Kaip viskas prasidėjo ir kur esame dabar
3D spausdinimas Lietuvoje nėra jau toks naujas reiškinys, nors daugelis žmonių vis dar žiūri į šią technologiją kaip į kažką iš mokslinės fantastikos filmų. Pirmieji 3D spausdintuvai į Lietuvą atkeliavo maždaug prieš dešimtmetį, kai entuziastai pradėjo eksperimentuoti su RepRap projektais – tai buvo savadarbiai įrenginiai, kuriuos galėjai susikonstruoti pats namuose. Tuomet tai buvo tikra egzotika, o šiandien 3D spausdinimo paslaugas siūlo dešimtys įmonių, technologiją naudoja mokyklos, bibliotekos, gamyklos ir net stomatologijos klinikos.
Lietuvoje ypač sparčiai technologija pradėjo plėtotis apie 2015-2018 metus, kai spausdintuvų kainos smuko ir atsirado daugiau lietuviškų įmonių, siūlančių ne tik įrangą, bet ir konsultacijas, mokymus. Dabar turime pilną ekosistemą – nuo hobistų, kurie namuose spausdina figūrėles ir praktiškus daiktelius, iki pramonės gigantų, kurie gamina sudėtingas dalis aviacijos ar medicinos pramonei.
Kokios technologijos dominuoja mūsų rinkoje
Lietuvoje populiariausios yra kelios pagrindinės 3D spausdinimo technologijos. Pirmoji ir labiausiai paplitusi – FDM (Fused Deposition Modeling) arba tiesiog plastiko lydymo technologija. Tai ta, kurią dažniausiai matote mokyklose, fablab’uose ar namuose. Veikimo principas paprastas: plastikinė gija (filamentas) įkaitinama iki lydymosi temperatūros ir per purkštuvą sluoksnis po sluoksnio dedama ant platformos. Populiariausi filamentai – PLA (ekologiškas, pagamintas iš kukurūzų krakmolo) ir ABS (tvirtas, bet spausdinant skleidžia nemalonų kvapą).
Antroji populiari technologija – SLA (Stereolithography), kur naudojama skystas dervas, kurį kietina UV šviesa arba lazeris. Ši technologija leidžia pasiekti neįtikėtiną detalumą – galite atspausdinti daiktelius su mikrometriniais elementais. Lietuvoje SLA technologiją aktyviai naudoja juvelyrikos dirbtuvės, dantų technikai ir tie, kam reikia labai tikslių prototipų. Tiesa, dervos kainuoja brangiau nei plastikai, o pats procesas šiek tiek sudėtingesnis.
Dar turime SLS (Selective Laser Sintering) – lazerinio miltelių sukepinimo technologiją, kuri Lietuvoje naudojama pramoniniuose projektuose. Čia lazeris sukepina plastikinių ar net metalinių miltelių sluoksnius. Ši technologija brangi, bet leidžia gaminti labai sudėtingas konstrukcijas be jokių atraminių struktūrų. Kelios Lietuvos įmonės specializuojasi būtent šioje srityje, teikdamos paslaugas užsienio klientams.
Kur ir kaip tai naudojama praktikoje
Medicinos sektorius Lietuvoje tapo vienu iš aktyvesnių 3D spausdinimo vartotojų. Vilniaus universiteto ligoninėje chirurgai naudoja atspausdintus pacientų kaulų modelius, kad galėtų geriau pasiruošti sudėtingoms operacijoms. Tai ypač naudinga veido-žandikaulių chirurgijoje ar ortopedijoje, kai reikia tiksliai suprasti, kokia deformacija ir kaip ją geriausiai koreguoti. Stomatologai spausdina individualius dantų protezus, gipsinius modelius, chirurginius šablonus implantų įstatymo procedūroms.
Pramonėje situacija dar įdomesnė. Lietuviškos gamybos įmonės, ypač tos, kurios dirba su užsienio užsakovais, naudoja 3D spausdinimą prototipų kūrimui. Vietoj to, kad lauktų savaites ar mėnesius, kol iš Kinijos atkeliaus testinė detalė, jos per kelias valandas gali turėti veikiančią kopiją. Tai sutaupo ne tik laiką, bet ir didžiulius pinigus. Kai kurios įmonės jau gamina galutines dalis – pavyzdžiui, specialius laiklius, kreipiamuosius, net sudėtingas mechanizmo dalis, kurių kitaip pagaminti būtų per brangu arba techniškai neįmanoma.
