nrk.no

Å skrive i tre dimensjoner

Kategorier: Design & Gadgets

RepRap-programvare
RepRap-programvare

RepRap Huxley ferdig bygget på NRKbeta-kontoret. Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no (CC-BY-SA)
RepRap Huxley ferdig bygget på NRKbeta-kontoret. Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no (CC-BY-SA)

Vi har tidligere her på NRKbeta omtalt 3D-printing som en såkalt «emerging technology,» eller en teknologi som er på full fart opp og fram. Vi har skrevet om muligheten for å printe sin egen pistol, hvordan stop-motion-bransjen utnytter teknologien, og hvordan man kan tegne i løse luften. 3D-printing har lenge eksistert og er nå for alvor i ferd med å bli voksen.

Men hva er egentlig 3D-printing? Hvordan fungerer det? Hvordan kan man skrive i tre dimensjoner?

De enkle prinsippene

En 3D-printer er i grunnen ikke veldig ulike en tradisjon 2D-printer som bruker blekk eller laser for å skrive. En tradisjonell printer har et skrivehode som kan bevege seg langs en X-akse. Den kan dermed skrive linjer på papiret. For å få flere liner skrevet ut, mates papiret gjennom skriveren i det som blir Y-aksen.

3D-printeren fungerer i grunnen helt likt, men legger i tillegg på en tredje akse, Z-aksen, i høyden. Ulike 3D printere har ulike løsninger på hvilke akser det er som beveger seg. Noen printere lar selve skriveholdet stå i ro, mens det er den såkalte «senga» («the bed») som beveger seg. Andre printere lar både senga og skrivehodet bevege seg.

En 3D-printer består altså av noen enkle hoveddeler. De viktigste er som nevnt skrivehodet og sengen, eller «the bed» som det refereres til på engelsk. Skrivehodet er det som smelter plastikk (eller annet materiale) og skriver dette ut på sengen, hvor 3D-modellen så lag for lag skapes.

RepRap Huxley printer en del av seg selv under et svært tidlig printestadium. Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no (CC-BY-SA)
RepRap Huxley printer en del av seg selv under et svært tidlig printestadium. Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no (CC-BY-SA)

Modellen vi har valgt å bygge her i NRKbeta, RepRap Huxley, er konstruert slik at printerhodet kan bevege seg i X og Z-aksen, mens senga flytter seg langs Y-aksen.

RepRap Huxley med X, Y og Z aksen inntegnet.  Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no 2013 (CC-BY-SA)
RepRap Huxley med X, Y og Z aksen inntegnet. Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no 2013 (CC-BY-SA)

For å kunne bevege sengen og skrivehodet i alle tre aksene er printeren utstyrt med stepper-motorer og drivbånd. Ved hjelp av de fire motorerene, to til Z aksen, og en hver til X og Y-aksen, klarer printeren å bevege skrivehodet rundt i alle tre dimensjoner med en presisjon på 0.1 millimeter i alle dimensjoner.

Motor og skrivehode på en RepRap Huxley. Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no 2013 (CC-BY-SA)
Motor og skrivehode på en RepRap Huxley. Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no 2013 (CC-BY-SA)

Skrivehodet består av et varmeelement som er i stand til å varme opp materialet man velger å skrive med. De to vanligste materialene er ABS-plast og PLA-plast. En extruder presser ved hjelp av en motor en tynn tråd med plastikk ned via en plastslange i skrivehodet, hvor det så smeltes på 240 grader og presses ut slik at det «skrives».

Extruder på en RepRap Huxley. Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no 2013 (CC-BY-SA)
Extruder på en RepRap Huxley. Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no 2013 (CC-BY-SA)

Programvare

Vår RepRap Huxley styres via en programvare på en PC/Mac. Printeren har selv et enkelt kretskort med enkel programvare, som styrer de temperaturen på skrivehodet og senga, og sørger for at motorene beveger seg i riktig rettning, basert på kommandoene den får fra datamaskinen. Printeren er også i stand til å skrive ut modeller fra et Micro-SD-kort.

RepRap-programvare
RepRap-programvare

Ved hjelp av programvaren kan man ta en hvilken som helst 3D-modell og overføre denne til printeren. Forutsettningene er at den ikke er for stor for printerens maksimale printkapasitet. Hvor store objekter en printer kan skrive ut, varierer også med type printer og ikke minst pris på denne.

Kontrollkortet på en RepRap Huxley. Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no 2013 (CC-BY-SA)
Kontrollkortet på en RepRap Huxley. Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no 2013 (CC-BY-SA)

Før man sender 3D-modellen til printeren må den igjennom en såkalt «slicing» eller oppdeling. Dette er ofte en egen programvare som «skjærer opp» 3D-modellen i X-antall 2D-lag. Printeren forholder seg nemlig til ett lag av gangen.

