ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΕΣ ΕΚΤΥΠΏΣΕΙΣ
Η ΕΠΟΧΗ ΤΟΥ 3D PRINTING ΕΙΝΑΙ ΤΩΡΑ Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές δεν είναι πλέον κάτι πειραματικό ή κάτι που ανήκει στη σφαίρα της επιστήμης. Εδώ και τώρα, όποιος θέλει (και έχει τα χρήματα) μπορεί να αγοράσει ένα μοντέλο για να κάνει τη δουλειά του. Πριν από ένα-δύο χρόνια, όταν μιλούσαμε για τρισδιάστατους εκτυπωτές, δεν φανταζόμασταν το πόσο γρήγορα θα εξελισσόταν η τεχνολογία και θα περνούσε στον καταναλωτή. Μη φανταστείτε ασφαλώς ότι μπορείτε να πάτε στο πολυκατάστημα της περιοχής σας και να αγοράσετε έναν 3D εκτυπωτή, όπως κάνετε με έναν inkjet. Οι εκτυπωτές αυτοί είναι μεν προϊόντα παραγωγής, αλλά δεν απευθύνονται στον απλό κόσμο. Αν και μπορούμε να σκεφτούμε κάποια χρήση και για τους ιδιώτες, αυτή τη στιγμή που μιλάμε οι τρισδιάστατες εκτυπώσεις είναι (ακόμα) μία πολύ ακριβή τεχνολογία. Φανταζόμα- στε ότι στο μέλλον θα μπορεί κανείς να κατεβάζει από το site ενός κατασκευαστή -πλαστικών παιχνιδιών ας πούμε- το σχέδιο ενός ανταλλακτικού και να το τυπώνει άμεσα στον εκτυπωτή του σπιτιού του, για να αντικαταστήσει αυτό που έσπασε. Πάντως, προς το παρόν, η 3D εκτύπωση απευθύνεται σε όσους ασχολούνται με το βιομηχανικό σχεδιασμό (εκτύπωση μοντέλων υπό κλίμακα), την αρχιτεκτονική (3D μακέτες), στην αυτοκινητοβιομηχανία (δείγματα ανταλλακτικών και εκτύπωση υπό κλίμακα), την αεροδιαστημική, την ιατρική κ.ά. Όποιος ασχολείται με τη σχεδίαση και την κατασκευή αντικειμένων (από απλές βίδες μέχρι ουρανοξύστες) μπορεί COMPUTER ΓΙΑ ΟΛΟΥΣ να αντιληφθεί ότι η 3D εκτύπωση τού προσφέρει τεράστια βοήθεια και αυτό διότι επιτρέπει τη μετατροπή του σχεδίου που βλέπει στην οθόνη του σε πραγματικό αντικείμενο, το οποίο μπορεί να περιεργαστεί και να το πιάσει στα χέρια του - και, μάλιστα, χωρίς να χρειάζεται να απευθυνθεί σε ειδικά εργαστήρια κατασκευών. Σε λίγα λεπτά έχει το αντικείμενο που θέλει στα χέρια του. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να διευκρινίσουμε ότι τα υλικά που χρησιμοποιούνται είναι, ως επί το πλείστον, ειδικές ρητίνες και πολυμερή, δηλαδή πλαστικά. Υπάρχουν βέβαια και πολύ εξειδικευμένες περιπτώσεις «εκτυπώσεων» σε πιο ανθεκτικά υλικά, όπως, για παράδειγμα, το τιτάνιο, που χρησιμοποιείται στην κατασκευή ανθρώπινων μελών, ή ακόμα και οργανικοί ιστοί για τις μεταμοσχεύσεις. ΤΙ ΑΚΡΙΒΩΣ ΕΙΝΑΙ; Τι θεωρούμε, όμως, 3D printing και σε τι διαφέρει από τις άλλες τεχνικές κατασκευών; Στην ουσία, το 3D printing είναι η δημιουργία ενός στερεού αντικειμένου από ένα ψηφιακό μοντέλο μέσω σταδιακής τοποθέτησης υλικού σε στρώσεις. Με τη μέθοδο αυτή