno njihovim sponzoriranim ambasadorima.
Primjerice, Nike proizvodi poseban gornji dio Flyprint tenisica za kenijskog trkača maratona Eluida Kipchogea. Kao i u građevini, 3D printanje omogućava stvaranje posebnih oblika, što je Adidas iskoristio za dizajniranje upečatljivih rupičastih Futurecraft 4D tenisica.
Obična odjeća u dućanima vjerojatno će se još duži period šivati, ali tehnologija je apsolutno spremna za visoku modu i sulude kreacije najpoznatijih svjetskih krojača/ica - Annouk Wipprecht, Julia Körner, Iris van Herpen. Znate li i da se custom vjenčano prstenje i ostali vrijedni nakit isto može napraviti pomoću 3D printa? No tu ni izbliza nije kraj primjenama u kreativnoj industriji.
Skulpture, filmski rekviziti te likovi i objekti za animirane filmove, vrlo su pogodni za 3D printanje, između ostalog za smanjenje vremena i troškova, ali i zato što mogu u potpunosti dočarati viziju autora. S druge strane, Foodini i PancakeBot osmišljeni su za kuhare i slastičare koji žele eksperimentirati s oblicima hrane, a u bliskoj budućnosti mogli bismo jesti i isprintano meso. Slično kao u medicini, za 3D printanje mesa životinje uzimajuse njene stanice i umnožavaju u laboratorijima. Zasad skupo, ali na duge staze svakako etično rješenje.
3D printanje u Hrvatskoj
I u Hrvatskoj možemo vidjeti taj pomak. U nastojanju da saznamo koliko je tehnologija 3D printanja danas dogurala, koliko se koristi u Hrvatskoj, za koje namjene te kome je potrebna, odgovore smo potražili kod Damira Godeca, profesora na Fakultetu strojarstva i brodogradnje (FSB) i Miodraga Katalenića, tehničkog suradnika na FSB-u, Nikole Blaževića i Patricije Kunc iz Mikrotvornice, odnosno platforme 3DPrintaj te kod Milivoja Popovića iz Lemonade3D-a.
3D pogon na FSB-u
Godec i Katalenić s FSB-ova Zavodu za tehnologiju, odnosno Katedre za preradbu polimera i drva, odveli su nas do svoje radne sobe, u kojoj se može naći profesionalni 3D printer Stratasys Connex 350, namijenjen za izradu projekata u suradnji s malim i srednje velikim firmama, provođenje originalnih istraživanja na fakultetu te edukaciju studenata. Katedra se bavi 3D printanjem od početka 20-ih, a 2013. nabavila je ovaj 3D printer za oko 230 tisuća eura, uz financijsku pomoć EU fondova.
Čim su dobili printer, organizirali su sedam radionica u većim regionalnim centrima u Hrvatskoj da prošire znanje među poslovnim korisnicima o ovoj tehnologiji, njenim prednostima i nedostacima, a potom i raspisali natječaj za projekte. Napravili su ukupno 41 pilot projekt u suradnji s tvrtkama, muzejom, Filozofskim fakultetom, Prehrambeno-biotehnološkim fakultetom te bolnicom u Osijeku. “Ono što je nama bio cilj jest da ljudi vide prednosti primjene tih tehnologija, da se kroz te pilot projekte na konkretnom primjeru uvjere u primjenjiost, odnosno benefite u poslovnom okruženju, sa željom da kad projekt završi da nastavimo surađivati na komercijaloj razini”.
3D printanje dijela lubanje za pacijenticu
FSB ima registraciju u Agenciji za lijekove i medicinske proizvode HALMED za izradu medicinskih proizvoda po narudžbi za točno određenog pacijenta. Jedan od slučajeva na kojem su radili uključuje printanje 3D implantanta za pacijenticu koja je nakon prometne nesreće ostala bez dijela očnog luka, očne šupljine i dijela lubanje.
S obzirom da mnogo materijala za 3D printanje još nije certificirano za ugradnju u tijelo, razvili su metodu prema kojoj naprave 3D printani kalup te u njega stave koštani cement. U kalupu se napravi impantant koji potom kirurg stavi u pacijenta tijekom operacije. Tako se i samo vrijeme operacije skraćuje jer je alternativa tom procesu da kirurg sam oblikuje implantant rukom, s čime dakako ne može postići savršenu preciznost.
Implantanti se rade u suradnji s kirurzima koji im šalju datoteke CT skena te propisuju točne specifikacije i dimenzije objekta za svakog pojedinog pacijenta.
