fbpx
Dagens 3D-print – Hemmabioprojektor som 3D-skrivare

Dagens 3D-print – Hemmabioprojektor som 3D-skrivare

De numera allt vanligare 3D-skrivare som använder FFF-tekniken smälter en plasttråd och spritsar fram en 3D-modell lager för lager. Dessa beskrivs av en eller flera konturer samt ett nätliknande mönster som ger modellen fyllning innanför ytan. Alla dessa linjer blir som vektorgrafik som 3D-printspetsen följer när plasten spritsas ut.

3D-printing med bildprojektor

Det finns en annan typ av 3D-printteknik som går ut på att härda flytande plast lager för lager genom att belysa den med ljus av en bestämd våglängd. Förenklat skulle man kunna beskriva tekniken som följer:

  • En balja fylls med flytande plast (fotopolymer)
  • En projektor monteras lodrät ovanför baljan så att den kan lysa rakt ner vinkelrätt mot vätskans yta
  • En metallplatta befinner sig i vätskan och håller sig precis under ytan
  • Plattan kan linjärt gradvis sjunka ner i vätskan, i steg lika långa som lagertjockleken
  • När projektorn tänds, exponeras vätskan mot ljuset och efter en viss tid härdar plasten (som t.ex. när man hos tandläkaren kan få en tandlagning att härda genom att lysa på limmet)
  • Endast de ställen på den flytande plastytan som exponeras av tända pixlar härdas. Alla delar där projektorn inte lyser (t.ex. om det är svarta släckta pixlar) förblir flytande
  • Med andra ord kan man bestämma lagrets form genom att få projektorn att visa upp en svartvit bild under exponeringens tid
  • Första lagret fastnar på plattan. När exponeringen är klar, sjunker den med en lagertjocklek ner i vätskan. Ny flytande plast flyter över och fyller ytan ovanför den härdade
  • Projektorn tänds i några sekunder med en ny bild på nästa lager
  • Processen upprepas lager för lager och plattan sjunker ner i vätskan lika djupt som 3D-modellen är hög
  • Eventuella öar i modellen som inte sitter fysiskt samman, eller delar som har för brant överhäng behöver sammanfogas och stödjas av tunna trådliknande pelare. Dessa skapas i förväg av en beredningsmjukvara 

Pixelbilder blir till 3D-printlager

Processen ovan bygger på att en projektor lyser uppifrån på en platta som rör sig nedåt. Det finns även en annan variant som fungerar på motsatt sätt, där projektorn lyser nerifrån upp mot botten på en genomskinlig glasbalja där ett lager härdas. Den 3D-printade modellen dras sedan uppåt i luften av en metallplatta. Varje metod har sina fördelar men tekniken är dock i princip densamma.

Det är lättare sagt än gjort men man skulle hyfsat enkelt kunna bygga en egen 3D-skrivare hemma som använder denna teknik. Projektorer är numera förhållandevis billiga och i övrigt är det inte några större krav på utrustningen mekaniskt. 

Den svåra biten är mjukvaran som styr projektorn och exponerar plasten. Likaså behöver den kunna analysera 3D-modellen i förväg för att bestämma var stödstrukturer skapas och hur de ser ut.

Den som är sugen på att experimentera kommer först och främst att behöva omvandla en 3D-fil till många tunna lager där varje sådan beskrivs som en svartvit pixelbild.

3D-printberedningsprogram Slic3r skapar bilder

För FFF-3D-printing tar mjukvaran Slic3r stor plats då det används flitigt för att skiva STL-filer och skapa så kallade .GCode-filer – vilket är vektorgrafikbanor som beskriver hur 3D-printspetsen vandrar runt på ett lager när den smälter och spritsar ut plast. Det används ofta tillsammans med RepRap-baserade 3D-skrivare så som RepRapPro, PROFI3DMAKER, EASY3DMAKER, Felix, m.fl. Det finns t.ex. inbyggt i 3D-printstyrprogram som Repetier, ReplicatorG, Pronterface, m.fl.

