Скажу сразу — статья не про то какие бывают 3D-принтеры, не про то как на них печатать и не про то почему оно не печатается иногда. Статья про то, почему 3D-печать не стала массовой и что надо сделать / чего не хватает, что бы она таковой стала.
Я в целом поклонник домашней автоматизации и ЧПУ-станков для дома, в частности. Имел много лет дело с небольшим ЧПУ-фрезером (оставил сыну), теперь вот завёл 3D-принтер производителя, который широко известен в узких кругах. Долго сомневался, но в собственном доме всегда есть что-то починить, восстановить, да и просто заколхозить. Про мой опыт в 3D-печати — опыт пока скромный: три месяца, более четырёх сотен походов к 3D-принтеру, 350+ распечатанных моделей, печатал (и печатаю в данную. минуту) PLA, PETG, ABS, мечтаю о других пластиках, но сначала надо с ABS окончательно бы разобраться, а то усадка она такая, несмотря на то, что у меня девайс с закрытой камерой, практически термокамера, но не совсем как выяснилось, да и катушки с PETG надо научиться перематывать, а то захлёст витков иногда таки бывает случается…
Так как статья субъективная и основана практически полностью на моём опыте, то осознаю, что тема может вызвать бурю внутри стакана хейта среди апологетов 3D-печати, но статья точно не для них, а для тех, кто на 3D-принтеры смотрит и понимают, что вот всё это интересно, но вот как-то не хочется связываться с этой самой 3D-печатью по какой-то непонятной причине. Под 3D-печатью в этой статье подразумевается печать на небольших 3D-принтерах со стороной куба порядка 200+ мм по технологии FDM/FFF.
Немного истории…
Нейросеть наших братьев (кои на век) под названием 深度求索 (aka «глубокий поиск» говорит следующее:
Первый лазерный принтер был разработан компанией Xerox в 1969 году, а первая страница на лазерном принтере была распечатана в 1971 году. Это произошло благодаря изобретению Гэри Старквезера (Gary Starkweather), который адаптировал технологию копировальных аппаратов Xerox для создания лазерного принтера. Первый коммерческий лазерный принтер, Xerox 9700, был выпущен в 1977 году.
Лазерные принтеры стали революцией в печати благодаря высокой скорости, качеству и надежности, и к 1980-м годам они начали широко использоваться в офисах по всему миру.
Первая страница на струйном принтере была распечатана в 1976 году. Это произошло благодаря разработкам компании IBM, которая создала первый струйный принтер IBM 4640. Однако массовое распространение струйные принтеры получили позже, в 1980-х годах, когда компании вроде Hewlett-Packard (HP) и Canon начали выпускать более доступные и компактные модели для домашнего и офисного использования.
А так же вот:
Первая модель на 3D-принтере по технологии FDM (Fused Deposition Modeling) или FFF (Fused Filament Fabrication) была создана в 1988 году. Эта технология была разработана Скоттом Крампом (Scott Crump), соучредителем компании Stratasys. Первый рабочий прототип 3D-принтера, использующего FDM, был создан именно им, а в 1991 году Stratasys выпустила первый коммерческий 3D-принтер на основе этой технологии.
FDM/FFF стала одной из самых популярных технологий 3D-печати благодаря своей простоте, доступности и широкому спектру материалов (например, PLA, ABS и других термопластов).
То есть получается, что
лазерные принтеры пошли в массы с 1977-ого года,
струйные принтеры пошли в массы с 1980-ых годов,
3D-принтеры (FDM/FFF) пошли в массы с 1990-ых годов.
Выходит, что довольно кучно пошли, практически в промежуток 10-15 лет, но результат, мягко говоря разный: лазерная печать — must have любого офиса, да и домой ставят тоже, струйная печать — must have любой семьи, где есть старшекласники или студенты (до недавних пор, а сейчас все и всё в цифру), но вот где же 3D-принтеры?!
Отчего же нет 3D-принтеров у широких народных масс? Что же этому мешает для технологии, которой уже практически 35 лет?! И нужно ли это широким народным массам?
Что такое «бытовая технология»?
Давайте сначала определимся о чём речь-то идёт и что такое «бытовая технология». На мой взгляд, это такая прикладная технология, которая обладает следующими свойствами:
её можно использовать дома и даже в квартире - и не только можно, а она ещё и некую пользу приносит домочадцам (а не просто там какое-то хобби),
она не сложна в освоении и её может освоить и домохозяйка и школьник,
устройства, основанные на этой технологии, имеют большой высокий межремонтный период — грубо говоря, кофеварку или швейную машинку не надо ремонтировать или обслуживать после десятка чашек кофе или пару метров простроченных швов,
технология не представляет собой угрозу окружающим или эта угроза легко митигируется чем-то несложным («пальцы туда не суй, а то плохо будет»),
обслуживание устройства (на базе этой самой технологии) может произвести тот, кто его и эксплуатирует (почистить кофемашину, смазать швейную машинку и так далее).
Соответствуют ли не промышленные 3D-принтеры этим условиям? Нет, не соответствуют! Практически по всем пунктам.
В чём именно конкретно не соответствуют? Ну тут как говорится — несчастливые несчастны каждый по своему, это только счастливые одинаковы в своём счастье. Конкретика ниже.