Trenutno iščekuju rezultate natječaja za jedan projekt kojeg planiraju provesti s Medicinskim fakultetom, a koji bi unaprijedio njihovu tehnologiju na Katedri. S novim “upgradeom”, 3D printer bi mogao koristiti šest različitih materijala odjednom, s kojim se mogu kombinirati različite boje, ali i printati materijale koji imaju tvrdoću sličnu ljudskom tkivu. Primjerice, tamo gdje bi bio mozak, materijal bi bio mekan, a gdje bi bila lubanja puno čvršći.
S novom tehnologijom na FSB-u bi se mogle izrađivati kompleksne aneurizme na kojima bi kirugi mogli vježbati zahvate i birati metodu liječenja, a jedna od ideja je i da se kroz taj projekt dokaže teorija koju zastupa dekan Medicinskog fakulteta u Zagrebu Marijan Klarica i dio njegovog osoblja.
Ona tvrdi da se možda bolesnici koji boluju od raznih bolesti vezanih uz likvor, tj. cerebralnospinalnu tekućinu liječe na krivi način. Jedan dio struke smatra da se pacijenti trebaju liječiti u horizontalnom stanju, dok s Medicinskog fakulteta smatraju da bi se trebali liječiti pod određenim kutem.
“Koji je to kut, to bismo mogli utvrditi sa našim istraživanjem”, kaže Godec. Na temelju CT skena izvukli bi oblik lubanje i mozga, isprintali ih i onda bi tim sa Medicinskog fakulteta vršio istraživanja na takvom modelu koji bi bio printan u omjeru 1 na 1 i idealno oponašao ljudski mozak.
Mala tvornica, brz razvoj proizvoda
Upravo se na FSB-u Blažević kao student zainteresirao za tehnologiju 3D printanja FDM metodom. Surfanjem na internetu otkrivao je svijet koja ga je polako počeo obuzimati. Toliko da je za diplomski rad odabrao napraviti vlastiti 3D printer naziva Modax. U međuvremenu, marketing menadžerica Mikrotvornice Kunc pomogla mu je u istraživanju tržišta.
Kroz to istraživanje, prisjeća se Kunc, upoznali su Salopeka, koji se već godinama bavio ovom granom tehnologije putem obrta i tražio pomoć za jedan veliki projekt, umjetničku skulpturu od metar i 95 cm. Blažević i Salopek su odlučili surađivati na projektu, radi kojeg je modificiran Modax printer, a onda su zajedno odlučili osnovati firmu - Mikrotvornicu - koja će se specifično baviti time.
U 9 godina od isteka patenta, ova industrija se značajno raširila te joj se vrijednosti mjeri u milijardama dolara, kaže Blažević. “Mikrotvornica je mala tvornica gdje osoba može doći i kompletno napraviti svoj prototip ili manju seriju proizvoda te izabrati kojim metodama će to napraviti,” Kunc objašnjava ideju iza firme.
Osim FDM 3D printanjem, bave se i razvojem proizvoda putem rezanja, laserskog graviranja, hladnog lijevanja pomoću smole i gipsa te CNC obradom mekih metala i drva. Većina klijenata dolazi im iz Hrvatske, a najviše upita dobivaju iz inženjerske, medicinske i umjetničke branše.
U inženjerskoj industriji najviše se traži razvoj prototipa kućišta za elektroničke uređaje, a medicinska struka zahvalna im je na višestruko jeftinijem i bržem razvoju različitih personaliziranih pomagala poput proteza. Sve više umjetnika se također otvara ovoj metodi kreativnog stvaranja, govore nam iz Mikrotvornice.
Revolucija sedme umjetnosti
Popović, stručnjak za 3D i računalnu animaciju u Lemonade3D studiju, potvrđuje da je 3D printing uzeo maha u filmskoj industriji kod izrade rekvizita i lutaka za stop animaciju. U tom kontekstu, on navodi primjere Weta Workshopa, najpoznatijeg po franšizi Gospodar prstenova, koji je isprintao većinu rekvizita za Hobit trilogiju i adaptaciju Ghost in the Shella (hrv., Duh u oklopu), te Aardman Animations studija, možda najjačeg svjetskog studija za stop animaciju, čiji je puppet master nedavno na Independent Festival of Creative Communications (IFCC) pokazivao 3D printove koje su koristili u svojim filmovima.
I Lemonade3D je nedavno radio rekvizite s 3D printerom za filmski set, točnije jednu stranu seriju snimanu u okolici Trogira, za njihova futuristička vozila. Također su eksperimentalno isprintali nekoliko 3D figurica iz vlastitih projekata da vide koliko mogu pogurati granice tehnologije.