Švietimo sektorius irgi neatsilieka. Daugelyje Lietuvos mokyklų jau yra 3D spausdintuvai, nors ne visada jie efektyviai naudojami. Kai kur mokiniai spausdina tik raktų pakabukus, bet yra mokyklų, kur technologija integruota į chemijos, fizikos, matematikos pamokas. Pavyzdžiui, galima atspausdinti molekulių modelius, geometrines figūras, istorines rekonstrukcijas. Kai kurios bibliotekos Lietuvoje turi viešas 3D spausdinimo erdves, kur bet kas gali ateiti ir išbandyti technologiją.
Kiek tai kainuoja ir ar verta investuoti
Kainų spektras Lietuvoje tikrai platus. Paprasčiausią FDM spausdintuvą hobistams galite nusipirkti už 200-400 eurų. Tai bus kinų gamybos įrenginys, kuris reikalaus kantybės ir rankų iš reikiamos vietos, bet mokytis ir eksperimentuoti tikrai pakaks. Vidutinės klasės spausdintuvai kainuoja 800-2000 eurų – tai jau patikimesni įrenginiai su geresne spausdinimo kokybe ir paprastesniu valdymu.
Profesionalūs spausdintuvai prasideda nuo 3000-5000 eurų ir gali siekti net šimtus tūkstančių. Pramoniniai SLS ar metalo spausdinimo įrenginiai – tai jau rimtos investicijos, kurias sau gali leisti tik įmonės. Bet jei nenorite pirkti savo spausdintuvo, Lietuvoje veikia nemažai paslaugų teikėjų. Paprastą detalę galite užsisakyti už kelis eurus, sudėtingesni projektai gali kainuoti nuo keliasdešimt iki kelių šimtų eurų, priklausomai nuo dydžio, medžiagos ir sudėtingumo.
Ar verta investuoti? Jei esate hobistas ir mėgstate technologijas – tikrai taip. Galite spausdinti praktiškus daiktelius namams, taisyti sugedusias dalis, kurti dovanas. Jei turite verslą, kuris kuria produktus ar prototipus – 3D spausdintuvas gali atsipirkti per kelis mėnesius. Tačiau jei planuojate tik retkarčiais kažką atspausdinti, geriau naudotis paslaugų teikėjų pasiūlymais.
Medžiagos ir jų savybės
PLA plastikas – tai pirmasis pasirinkimas pradedantiesiems. Jis lengvai spausdinamas, nekvepia, biologiškai skaidus. Tinka dekoratyviniams daiktams, prototipams, žaislams. Trūkumas – mažas atsparumas karščiui (deformuojasi jau nuo 60 laipsnių) ir trapumas. Lietuvoje PLA ritinė kainuoja 15-25 eurus už kilogramą.
ABS plastikas tvirtas, atsparus smūgiams ir aukštesnei temperatūrai, bet spausdinant skleidžia nemalonų kvapą ir reikia šildomos platformos. Tinka funkcinėms dalims, korpusams, mechanizmams. PETG – tai kažkas tarp PLA ir ABS, pakankamai tvirtas, atsparus drėgmei, lengvai spausdinamas. Populiarus tarp tų, kurie gamina praktiškus daiktelius.
Yra ir egzotiškesnių medžiagų – TPU (lankstus kaip guma), nailonas (labai tvirtas), karbono pluoštu sustiprintas plastikas (ypač kietas ir lengvas), net medžio ar metalo dalelių turintys filamentai, kurie suteikia specifinę išvaizdą ir tekstūrą. Lietuvoje visas šias medžiagas galite įsigyti, nors kai kurių teks palaukti užsakymo iš užsienio.
Programinė įranga ir dizainas
Norint kažką atspausdinti, pirmiausia reikia 3D modelio. Galite jį parsisiųsti iš internetinių bibliotekų (Thingiverse, Printables, MyMiniFactory) – ten rasite tūkstančius nemokamų modelių nuo praktinių dalių iki meninio dekoro. Bet jei norite sukurti kažką originalaus, reikės išmokti 3D modeliavimo.
Pradedantiesiems puikiai tinka TinkerCAD – tai nemokama, naršyklėje veikianti programa su labai paprasta sąsaja. Per kelias valandas išmoksite sukurti paprastus objektus. Pažengusiems vartotojams rekomenduočiau Fusion 360 (nemokamas hobistams ir mokiniams) arba Blender (visiškai nemokamas, bet turi statesną mokymosi kreivę). Profesionalai naudoja SolidWorks, Rhino, ZBrush – tai jau rimtos programos su atitinkamomis kainomis.
Sukūrus modelį, jį reikia paruošti spausdinimui – tai vadinama „slicer” programa. Populiariausi pasirinkimai: Cura (nemokama, labai populiari), PrusaSlicer (irgi nemokama, puiki), Simplify3D (mokama, bet su daugybe funkcijų). Šios programos skaido jūsų 3D modelį į sluoksnius ir generuoja G-code – instrukcijų rinkinį, kurį supranta spausdintuvas. Čia nustatote spausdinimo greitį, temperatūrą, užpildo tankį, atraminių struktūrų tipą ir šimtus kitų parametrų.