μπορεί να κατασκευαστεί θεωρητικά οτιδήποτε, χωρίς να απαιτούνται καλούπια ή γλυπτική. Μάλιστα, πολλοί νομίζουν ότι οι τρισδιάστατες εκτυπώσεις απαιτούν γλυπτική, δηλαδή το υλικό σκαλίζεται με ειδικό κοπτικό μηχάνημα μέχρι να δημι-ουργηθεί το επιθυμητό αντικείμενο. Στην ουσία, αυτό που γίνεται είναι ακριβώς το αντίθετο: ειδικά μικροσκοπικά ακροφύσια τοποθετούν το υλικό σε πολύ λεπτές στρώσεις, τη μία πάνω οτην άλλη, μέχρι να δημιουργηθεί το αντικείμενο που θέλουμε να κατασκευάσουμε. Το 3D printing είναι, επομένως, μία προσθετική μέθοδος και όχι μία αφαιρετική, όπως αυτή που περιγράψαμε πιο πάνω. Η τεχνική αυτή, με τα ακροφύσια που κινούνται δεξιά και αριστερά (αλλά και μπρος- Στην εικόνα βλέπετε το αρχικό μοντέλο Mendel του project RepRap. Πρόκειται για ένα open source project με στόχο τη δημιουργία ενός τρισδιάστατου εκτυπωτή, ο οποίος είναι σε θέση να αναπαραγάγει τον εαυτό του (προς το παρόν, μόνο τα πλαστικά μέρη από τα οποία αποτελείται). Συνοδεύεται από επίσης open source λογισμικό για την απαραίτητη σχεδίαση των προς «εκτύπωση» αντικειμένων. πίσω και προς τα πάνω), μοιάζει με αυτή των inkjet εκτυπώσεων, για αυτό ακριβώς την ονομάζουμε «τρισδιάστατη εκτύπωση». ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Γ ια να κατασκευάσουμε κάποιο αντικείμενο σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή, χρειαζόμαστε, εκτός φυσικά, από τον ίδιο τον εκτυπωτή (περισσότερα για αυτό παρακάτω), ένα ακριβές τρισδιάστατο μοντέλο σε υπολογιστή. Αυτό σημαίνει κάποιο πρόγραμμα οχεδιασμού τύπου CAD ή τρισδιάστατης μοντελοποίησης (κάτι σαν το open source Blender ας πούμε). Το λογισμικό θα πρέπει να μετατρέψει το τρισδιάστατο μοντέλο σε πολύ λεπτές φέτες, οι οποίες θα γίνουν στρώσεις υλικού από τον εκτυπωτή. Το υλικό, τώρα, μπορεί να είναι σε υγρή μορφή, σε μορφή σκόνης ή σε μορφή πολύ λεπτού φύλλου. Οι διάφορες στρώσεις στερεοποιούνται και ενώνονται μεταξύ τους αμέσως, παράγοντας ένα συμπαγές αντικείμενο. Το πλεονέκτημα αυτής της προσθετικής μεθόδου κατασκευής είναι ότι μπορεί κανείς να δημιουργήσει σχεδόν οποιοδήποτε γεωμετρικό σχήμα θέλει, ξεπερνώντας τους περιορισμούς των αφαιρετικών μεθόδων. ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ Υπάρχουν πολλές διαφορετικές μέθοδοι τρισδιάστατης εκτύπωσης, οι οποίες εξαρ-τώνται από το υλικό που χρησιμοποιείται. Κάποιες μέθοδοι λιώνουν πρώτα το υλικό για να δημιουργήσουν τις στρώσεις (SLS -Selective Laser Sintering, FDM - Fused Deposition Modeling), ενώ άλλες απλώνουν υγρό πολυμερές σε στρώσεις. Υπάρχουν και άλλες μέθοδοι, οι οποίες κόβουν Το μοντέλο RepRap χρησιμοποιεί ειδικό πολυμερές (δηλαδή πλαστικό), το οποίο, αφού λιώσει, εγχύνεται (όπως το μελάνι ενός εκτυπωτή inkjet) στρώση προς στρώση για να δημιουργήσει το τρισδιάστατο αντικείμενο. Στη δεύτερη εικόνα (δεξιά) βλέπετε το πλαστικό «σύρμα» που αποτελεί το υλικό «εκτύπωσης». COMPUTER ΓΙΑ ΟΛΟΥΣ Ε3 TECH LIFE ΤΥΠΩΣΤΕ ΤΟ ΔΙΚΟ ΣΑΣ ΟΠΛΟ Πριν από μερικούς μήνες ένας 24χρονος φοιτητής και μία παρέα φίλων, με το όνομα Defense Distributed (http://defensedistributed.com), ανακοίνωσαν το Wiki Weapon Project, μία προσπάθεια να συγκεντρώσουν 20.000 δολάρια, προκειμένου να σχεδιάσουν και να κυκλοφορήσουν ελεύθερα το τρισδιάστατο μοντέλο ενός πλαστικού όπλου, το οποίο μπορεί να κατασκευάσει οποιοσδήποτε διαθέτει έναν 3D εκτυπωτή σαν αυτούς που αναφέραμε στο παρόν άρθρο. Με τα χρήματα που θα συγκεντρώσει η ομάδα, θα αγοράσει έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή προκειμένου να δοκιμάσει τη διαδικασία. Εντωμεταξύ δέχεται και προτάσεις για αξιόπιστα σχέδια που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ένα λειτουργικό όπλο, που θα χρησιμοποιεί σφαίρες 0,22. Φυσικά, τις σφαίρες δεν θα τις τυπώνει, αν και στις ΗΠΑ το να βρει κανείς σφαίρες δεν είναι και πολύ δύσκολο. Θα πρέπει να σημειώσουμε ότι η συγκεκριμένη ομάδα είχε μπει στην πλατφόρμα του Indiegogo, που είναι μία διεθνής έκδοση του Kickstarter, για να μαζέψει χρήματα. Αφού κατάφερε να συγκεντρώσει γύρω στα $2.000, το Indiegogo «πάγωσε» το project και αφαίρεσε την καταχώρηση περί παραγωγής εκτυπώ-σιμου όπλου (φυσικά, τα χρήματα επιστράφηκαν στους κατόχους τους). λεπτές φέτες υλικού (από χαρτί και πλαστικό μέχρι μέταλλο), τοποθετώντας τη μία πάνω στην άλλη. ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Και φτάνουμε στο πιο ενδιαφέρον σημείο: τις εφαρμογές που έχουν οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές. Τα πρώτα μοντέλα χρη-σιμοποιήθηκαν στη δημιουργία τρισδιάστατων δειγμάτων και αντιγραφές υπαρχόντων αντικειμένων. Πρώτα σκανάρουμε το αντικείμενο με ειδικό σαρωτή laser, το μετατρέπουμε σε 3D σχέδιο στον υπολογιστή και κατόπιν το αναπαράγουμε σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή. Η ίδια διαδικασία με τις παραδοσιακές μεθόδους κατασκευής είναι πολύ πιο ακριβή. Τα αντικείμενα που παράγονταν με τους πρώτους 3D εκτυπωτές ήταν μη λειτουργικά και χρησιμοποιούνταν μόνο για δειγματισμό. Δεν μπορούσαν, δηλαδή, να χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή ενός χρηστικού αντικειμένου. Ωστόσο, τον τελευταίο καιρό αρχίζει να αναπτύσσεται ακριβώς αυτό, δηλαδή η χρήση τρισδιάστατων εκτυπωτών για τη δημιουργία αντικειμένων έτοιμων προς χρήση ή εξαρτημάτων χρηστικών συσκευών. Σε αυτό συνέβαλε η ανάπτυξη νέων τεχνολογιών και υλικών. Πλέον δεν κατασκευάζονται μόνο αντικείμενα από μαλακό πλαστικό, ρητίνες και πολυμερή, αλλά από κράματα μετάλλων, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί κανείς να δημιουργήσει ακόμα και αντικείμενα που θα υφίστανται καταπονήσεις (π.