Slic3r utvecklas i rask takt som öppen källkod och kan laddas hem helt gratis från sajten www.slic3r.org. Det är lite av en schweizisk armékniv gällande funktioner och samtidigt modernt utvecklat och lätt att använda. 

En av de minst kända funktionerna är den som heter ”Slice to SVG” som hittas under File-menyn. Den är just skapat för att göra bilder av lager istället för .GCode, och passar därmed utmärkt för att användas tillsammans med 3D-skrivare som härdar flytande plaster med projektorer.

Slice to SVG

För att omvandla en 3D-STL-fil till svartvita lagerbilder med Slic3r gör man på följande sätt:

  • Från File-menyn, välj ”Slice to SVG”
  • En dialogruta öppnas, bläddra till och välj en STL-fil
  • Slic3r startar nu lager-till-bild beräkningen vilket kan ta några sekunder
  • En dialogruta öppnas där man kan välja destinationen för bildfilerna

I texten ovan nämns att man använder sig av pixelbilder, vilket i vanliga fall förknippas med projektorer. Slic3r skapar istället bilder i SVG-format som beskriver den svartvita konturen i vektorgrafik. Därmed begränsar man inte bilden till en förutbestämd pixelstorlek och likaså inte upplösningen av det 3D-utskrivna föremålet. 

SVG står för Scalable Vector Graphics och är ett öppet fritt filformat. Bildinformationen i alla lager som Slic3r skapar sparas i en och samma fil och kan ”bläddras” i genom en kompatibel SVG-visare. Den som vill testa det på ett enkelt sätt kan klicka på denna länk för att öppna ett nytt webbläsarfönster. Dra-och-släpp SVG-filerna som Slic3r skapat på fönstret för att se första lagret. Bläddra sedan mellan lagren genom att dra i reglaget eller använda tangentbordets höger- och vänsterpil.

Om man kör en projektormjukvara som inte klarar SVG-filer kan man med enkla och fria verktyg omvandla dem till en bildserie i pixelformat, som t.ex. .PNG eller .BMP.

Högupplöst men kladdigt

3D-printing med fotopolymerer baserad på bildprojektioner har potentialen att kunna skapa mycket högupplösta 3D-utskrifter. Tekniken har dock vissa nackdelar som gör processen ”kemiskt krävande” då många polymerer i flytande form anses vara ”instabila” och måste hanteras med hänsyn till både miljö och operatörens hälsa.

Under tiden modellen 3D-printas, beroende på typ av plast, kan kemiska lukter uppstå och när modellen är klar kan den inte brukas med detsamma. Den är kladdig och innehåller nästan alltid stödmaterial som måste tas bort. Flera sköljningar i lösningsmedel krävs för att få modellens yta ren och ytan där stödmaterial låg emot behöver skrapas eller slipas slät.

I vissa fall kan man behöva belysa 3D-utskrifterna i efterhand med UV-ljus för att få härdningen att nå full styrka. En nackdel med fotopolymertekniker är att många plasttyper inte är form- eller hållfasthetsstabila i längden då egenskaper kan ändras med tiden beroende på miljöexponering.

Smältplast eller fotopolymer?

Man bör välja 3D-printteknik enligt det specifika behov man har. Tekniken som beskrivs ovan har som största fördel att det kan ge högupplösta 3D-utskrifter men kräver också hantering därefter. 

En anledning till att smältplasttekniken FFF blivit så populär är att den ger snabba resultat som man kan bruka direkt efter 3D-utskrift. Då modellerna också skapas av helt vanlig termoplast är dess egenskaper och livslängd i paritet med formsprutade objekt. Utvecklingen av plaster i trådform för FFF går med rasande fart vilket gett 3D-skrivaroperatörer av denna teknik ett stort utbud av plaster och mycket låga kostnader för plastmaterialet. 


Läs mer

Lämna en kommentar

Din e-postadress kommer inte publiceras.