“Nama je to, kao i sve drugo što radimo, jednostavno medij u kojem izražavamo svoju kreativnost. Ne samo za nas, već i za svoje klijente, gdje im možemo ponuditi određeni proizvod koji će njima biti interesantan, koji će biti napravljen unutar budžeta i na visokom nivou kvalitete,” kaže Popović.
Splitski studio za animaciju počeo je s korištenjem 3D printera u suradnji s jednom inovatorskom udrugom, a nastavio s radom za firme koje su razvijale proizvode, uglavnom kućišta i objekte. “Na pamet mi pada jedna glazbena kutija s jako zanimljivom formom, koju smo napravili u 3D-u, a kasnije 3D printali.
Na osnovu toga se radilo injekcijsko prešanje u Kini, iz kojeg se onda radi masovna proizvodnja,” rekao nam je Popović.
3D printaj i ti
Zbog svestrane namjene ove tehnologije, sve većeg interesa, a i potencijalne masovne raširenosti u budućnosti, ljudi iza Mikrotvornice dodatno su pokrenuli platformu 3DPrintaj, kroz koju provode različite edukacije i radionice za entuzijaste i laike, ali i kako bi općenito podigli svijest u Hrvatskoj.
“Ljudi imaju sto pitanja na koje ne mogu naći odgovor,” kaže Kunc, od odabira pravog stroja, filamenata, 3D modeliranja i pripremanja modela. Mnogi se obeshrabre nakon nekoliko propalih pokušaja, koji su mahom uzrokovani početničkim greškama. Ideja 3DPrintaj platforme je da kroz edukaciju upoznaju korisnike s osnovama, savjetuju ih za daljnji rad te ponude garanciju i servis za prodane proizvode.
Već su napravili nekoliko radionica s osnovnoškolcima u sklopu projekta Instituta za razvoj i invativnost mladih (IRIM), a u trenutku pisanja slagali su Prusa i3 MK2 printere, koji će preko IRIM-a, naći svoje mjesto u knjižnicama tijekom ove godine.
Lemonade3D ušao je pak u suradnju sa srednjom Školom za dizajn, grafiku i održivu gradnju u Splitu te Umjetničkom akademijom u Splitu, kako bi što bolje pripremio budući strukovni kadar. Za srednju školu su napravili udžbenik za fakultativni predmet vezan uz 3D modeliranje i 3D printing, a na Umjetničkoj akademiji ove godine će se otvoriti dva nova predmeta na smjeru kiparstva: Kiparstvo u digitalnom mediju 1 i 2. Na spomenutim predmetima, studenti će učiti izradu modela i skulptura u ZBrushu te 3D printanje tih skulptura.
“Edukacija o 3D printanju za nekoga tko se bavi digitalnom skulpturom ili računalnom grafikom je jedna bitna i izrazito povoljna stvar,” zaključuje Popović, koji vjeruje da će u sljedeće tri, četiri godine značajno porasti broj animacijskih studija opremljenih 3D printerom.
S druge strane, Godec i Katalenić upozoravaju da bi za pojedine branše poput medicine trebalo uspotaviti neki kontrolni okvir, gdje bi samo stručno obrazovani i certificirani operatori za 3D printere mogli raditi s osjetljivim stvarima kao što su implantanti ili organi. Ili pak sa osjetljivim materijalima poput toksičnog metalnog ili polimernog praha.
3D printeri u domaćinstvu
Mišljenja su podijeljena o tome hoće li 3D printeri postati dio kućno-računalnog namještaja kao što su to nekad bili obični papirni pisači, no naši sugovornici se slažu kako oko toga da će svaki ozbiljnija firma, koja se bavi filmom ili razvojem tradicionalnih proizvoda, u uredu imati barem jedan 3D printer za brzo prototipiranje.
Kunc kaže kako se, uza sav napredak tehnologije, stalno moraju boriti protiv tri velike zablude o 3D printanju, a to je da je postupak izrade spor, skup i nekvalitetan. Nasuprot konvecionalnim metodama prototipiranja, uvođenjem aditivnih postupaka cijeli proces se znatno skraćuje, tvrdi Blažević, jer u roku od 24 sata od ideje korisnik može držati gotov proizvod u ruci.
U slučaju kad se radi o jedinstvenim 3D modelima za razvoj prototipova ili maloj seriji proizvoda aditivni postupci mogu znatno smanjiti ukupne troškove. Za usporedbu, Blažević navodi da izrada alata za injekcijsko prešanje može koštati nekoliko tisuća eura. U segmentu kvalitete, plastika koja se koristi za 3D printanje je dovoljno čvrsta da je Mikrotvornica uspjela izraditi tzv. skid plateove (hrv., zaštitne ploče) za longboard jednog klijenta.