χ. γρανάζια). Πάντως, θα πρέπει να πούμε ότι ακόμα και οι εκτυπωτές πολυμερών έχουν ωθήσει και τις παραδοσιακές βιομηχανίες, όπως, για παράδειγμα, την αυτοκινητοβιομηχανία. Τα περισσότερα εξαρτήματα που αποτε-λούν τη μηχανή (και όχι μόνο) ενός αυτοκινήτου, δημιουργούνται από καλούπια συνήθως από άμμο, πλαστικό ή μέταλλο. Η δημιουργία του καλουπιού (δηλαδή στην ουσία του αρνητικού του αντικειμένου που θα κατασκευαστεί) αποτελεί τεράστια πρόκληση. Η τρισδιάστατη εκτύπωση προσφέ- ρει απίστευτη ευκολία σε αυτόν τον τομέα - και τεράστια οικονομία ασφαλώς. ΟΙΚΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Παράλληλα με τη θεαματική εξέλιξη που σημειώνεται αυτή τη στιγμή στον τομέα των βιομηχανικών εφαρμογών των τρισδιάστατων εκτυπωτών, υπάρχει και μία παράλληλη ανάπτυξη των πιο καταναλωτικών τεχνολογιών. Μάλιστα, υπάρχουν μοντέλα εκτυπωτών που κοστίζουν έως και $500, ποσό που δεν είναι τεράστιο, εάν σκεφτού-με ότι πριν από λίγα χρόνια οι συσκευές αυτές κόστιζαν πολλές χιλιάδες. O RapMan 3.2 3D Printer Kit Extreme (NBHE) της εταιρείας Bits from Bytes (www.bitsfrombytes.com) διαθέτει μία κεφαλή εκτύπωσης και απαιτεί συναρμολόγηση από το χρήστη. Κοστίζει, δε, € 1.030 (διάθεση στην Ελλάδα από την Anima, www.anima.gr). Βασισμένοι στην τεχνολογία της εναπόθεσης υλικού σε στρώσεις (Additive Layer Manufacturing - ALM), οι 3D Printers της BFB δημιουργούν το αντικείμενο από πλαστικό σε στρώσεις πάχους έως και 0,125mm. Από τις 19 έως τις 21 Οκτωβρίου πραγματοποιήθηκε στο Λονδίνο η έκθεση 3D Printshow, στην οποία συμμετείχαν όσοι ασχολούνται με την τρισδιάστατη εκτύπωση - από προμηθευτές υλικών και εκτυπωτών μέχρι σχεδιαστές και κατασκευαστές. COMPUTER ΓΙΑ ΟΛΟΥΣ I ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΕΣ ΕΚΤΥΠΩΣΕΙΣ REPRAP (www.reprap.org) Ένα πολύ ενδιαφέρον project είναι το RepRap. Πρόκειται για έναν 3D εκτυπωτή για οικιακή χρήση, ο οποίος είναι σε θέση να αναπαραγάγει τον εαυτό του, δηλαδή να δημιουργήσει τα μέρη από τα οποία αποτελείται, ώοτε, στην ουσία, ο χρήστης να μπορέσει να συναρμολογήσει άλλον έναν παρόμοιο εκτυπωτή. Το project συνοδεύεται από ένα ειδικό open source λογισμικό σχεδίασης και μοντελοποίησης. Γ ια την ώρα, ο εκτυπωτής είναι σε θέση να «τυπώνει» μόνο τα πλαστικά του μέρη, απαιτώντας πρόσθετα με- ταλλικά, σερβομηχανισμούς, ολοκληρωμένα