Programvaren Slic3r som brukes til å lage en 3D-modell om til et forsåelig format for en 3D-printer.
Programvaren Slic3r som brukes til å lage en 3D-modell om til et forsåelig format for en 3D-printer.

Etter at modellen er skåret opp i 2D-lag i programvaren, sender man så ett og ett lag til printeren, som så skriver disse oppover i høyden langs det som ofte defineres som Z-aksen. Til slutt vil man sitte med en ferdig figur i 3D.

Vi lager Darth Vader på en RepRap Huxley. Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no 2013 (CC-BY-SA)
Vi lager Darth Vader på en RepRap Huxley. Foto: Marius Arnesen / NRKbeta.no 2013 (CC-BY-SA)

Utfordringer

3D-printing er en teknologi som fortsatt ikke er helt voksen. Det finnes etter hvert svært mange ulike printere man kan kjøpe. Vi valgte å kjøpe en av de billigste på markedet med vilje.

RepRap Huxley kommer levert i små plastikkposer og må settes sammen helt fra scratch. Alt i fra rammen, som består av gjengejern, til selve extruderen må settes sammen, loddes og konfigureres. Vi var nysgjerrig på om det lot seg gjøre å faktisk få en 3D-printer til 4000 kroner som kan skrive ut noe som ligner på brukbart. Etter en uke eller to hvor vi har skrudd og mekket litt, er det mye som faktisk tyder på det.

Vi kommer tilbake med en litt mer utfyllende artikkel med erfaringer fra våre spede forsøk med 3D-printing for de av dere som har lyst til å prøve selv.

Siden hardcore mekking, lodding og konfigurering ikke er for alle legger vi ved en fin fin lenke fra «Business Insider». Her finner du en oversikt over mange av de 3D-printerne som finnes på markedet i dag, sortert etter hva du måtte ha av behov. Ta en titt: http://www.businessinsider.com/best-3d-printers-2012-12?op=1

Har våre kjære lesere erfaring med 3D-printere av ymse slag, tar vi gjerne tips og triks i kommentarfeltet 🙂

14 kommentarer

  1. For masse stilige gratis-modeller:
    http://www.thingiverse.com/
    Nyheter:
    http://www.tctmagazine.com/
    State of the art, rapport:
    http://wohlersassociates.com/2012report.htm
    God messe:
    http://www.euromold.com/index.php?id=51

    Morsomt at dere skriver om dette. Disse billige printerne har en viss bruksverdi, men det å påstå at 3D-printing generelt ikke er en voksen teknologi er bare tøv. Med en maskin til 4000 kr kan en ikke forvente å få i pose og sekk, NTNU hadde faktisk en Stereolithography-maskin på 80-tallet som produserte mye bedre deler enn denne maskinen noen gang kan få til. Denne printeren ekstruderer plast, dermed blir dyse-størrelse et spørsmål om kvalitet vs. tidsforbruk. Et godt efaringsgrunnlag vil gjerne også hjelpe. Da kan faktisk en slik maskin være helt grei. Det er dog et enormt utvalg av både 3D-printere og annen additiv teknologi som produserer flotte brukbare deler, det være både i plast og div. metaller.

    Svar på denne kommentaren

  2. Marius Arnesen (NRK)

    Takk for interessante innspill! 🙂

    Du har helt rett i at industriell 3D-printing absolutt er en voksen teknologi. Modellene som finnes for hjemmebruk spyttes også ut i høyt tempo om dagen, selv om vi ikke lar oss slå i bakken av kvaliteten selv på de dyreste «hjemme»-modellene. Vi merker også veldig at erfaringsgrunnlag og kunnskap om hvordan maskinen og software kan tweakes hjelper veldig på kvaliteten vi får ut av den.

    Synes også det var interessant å se Makezine’s test av ulike 3D-printere. Spesielt spennende å se på bildetne av testmodellen de kjørte gjennom alle de ulike printerne

    Ikke alt som ser like bra ut… 🙂

    http://blog.makezine.com/magazine/make-ultimate-guide-to-3d-printing/ultimate-3d-printer-buyers-guide/

    Svar på denne kommentaren

    • Marius Arnesen (NRK) (svar til Håkon Gimse)

      Det kan du… vær bare klar over, som artikkelen på nrk.no sier, at det er forbud iflg våpenlovens §§ 20 og 21.