Što se tiče samih strojeva, tehnologija je dogurala dovoljno daleko da su, prema Popoviću, danas dostupni solidni 3D printeri za početnike hobiste od 1000 kuna: “Naravno, takvi 3D printeri će imati pomalo otežano iskustvo korisnika u smislu da će ih trebati malo više kalibirirati i da će se malo više zezati oko njih. Možda neće imati LCD ekran ili se moći spojiti s WiFi-jem, ali i dalje mislim da za nekog, tko je tehničke prirode i želi ući u taj svijet, za 1000 kuna može uzeti 3D printer s kojim će se jako puno zabavljati.”
Najbolji omjer uloženog i dobivenog donose printeri u rangu od 3-5 tisuća kuna, slažu se sugovornici. Blažević ističe Original Prusa i3 MK2 modele kao najbolji primjer te kategorije. Skuplji printeri za profesionalce, objašnjava Popović, se nalaze u rangu od 15 do 20 tisuća kuna i uglavnom im cijenu diže karakteristika da mogu printati veće površine, tj. objekte. U rangu objekata od 20 cm, 3D printer srednje kategorije većini će biti sasvim dovoljan. Skuplje 3D printere također krasi bolja kvaliteta izrade i rjeđe se zaglavljuju, dodaje Popović.
S druge strane, Katalenić s FSB-a navodi kako će dostupnost dekstop 3D printera možda biti široko raširena, ali nije siguran hoće li svatko biti u stanju napraviti 3D model po želji. Smatra da bi se tu moglo razviti široko tržište 3D modela. Što se industrijskih printera tiče, Godec i Katalenić ne smatraju da će im se cijena tako brzo smanjiti jer, unatoč tome što su patenti za tehnologije 3D printanja počele istjecati, kompanije poput Stratasysa, Carbona i 3DSystemsa stalno registriraju nove.
Kao primjer, Katalenić navodi Stratasysovu grijanu komoru koju trenutno nijedan konkurent ne smije koristiti. Godec pak kaže kako se na tržištu stvorilu nekoliko velikih igrača koji kupuju male perspektivne startupe i firme u branši te prikriveno drže monopol.
Terminatorski printeri i materijali
Popović spominje kako bi se uskoro mogla popularizirati SLA tehnologija 3D printanja, tzv. resin printeri, čije cijena se kreće od nekoliko tisuća kuna do nekoliko tisuća eura za mainstream modele. Taj prvi patentirani proces trodimenzionalnog ispisa poseban je po tome što kao materijal ne uzima žicu od termoplastike, nego polimernu smolu koja reagira na neki oblik svijetlosti, npr., UV, te stvara polimerne lance i skrutnjuje se.
U DLP resin printeru nalazi se projektor koji baca slike slojeva na tekućinu, a onda se tekućina očvrsne. Proces ovakvog 3D printanja Popović uspoređuje sa scenama iz drugog Terminatora, gdje se pojavljuje T-1000. Po njegovom mišljenju, 3D printevi proizvedeni ovom metodom su puno finiji, ljepše izgledaju i manje su šanse da će se vidjeti crtice od slojeva, ali problem im predstavlja tekućina, koja zna biti ljepljiva, smolasta i neugodno miriše te je cijeli proces neuredniji.
Dva velika područja gdje Blažević vidi mogućnosti unaprijeđenja tehnologije 3D printanja su dodatno ubrzavanje procesa, moguće i kombiniranje više strojeva na radu jednog modela, te poboljšanje softvera za pripremu do te razine da postane vrlo pametan. Godec isto tako smatra da će s razvojem bržih strojeva 3D printeri biti isplativiji za rapidno prototipiranje, a s boljom kontrolom procesa i bržoj proizvodnji.
Sve se kreće prema personalizaciji. Svi sugovornici istaknuli su inovacije u području filamenata, odnosno materijala za 3D printanje. “Ono što mi očekujemo je ustvari pojava novih materijala, između ostalog i pojava većeg broja bio-materijala koje možete izravno izraditi na 3D printeru i koji mogu ući u ljudsko tijelo”, tvrdi Godec.