κυκλώματα και καλώδια για να συ-ναρμολογηθεί, όμως γίνονται εκτεταμένες προσπάθειες από την ομάδα σχεδιασμού, ώστε ο RepRap να μπορεί να «τυπώνει» και μέταλλο. Υπάρχουν διάφορα μοντέλα 3D εκτυπωτών που ακολουθούν το project RepRap, με το φθηνότερο να κοστίζει γύρω στα $500. Υπάρχουν έτοιμοι εκτυπωτές και kit συναρμολόγησης για να φτιάξετε μόνοι σας το δικό σας εκτυπωτή. Φυσικά, χρειάζεστε και το υλικό εκτύπωσης, το οποίο είναι ειδικό πολυμερές πλα- στικό και το οποίο λιώνει και τοποθετείται από τα ακροφύσια σε στρώσεις, προκειμέ-νου να δημιουργήσει το αντικείμενο που θέλετε. Στο http://reprap.org/wiki/Printing _Material_Suppliers μπορείτε να δείτε ποιοι πουλάνε υλικό εκτύπωσης για το project RepRap. Όπως θα δείτε, τα υλικά είναι συσκευασμένα σε καρούλια λεπτών πλαστικών συρμάτων και μάλιστα διαφόρων χρωμάτων, καθώς ένας εκτυπωτής RedRap μπορεί να κάνει και ανάμειξη χρωμάτων, αλλά και να δημιουργεί αντικείμενα με διάφορα χρώματα. ero FORM 1: 3D ΕΚΤΥΠΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΟΛΟΥΣ Όσο δύσκολο είναι το project RepRap στην κατασκευή και τη χρήση (αφού είναι open source) του, τόσο απλό, από την άλλη, είναι το Form 1. Εδώ έχουμε να κάνουμε με έναν εντελώς κατα- ναλωτικό εκτυπωτή, που είναι ο πρώτος που έχει αξιοπρεπή εμφάνιση. Στην ουσία, πρόκειται για ένα project του Kickstarter, το οποίο έχει ήδη συγκεντρώσει πάνω από 2 εκατ. δολάρια. 41 1 I Ο Form 1 θα είναι ένας κομψός τρισδιάστατος εκτυπωτής για οικιακή χρήση. Βέβαια, δεν θα είναι καθόλου φθηνός, αφού θα κοστίζει γύρω στα $2.000. Με τον Form 1 θα μπορείτε να κατασκευάζετε τα δικά σας μικρά πλαστικά αντικείμενα. εφαρμογές ενός τέτοιου εκτυπωτή είναι πάρα πολλές. Ο Fofm 1 θα συνοδεύεται από το δικό του πρόγραμμα σχεδίασης. Η τεχνολογία που χρησιμοποιεί είναι η στερεολιθογραφία, που είναι ακριβή σε σχέση με την παραδοσιακή έγχυση υλικού. Εδώ χρησιμοποιείται laser για να στερεοποιεί στρώση προς στρώση το εδικό υγρό. Πηγή: COMPUTER ΓΙΑ ΟΛΟΥΣ ΑΦΙΕΡΩΜΑ ________ Orasi mailing list για την διαγραφή σας από αυτή την λίστα στείλτε email στην διεύθυνση [email protected] και στο θέμα γράψτε unsubscribe Για να στείλετε ένα μήνυμα και να το διαβάσουν όλοι οι συνδρομητές της λίστας στείλτε email στην διεύθυνση [email protected] διαβάστε τι συζητά αυτή η λίστα http://hostvis.net/mailman/listinfo/orasi_hostvis.net Για το αρχείο της λίστας http://www.mail-archive.com/[email protected] παλαιότερο αρχίο (έως 25/06/2011) http://www.freelists.org/archives/orasi NVDA δωρεάν αναγνώστης οθώνης ένα πρόγραμμα ανοιχτού λογισμικού http://www.nvda-project.org/ ______________