Problemos ir jų sprendimai
3D spausdinimas nėra „paspausk mygtuką ir gauk rezultatą” technologija. Bent jau ne visada. Viena dažniausių problemų – pirmasis sluoksnis neprilipdomas prie platformos. Sprendimas: gerai nuvalyti platformą (alkoholiu ar acetonu), tiksliai sukalibruoti atstumą tarp purkštuvo ir platformos, naudoti lipnią juostą ar specialų klijų. Kai kurie naudoja net plaukų laką – ir tai veikia!
Kita dažna bėda – „stringing” arba „voratinkliai” tarp atskirų objekto dalių. Tai nutinka, kai plastikas lašėja iš purkštuvo judant tuščioje erdvėje. Padeda retraction nustatymai (kai spausdintuvas šiek tiek atsuka filamentą atgal prieš judėdamas), temperatūros mažinimas, spausdinimo greičio didinimas tuščiose vietose.
Delamination – kai sluoksniai atsiskiria vienas nuo kito – dažniausiai nutinka dėl per žemos temperatūros arba skersvėjų. ABS plastikui ypač svarbu spausdinti uždaroje erdvėje su stabilia temperatūra. Warping – kai objekto kampai atsikelia nuo platformos – taip pat dažna problema su ABS ir kitais plastikiniais. Padeda šildoma platforma, brim ar raft (papildomi sluoksniai aplink objektą), uždaras spausdinimo tūris.
Ateities perspektyvos ir tendencijos
Lietuvoje 3D spausdinimo rinka auga stabiliai, nors ir ne tokiu kosminiu greičiu kaip prieš kelerius metus. Matome kelias įdomias tendencijas. Pirma – vis daugiau įmonių pradeda naudoti technologiją ne tik prototipavimui, bet ir serijinei gamybai. Ypač tai aktualu mažoms serijoms, kur tradicinės gamybos metodai būtų per brangūs.
Antra tendencija – bioprinting ir medicininės aplikacijos. Nors Lietuvoje dar nespausdiname organų, jau yra eksperimentų su biologiniais medžiagomis, audinių karkasais, individualizuotais implantais. Vilniaus universitetas ir Kauno technologijos universitetas veda tyrimus šioje srityje.
Trečia – statybų sektorius. Pasaulyje jau spausdinami namai, o Lietuvoje pradedami pirmieji eksperimentai. Nors iki masinės statybos dar toli, technologija žada revoliuciją – greitesnę statybą, mažesnes sąnaudas, sudėtingesnes formas, kurias tradiciniais metodais būtų sunku ar neįmanoma realizuoti.
Ketvirtoji tendencija – tvarumo aspektas. Vis daugiau dėmesio skiriama perdirbtiems filamentams, biologiškai skaidioms medžiagoms, uždaroms gamybos ciklams. Lietuvoje jau yra iniciatyvų, kurios renka plastiko atliekas ir jas paverčia filamentais 3D spausdinimui. Tai ne tik ekologiška, bet ir ekonomiškai prasminga.
Kai technologija tampa kasdienybiškumu
3D spausdinimas Lietuvoje jau seniai peržengė hobistų ir entuziastų ribas. Tai tapo realia gamybos technologija, kuri keičia tai, kaip kuriame produktus, gydome ligas, mokome vaikus, sprendžiame kasdienes problemas. Nereikia būti inžinieriumi ar programuotojum, kad pasinaudotumėte šios technologijos privalumais – pakanka smalsumo ir noro išmokti.
Jei svarstote, ar pradėti – tiesiog pradėkite. Nusipirkite pigų spausdintuvą arba užsisakykite spausdinimo paslaugą. Parsisiųskite keletą modelių ir išbandykite. Pamatysite, kaip greitai įsisuksite ir pradėsite galvoti, ką dar galėtumėte sukurti. O gal net atversite savo verslą – Lietuvoje tikrai yra vietos naujoms idėjoms ir kokybiškai teikiamoms 3D spausdinimo paslaugoms.
Technologija tobulėja kiekvienais metais – spausdintuvai tampa greitesni, tikslesni, prieinamesni. Medžiagų pasirinkimas plečiasi, programinė įranga tampa intuityvesnė. Tai, kas prieš penkerius metus buvo įmanoma tik pramoniniuose įrenginiuose už šimtus tūkstančių, dabar galima padaryti namų spausdintuvu už kelias dešimtis eurų. Ir tai tik pradžia – įdomiausi dalykai dar prieš akis.