Mikrotvornica za više od 50% poslova dobiva modele od klijenata. Ti modeli često nisu pripremljeni za 3D ispis, pa Nikola Blažević i Marko Salopek provode dodatno vrijeme u pripremi i ispravkama modela. Stranice na kojima možete naći dobre 3D modele, kaže Blažević, jesu Thingiverse, Pinshape, Cults i cgtrader. Što se tiče softvera za vlastito modeliranje, preporučuje dva Autodeskova alata: Tinkercad za početnike i Fusion 360 za naprednije korisnike.
1. 3D modeliranje
Tinkercad funkcionira po načelu logičkih operatora na poligonima, što znači da na raspolaganju imate već gotove osnovne geometrijske oblike (kocka, kugla, valjak) koje potom možete dodavati, oduzimati, umanjivati, uvećavati i međusobno slagati na 3D mapi. Sve skupa, taj proces izgleda poput slaganja LEGO kockica.
S druge strane, Fusion 360 je kompletna computer-aided design (CAD), computer-aided manufacturing (CAM) i computer-aided engineering (CAE) cloud platforma. Njome možete napraviti sve u razmjerima jednog startupa, čak i simulacije, tvrdi Blažević.
Start-Up licenca je besplatna ako nemate prihode veće od 100 tisuća dolara godišnje. Zajednica jako voli ovaj softver jer sadržava sve elemente različitog načina modeliranja u jednom programu. 3D modeli spremni za 3D ispis spremaju se kao datoteke s ekstenzijom .stl ili .obj.
2. Priprema za 3D print
3D model se zatim ubacuje u programe koji su namijenjeni za pripremu za 3D print, objašnjava Blažević. 3D printeri rade na principu građenja sloj po sloj. Da bi 3D printer razumio kako isprintati određeni 3D model, taj 3D model mora biti preveden u G-code, programski jezik razumljiv 3D printeru.
Blažević opisuje G-code kao hrpu redova koda koji određuju točke putanja 3D printera. Za „prevođenje“ su zaduženi tzv. slicer programi.
U Mikrotvornici koriste tri različita slicera: Ultimaker Cura, Slic3r Prusa Edition i Simplify3D. Cura i Slic3r su besplatni open-source programi, dok se za Simplify3D plaća licenca od 149 dolara. Svaki slicer ima svoje prednosti i mane.
Blažević kaže da je Simplify3D po mnogočemu napredniji od prvih dvaju softverskih alata, no da u specifičnim slučajevima koristi Curu ili Slic3r. Ovisno o tome kakav 3D printer imate, datoteka se može bežično poslati na uređaj ili se sprema na vanjski medij poput USB diska i SD kartice. U Mikrotvornici koriste SD kartice.
3. 3D printanje
Stisnete start i to je to. Predradnje koje prethode stiskanju gumba za 3D print jesu: spremanje G-koda iz Slicera na SD karticu, zatim niveliranje (ako je potrebno), priprema radne podloge (uklanjanje prašine i nečistoća), po potrebi nanošenje dodatnog adhezivnog sredstva. To je uglavnom to. Naravno, svaki materijal zahtjeva poseban tretman ovisno o svojim karakteristikama, ali to je poglavlje za sebe i preopširno za objašnjavanje ovdje.
Prije 3D printanja potrebno je niveliranje radne podloge, no ako nije došlo ni do kakvih izmjena od prethodnog 3D printa, nije potrebno izvršiti ponovo niveliranje. Iz Mikrotvornice preporučuju da se radna podloga provjeri s vremena na vrijeme.
Također ističu da sve više desktop 3D printera ima ugrađen senzor za automatsko niveliranje. Niveliranje se radi automatski ili ručno tako što se pomoću vijaka za niveliranje i provjere udaljenosti mlaznice od podloge, najčešće s komadom papira, provjeri udaljenost mlaznice od podloge u nekoliko točaka.
Ako ste temeljito pripremili model, većih problema ne bi smjelo biti, no Blažević savjetuje da svakako pogledate kako je ispao prvi sloj. Prema prvom sloju može se jako dobro predvidjeti hoće li 3D print ispasti dobro ili neće u potpunosti biti uspješan. Jednom riječju, prvi sloj mora biti savršen. Ovisno o veličine površine, građenje prvog sloja ponekad traje tri minute, a ponekad tri sata, a u tom slučaju bilo bi dobro svakih sat vremena provjeravati kako napreduje.
Usred printanja može se dogoditi da se materijal, tj. filament na kolutu potroši. Mikrotvornica navodi da Prusa MK3, ako nestane materijala, automatski zaustavlja 3D printanje i čeka da se promjeni rola te potom nastavlja 3D printati gdje je stala. Međutim, kod većine drugih desktop 3D printera, printer bi nastavio 3D printati u prazno (bez materijala) i zato treba prilikom pripreme G-koda zadati pauzu. Rolu bi trebalo zamijeniti i to ne bi trebalo utjecati na kvalitetu 3D ispisa.
