Forma nie musi wyglądać efektownie. To jej wnętrze wykonuje całą pracę
I właśnie tam zaczyna się najciekawsza część tej realizacji.
Od skanu człowieka do fizycznej formy
Punktem wyjścia był model ręki odwzorowujący rzeczywisty kształt anatomiczny. Przy takich projektach nie wystarczy jednak po prostu „odjąć ręki od prostokąta” i wysłać pliku na drukarkę.
Forma musi dać się później:
złożyć,
ustawić względem siebie poszczególne części,
wypełnić materiałem odlewniczym,
ponownie rozebrać,
a przede wszystkim zrobić to wszystko bez uszkodzenia gotowego odlewu.
Przy prostych przedmiotach podział formy często można poprowadzić niemal dowolnie. Przy dłoni zaczyna się prawdziwa geometria.
Palce, zagłębienia pomiędzy nimi, kostki, nadgarstek, różnice w grubości przedramienia i naturalne nierówności powierzchni tworzą miejsca, które mogą skutecznie „zamknąć” odlew wewnątrz formy.
Najważniejsze jest to, czego na gotowej formie prawie nie widać
W tym projekcie dużo uwagi wymagało właśnie zaprojektowanie jej wnętrza.
Kształt negatywu musi pozostawać możliwie wierny oryginalnej geometrii ręki, ale jednocześnie cała konstrukcja zewnętrzna musi mieć odpowiednią grubość i sztywność.
To dwa trochę sprzeczne wymagania.
Z jednej strony chcemy zachować wszystkie istotne detale. Z drugiej - nie ma sensu drukować kilku kilogramów materiału tylko po to, aby stworzyć gigantyczny pełny blok plastiku.
Dlatego wokół właściwego negatywu powstaje odpowiednio zaprojektowana konstrukcja formy. Jej zadaniem nie jest wyglądać efektownie. Ma stabilizować cały układ podczas wykonywania odlewu.
Dlaczego forma została podzielona na kilka elementów?
Pierwszy powód jest bardzo praktyczny - gabaryty.
Duża forma ręki wraz z odpowiednią ilością materiału konstrukcyjnego wokół niej może przekroczyć obszar roboczy pojedynczej drukarki 3D.
Ale ograniczenia drukarki to tylko część problemu.
Znacznie ważniejsze jest późniejsze rozformowanie.
Gdyby całość powstała jako dwie ogromne połówki, w niektórych miejscach zdjęcie ich z gotowego odlewu mogłoby być bardzo trudne. Odpowiedni podział pozwala zdejmować kolejne fragmenty formy osobno i ograniczyć naprężenia działające na odlew.
To dobry przykład sytuacji, w której projektowanie pod druk 3D nie kończy się na pytaniu „czy da się to wydrukować?”.
Znacznie ważniejsze pytanie brzmi:
czy później da się tego normalnie używać?
Druk był dopiero początkiem
Przy formach szczególnie istotna jest jakość powierzchni wewnętrznej.
Każda nierówność pozostawiona w negatywie może później pojawić się również na odlewie. Dlatego po wydrukowaniu rozpoczęła się obróbka powierzchni mających bezpośredni kontakt z materiałem odlewniczym.
I tutaj również trzeba znaleźć kompromis.
Zbyt agresywne szlifowanie mogłoby usunąć drobne szczegóły wynikające ze skanu. Zbyt mała obróbka pozostawiłaby natomiast wyraźną strukturę warstw charakterystyczną dla technologii FDM.
Przy takim projekcie nie chodzi więc o to, aby bezmyślnie wygładzić wszystko do idealnego połysku.
Trzeba wiedzieć, które miejsca można poprawić, a których geometrii lepiej już nie zmieniać.
Połączenia są częścią projektu, a nie dodatkiem na końcu
Dużą formę można oczywiście przeciąć w programie na kilka fragmentów i później próbować je do siebie dopasować.
Technicznie jest to możliwe.
Praktycznie - bardzo szybko prowadzi do problemów.
Dlatego już podczas projektowania trzeba przewidzieć miejsca łączenia, pozycjonowanie segmentów oraz możliwość ich ponownego skręcenia w dokładnie tej samej pozycji.
Przesunięcie nawet o kilka dziesiątych milimetra może stworzyć wewnątrz niewielki uskok. A to, co dla obudowy czy uchwytu byłoby praktycznie niezauważalne, na powierzchni odlewu może zostać bardzo dobrze odwzorowane.
Właśnie w takich realizacjach druk 3D pokazuje swoje mocne strony
Tradycyjne wykonanie podobnej, jednostkowej formy opartej na nieregularnej geometrii byłoby czasochłonne i wymagałoby wielu operacji ręcznych.
Przy wykorzystaniu skanu i druku 3D możemy przejść bezpośrednio od cyfrowej geometrii konkretnej osoby do fizycznego negatywu.
Nie oznacza to, że reszta dzieje się automatycznie.
Nadal pozostaje analiza modelu, przygotowanie podziałów, stworzenie konstrukcji formy, kontrola grubości ścian, przygotowanie połączeń, kilkudziesięciogodzinne wydruki oraz późniejsza obróbka.
Ale właśnie połączenie tych etapów sprawia, że możemy wykonywać jednostkowe formy dopasowane do obiektów, których nie da się sensownie opisać kilkoma wymiarami z suwmiarki.
Ręka jest tego bardzo dobrym przykładem.
Nie ma jednego promienia, jednej średnicy ani jednego profilu.
Jest za to kilka milionów punktów opisujących jej powierzchnię.
I z takiej informacji również można zrobić narzędzie produkcyjne.
3Dfactory.biz - projektowanie, skanowanie i druk 3D na zamówienie.