      Hvis du ikke klarer å få bedre nøyaktighet på din egen 3D-printer enn vi foreløpig har på vår RepRap, vil jeg også på det varmeste fraråde deg å forsøke dette… 😉

  3. Odin Hørthe Omdal

    Veldig bra artikler om dette, og moro at de skriv om det! 🙂

    På Bitraf sin 3d-printer weekend (25. og 26. mai, http://bitraf.no/ ) går det an å få sjå ein del av dei forskjellege 3d-skrivarane i aksjon.

    (Men…: ikkje skriv PC/Mac. Mac er ein PC. Det de meiner er truleg systemene det køyrer på, og det er Windows/Mac OS X/Linux. T.d. på Bitraf so printar me ofte frå alle operativsystem, og sjølv so har eg ein bærbar PC frå Apple men som køyrer Ubuntu Linux.)

    Svar på denne kommentaren

  4. Så en modell av en 9 cylindret stjernemotor, ca. 10 cm. stor, delvis «oppskåret», der man kunne vri på akslingen og se hvordan alt beveget seg i motoren. Denne var skrevet ut i en operasjon på en 3D laserprinter der tre laserstråler sendes gjennom en beholder av pulvermasse av plaststoff som smelter sammen i punktene der de tre laserne krysses. Etter ferdig printing, blåser man vekk overflødig støv som skiller stempler fra stempelvegger, foringer, akslinger osv. og vips er motoren ferdig. Jeg ble imponert!

    Svar på denne kommentaren

  5. Bo Vagner Højer

    En reprap er designet til at være let at bygge for alle mennesker af let tilgængelige materialer. Den er lavet for at demonstrere, udvikle, udbrede og afmystificere denne teknologi.

    I det københavnske hackerspace labitat (www.labitat.dk) har man længe bygget rigtigt mange af disse printere. Når nordmænd alligevel er i København for at købe hash, øl og sex er de velkommen til at aflægge spacet et besøg: Garanteret åbent for alle hver tirsdag fra klokken 19.00

    Denne her type printere, der arbejder som en limpistol, har nogle helt klare begrænsninger i hvilke former som kan udskrives. Hvis man trækker langt ud over foregående lag, vil emnet falde sammen.

    Sandkasseprinteren (udviklet af et par ingeniør-studerende) er efter min mening det bedste bud på en husholdningsprinter, der kan tilfredstille alles behov for 3d print. Den fungere ved at et lag plastikpulver drysse ud over et plan, hvorefter et termohoved lig dem der bruges i bon-printere, kører tilbage og smelter de områder sammen, som emnet består af. Derefter sænkes planet og processen gentages indtil alle emnets lag er skrevet ud. Det kan så tages op af sandkassen og usmeltet plastik børstes væk. Hjemmesiden er http://www.blueprinter.dk

    Svar på denne kommentaren

  6. Per_TH_Johansen

    Nå er jeg ganske drittlei hypen om 3D-printing. Det er ikke noe revolusjonerende nytt, det er ikke spesielt teknologsik utfordrende, det er en teknologi som har vært brukt i industrien i en mannsalder, det kommer ikke til å forandre verden, og selv ikke Kim Ill Sung VII år 23069 kan printe sin egen atombombe i 3D.

    Take a chill, Herregud. En teknonerd i NRK klarer kanskje å lage sine egne konfirmasjonskort med små søte figurer på, og et youtube-fokusert firma i Texas klarer å lage noen deler i en pistol som kan avfyre 1-ett skudd før den blir ødelagt – og fremstiller dette nærmest som en trussel mot menneskeheten – VEL. ROFL i 2.

    Svar på denne kommentaren

    • Take a chill. Tror du bør sette deg litt mer inn i hvor langt 3D-printingen har kommet før du slenger ut med så mye useriøse påstander.

  7. Bra artikkel. Har selv bygd samme type printer fra reprappro. Selve byggingen tok ca ti timer og var en relativt grei, morsom og lærerik prosess. Det var en stor opplevelse å se printeren fungere på første forsøk. Etter litt kalibrering er jeg veldig godt fornøyd med kvaliteten og nøyaktigheten på printene.

    Jeg anbefaler alle som ønsker å begynne med 3d-printing å bestille et byggesett fra Reprappro. Alle posene med deler er godt merket og byggingen burde være grei for alle som har et minimum av verktøy tilgjengelig og har bygd lego og IKEA-møbler tidligere.

    Ser frem til flere artikler om 3d-printing.

    Svar på denne kommentaren

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *. Les vår personvernserklæring for informasjon om hvilke data vi lagrer om deg som kommenterer.