S druge strane, prilikom nestanka struje kod većine desktop 3D printera nije moguće nastaviti 3D ispis već treba krenuti sve započeti ispočetka. Iz Mikrotvornice ističu da noviji modeli desktop 3D printera imaju ugrađen „power panic“, koji osigurava da u slučaju kratkotrajnog nestanka električne energije 3D printer može nastaviti 3D printati gdje je i stao. Sve veći broj novijih modela desktop 3D printera ima ugrađenu tu funkciju.
Kvaliteta 3D printa bitno ovisi o filamentu. Radi se o vrsti plastike koja je poput žice namotana oko koluta. Blažević kaže da se za iznos od 200 kuna može kupiti vrlo kvalitetan filament standardnog pakiranja od 750 g. Dvije karakteristike čine filament kvalitetnim: koncentričnost i odstupanje od dimenzije. Odstupanja se mjere u mikrometrima, a dobri proizvođači daju filamente s mogućnošću greške od +/- 0,05 mm ili manje. Standardan promjer filamenta iznosi 1,75 mm i 2,85 mm.
Iz Mikrotvornice su nam savjetovali da za postizanje optimalnih uvjeta prilikom ispisa printer držite u prostoriji u kojoj nema propuha ili temperaturnih fluktuacija. To ne smije biti soba u kojoj ljudi spavaju, a 3D printer također nije dobro držati na suncu. Dok se 3D printer ne koristi, filament je potrebno držati u vrećici čvrsto zatvoren i spremljen na hladnom, mračnom i suhom mjestu.
Filamente treba dobro čuvati jer, kažu iz Mikrotvornice, od vlage u materijalu stvaraju se balončići pare za vrijeme zagrijavanja te se tijekom printanja može čuti zvuk pucketanja, što će se odraziti na konačnu kvalitetu 3D printa. Treba biti vrlo oprezan kod stavljanja i dizanja filamenta jer ako se i malčice odmota i zatim ne vrati pravilno na kolut, može se stvoriti čvor koji neće možda neće odmah uzrokovati probleme, ali bi zato mogao zaštopati cijeli proces nakon nekoliko sati rada 3D printera.
Nažalost, i savršena priprema nekad će rezultirati greškom, odnosno neuspjelim 3D printom, a u tom slučaju jedina je opcija stisnuti gumb za prekid procesa na 3D printeru.
Milivoj i Veljko Popović, braća animatori i osnivači Lemonade3d studija, računalnom grafikom bave se od doba Amige. Stoga nije čudno da pri radu konstantno eksperimentiraju s novim tehnologijama, pa tako i 3D printanjem. Sve počinje s idejom, govori nam M. Popović, vlastitom ili klijentovom, a zatim kreće faza dizajna. Crtežom brzo skiciraju puno različitih ideja i prijedloga te istražuju opcije za dizajn, pa kada su zadovoljni, kreću u fazu 3D modeliranja.
1. 3D modeliranje
U slučaju da se radi o tehnički zahtjevnom modelu, za predložak se koriste skice tehničke prirode, a modeliranje se obavlja u programu Modo ili 3ds Max, koji su više tehničke prirode. S druge strane, ako se radi o dizajnerskom, organskom modelu poput figurice, koja zahtjeva više skulpturalni, a manje tehnički pristup, onda skicu prebacuju u ZBrush, vodeći softver za takvu vrstu modeliranja.
M. Popović ističe da modeli za 3D print moraju biti “water-tied” iliti, grubo prevedeno, nepropusni. 3D model mora biti vrlo precizno napravljen, odnosno ne smije sadržavati suvišne poligone koji ulaze jedan u drugi ili koji se presijecaju. Sve mora biti jako fino i uredno, kaže M. Popović. Tek tada se 3D model može ubaciti u softver za pripremu 3D printa.
2. Priprema za 3D print
Uz svaki printer dolazi poseban slicer, softver za rezanje 3D modela na slojeve. „Slicer nam služi da prevede .stl ili .obj datoteku u nešto što 3D printer razumije i s čime može raditi. To nešto je G-code. On govori glavi 3d printera gdje da počne 3D printati, kojom brzinom, koliko materijala da istisne, koja je visina slojeva, pri kojoj temperaturi da radi i slično.
Osim toga, Slicer također reže model na slojeve koji se onda 3D printaju. Kolika je visina pojedinačnog sloja ovisi o rezoluciji, tj. finoći na kojoj želimo printati. Naravno, treba uzeti u obzir da se dužina trajanja 3D printanja povećava s rezolucijom, tj. što je sloj manji, 3D printanje će duže trajati“, objašnjava M. Popović.
M. Popović ističe da je najpopularniji besplatni slicer Cura, dok je Simplify3D jedan od najpopularnijih slicer programa koji nije besplatan. Kao prednost Symplify3D-a ističe to što je jako jednostavan za korištenje i ima puno opcija koje korisniku daju veliki nivo kontrole. Za hobiste je preporuka da koriste zadane (default) postavke.
Ovisno o tome koju preciznost želite, slojevi mogu biti veliki 1 mm ili 0.1 mm. Nekakva standardna rezolucija, tj. debljina sloja, je 0.2 mm. Za M. Popovića sliceri su dovoljno intuitivni da samo trebate pritisnuti gumb i softver će sam napraviti potporne stupove. Zašto 3D modelima trebaju potporni stupovi M. Popović objašnjava na primjeru slova T. Gornji dio 3D printera može graditi objekt sloj po sloj, ali kad dođe do vrha slova T, gdje se šire krakovi slova na lijevu i desnu stranu, 3D printer bi trebao printati u zraku, što je nemoguće. I zato slicer stavlja male potporne stupiće koji omogućavaju 3D printeru da isprinta nešto poput slova T.
3. 3D printanje
Sve počinje od dobro napravljenog 3D modela, upozorava M. Popović. Međutim, čak i ako je 3D model uredno i oprezno napravljen, ako ima jako puno potpornih stupića i prevjesa, bit će ga teže isprintati i veća je šansa da će doći do pogreške u printanju. Kao primjer kompleksnog 3D modela navodi jedan objekt s mrežicom, koji su printali za klijenticu. Mrežica i slični rupičasti objekti su problematični jer se 3D printer mora stalno pomicati, milimetar po milimetar, da spušta plastiku, a nema garancije da će sve proći kako treba.
Kod prvog rada s 3D printerom potrebno je proći kroz sve predradnje postavljanja uređaja, koje su obično detaljno opisane u uputama koje dolaze s 3D printerom, a one mogu uključivati sastavljanje dijelova 3D printera, uguravanje materijala za 3D printanje u glavu 3D printera, kalibriranje i niveliranje radne površine i glave 3D printera. Kalibriranje radne površine i glave 3D printera je iznimno važno kako biste mogli 3D printati bez grešaka i pucanja 3D printeva. Općenito, trebalo bi paziti i na održavanje opreme, redovito čistiti glavu 3D printera. U slučaju da je 3D printer u sobi, trebalo bi imati dobru ventilaciju zbog zagrijavanja plastike i otpuštanja toksina.
Prvi sloj kod 3D printinga je uvijek najvažniji. Ako je glava previše udaljena, sloj se neće zalijepiti za radnu površinu, a ako je preblizu, plastika neće moći izlaziti kako treba, što opet nije dobro. Generalno pravilo je da glavu trebate dovesti u položaj gdje je razmak između glave 3D printera i radne površine takav da komad papira taman prođe između njih. Što se tiče radne površine, jednako je važno da je ona ravna i nivelirana, u protivnom glava može biti optimalno udaljena na jednom dijelu radne površine, a potpuno pogrešno udaljena na drugom. Ipak, to nije opcija koju imaju svi 3D printeri. Kako ćete to učiniti kod onih koji imaju tu opciju ovisi o proizvođaču. Ponekad se to radi softverski, a ponekad fizički - vijcima.
Većina printera dopušta mijenjanje materijala jednostavnim pauziranjem 3D printanja, promjenom koluta i nastavkom printanja, kaže Popović. „Ali, nije neobično da u toj radnji dođe do greške kod nastavka printanja. Rijetko će se raditi o katastrofalnoj pogrešci koja će uzrokovati da 3D print postane neupotrebljiv, pogotovo ako se radi o malo boljim 3D printerima, ali postoji šansa da vidimo mali pomak u sloju, ili da dođe do malog viška materijala kod nastavka printanja i slično“, rekao nam je Popović.
Ipak, Popović tvrdi da se takve greške često mogu kasnijom obradom ukloniti ili minimalizirati. „Čuo sam čak i od nekih kolega da su znali upaljačem rastopiti kraj plastike istrošenog i novog koluta, pa ih spojiti dok su u tom stanju i žiletom izgladiti nabubrenje na spoju kada se stvrdne spoj te tako bez pauziranja nastaviti print, ali to svakako ne bih preporučio ako vaš 3D printer uredno podržava pauziranje printanja i zamjenu materijala”, savjetuje Popović. Prilikom zamjene trebate paziti da do kraja istisnete materijal istrošenog koluta iz glave printera gurajući novu plastiku kroz glavu sve dok ne vidite da na drugom kraju izlazi rastopljena nova plastika. Tek onda možete biti uistinu sigurni da ste zamijenili stari kolut novim i možete nastaviti printanje.
Micanje potpora uglavnom je isključivo fizički posao i, prema M. Popoviću, najmanje zabavan dio 3D printanja. Ipak, zahtijeva pažnju i koncentraciju kako se 3D print ne bi razbio. U Lemonadeu3d za taj posao koriste kliješta za žicu različitih veličina te razne turpije. Kako je 3D print napravljen od horizontalnih slojeva slijepljenih skupa topljenjem – u slučaju korištenja te tehnologije kod 3D printanja – tu je 3D print ujedno i najranjiviji. „Pazite kada vučete da ne dođe do pucanja i odvajanja tih slojeva“, savjetuje M. Popović.
Jednom kada brusnim papirom maknete potpore, 3D print treba ići na dodatnu obradu kako bi se što više smanjila vidljivost linija slojeva, a da se pritom ne unište površinski detalji 3D printa. Ako radite 3D print velikih komada, koje kasnije mislite spojiti, dobra je praksa s kitom popuniti rupe koje nastaju kod spojeva da se dobije što bolji rezultat. Kod manjih komada takvi se spojevi često ne vide ili se dovoljno ne popune prilikom bojenja.
Što se tiče materijala za 3D printanje, tj. filamenata, M. Popović izdvaja dvije stvari. Prva je „koliko para toliko muzike”, a druga namjena i vrsta 3D printa. Može se uzeti i najobičniji spindle u trgovini elektroničkom robom, no za profesionalne primjene uglavnom se uzimaju filamenti preferirani za određeni 3D printer. O svakom 3D printeru ovisi koliko će dobro primiti materijale, svaka se glava zagrijava na različitoj temperaturi i tu ima dosta mogućnosti za tehničko podešavanje i usavršavanje. Ipak, prosječan korisnik ne mora ulaziti u detalje da bi normalno koristio 3D printer, već vidjeti što je na tržištu dostupno.
Što se tiče vrste 3D printa, ako Lemonade3d radi na mehaničkim dijelovima, tada uzima materijale s većom čvrstoćom. Kad su u pitanju umjetničke skulpture, bitno im je da se mogu naknadno dorađivati. Primjerice, maknuti vidljive potporne stupiće s 3D printa, obojiti ih, staviti primer... Za primer se može koristiti običan primer u spreju. Da dobijete još glađu površinu možete svaki sloj primera dodatno obrusiti. Tri su sloja sasvim dovoljna da dobijete jako urednu i glatku površinu, mada će i jedan sloj često biti dovoljan. Nakon toga možete se odvažiti i probati oslikati model.
Jure Cukar, suradnik Lemonade3d-a, odgovorio nam je na pitanje o naknadnom bojanju 3D printa. „Za bojanje se uglavnom koriste boje za minijature na bazi vode. Boje proizvođača Vallejo, Scale Color ili Games Workshop mogu se naći u specijaliziranim hobi prodavaonicama. A daljnji proces obrade, tj. bojenja, svodi se na više faza.
Prvo se čitava figura prođe tankim slojem boje, uglavnom crne ili bijele. Poželjno je da se to radi airbrushem ili sprejem zbog tanjeg i ravnomjernijeg nanošenja, a on nam služi prvenstveno da idući slojevi boje koje ćemo nanositi bolje prianjaju, a i tim slojem naglašavamo detalje na minijaturi za lakše bojenje. Nakon tog prvog sloja ili “primea” slijedi nanošenje bazne boje za pojedini od elemenata na figuri (lice, majica, hlače...).
To je uglavnom neka srednja vrijednost odabrane boje jer će svjetlije varijacije te boje biti nanošene za svjetlije dijelove, highlights (čelo, vrh nosa...), a tamnije varijacije za sjenovitije dijelove, shadows (podočnjaci, podbradak...).
Nanošenje slojeva highlightsa i shadowsa ide u više faza, svakim idućim korakom sve svjetlije, tj. tamnije, ovisno o tome koliko kontrastnu figuru želimo. Po potrebi se može još sve lakirati matiranim, a dijelovi poput očiju ili blještavih dijelova sjajnim lakom“, otkrio nam je Cukar.