Ещё вопрос возникает - куда делись швейные машинки из домов и квартир? Но очевидно, что читатели помнят время, когда они были практически в каждом доме (Burda Moden и Крестьянка — привет любимым маминым журналам!) и использовались если не постоянно, то время от времени. Самое главное - были и использовались широко. И к этому вопросу мы ещё вернёмся.
Каковы же ожидания от 3D-печати у широких народных масс?
Что же мы хотим? А хотим малого - взять 3D-модельку (желательного бесплатную) и превратить её в твёрдую копию нужного размера и всё, больше ничего. А потом ещё модельку под себя немного переделать — такую же, но с крыльями и с перламутровыми пуговицами, потому что так хочется (супруге / сыну / доче захотелось) - и опять превратить в твёрдую копию.
Разноцветность копий не волнует (пока?) - если копии будут одно цвета, то их потом можно покрасить и раскрасить в любимые цвета, проблем нет. Но было бы неплохо печатать что-то почти прозрачным (увы, но это не возможно для FDM/FFF на данный момент).
Пусть даже оно печатается много часов, но не более бы часов восьми (ночью), а лучше 2-3 часа. Тут договоримся - самое главное, что бы допечатал до конца сам без присмотра и помощи. А негромкие (если они действительно негромкие и ненавязчивые, но это не всегда так, к сожалению) звуки ночью мы потерпим (особенно если 3D-принтер стоит в мастерской которая находится в подвале).
Да, и вполне допустимо донастройка, техническое обслуживание и даже ремонт - но не чаще же раза в год. Соглашусь, загнул - но хотя бы не более раза в квартал. А между донастройкой, ТО, ремонтами - менять то из чего печатаем (филамент), не более.
Согласитесь - ничего особенного же?
А что же не так?
3D-моделей бесплатных много, очень много - и в части инструментов и в части игрушек и по домашнему хозяйству и светильники и всё-всё-всё - на любой вкус и цвет, как говориться. Причём не ворованные, реально легальные для персонального использования.
Разнообразие 3D-моделей это не только очень хорошо, но и не очень, так как не все они хорошо печатаются, не все продуманы, не все практичны (с точки зрения ожиданий) и так далее.
А вот дальше, после выбора 3D-модели с её начинаются, прощу прощения, танцы с бубнами.
Сначала надо получить управляющую программу для 3D-принтера (print file, G-code), Получаем его в слайсере, задав необходимые параметры. Какие параметры вы спросите? Да самые разные — толщины слоёв, заполнение, поддержка висящих элементов, температуры печати, подложку и так далее. Как всё это узнать? Большая часть идёт «из коробки», но нюансы практически сразу становятся важны и узнать о них можно только посидев часами на форумах. Причем нюансы вашего же принтера, по большей части, а не самого процесса FDM/FFF.
Недопонимание нюансов вылезает практически сразу же. Отслаивание первого слоя, недоэкструзия, потекло из-за перегрева, недоспекание слоёв из-за недогрева, нехватка поддержки, усадка (мать её!) и так далее и тому подобное. Утрирую, но мы же про быт, а не про гиков — так ведь? Понятное дело, что те, кто это вкурил и для себя всё это (ну или почти всё) как-то решил те гордо посматривают на нас с высоты. Но проблема в том, что нет системного решения этих проблем — они решены на уровне конкретных конфигураций «принтер + пластик (филамент) + оператор 3D-принтера» и к применению к конкретной модели. То есть не существует мануала для оператора 3D-принтера, изучив который можно без проблем печатать бОльшую часть моделей, которые есть в общем доступе. Любая проблема, с которой кандидаты в новообращённые операторы 3D-принтера, сталкиваются, выливаются на форумах в массу рассуждений с предложением испробовать различные варианты решений проблемы и с предложением не лезть грязными руками в светлое дело. И каждый опытный оператор 3D-принтера решал эти проблемы сам по своему розумению.
Вторая часть проблем — как ни странно, несовершенство самих массовых моделей 3D-принтеров: тепловые пробки в тракте подачи филамента возникающие внезапно, сопла засоряются непонятно чем, кусочки филамента внезапно попадает в приводные шестерни экструдера и подклинивают их (не клинят напрочь, но приводят к пропусканию слоёв), сквозняки в камерах 3D-принтеров, что даёт усадку модели, родной слайсеры не знает, что для ABS (как выяснилось и для PETG) вреден обдув и не выключают вентиляторы в камере родного для этого же слайсера 3D-принтера и так далее. Всё это я огрёб, прощу прощения, исключительно на своём небольшом трёхмесячном опыте, и эти проблемы, практически все, подтверждены постами и общением на Reddit, 4 PDA, 3DToday и так далее. То есть с девяностых годов 3D-принтеры уверенно шагают в шир.нар.массы, но при этом тщательно сохраняют свои детские болезни. Что производители этих самых девайсов делали последние 30 лет — история умалчивает…
Ну а потом — постобработка: вычистить сопли, убрать поддержку, зачистить непонятно откуда взявшиеся неровности, подивится на узоры слоёв, в том числе и их пропуски и так далее. В конце концов — взять в руки напильник надфиль и привести результат в божеский вид. Продвинутые используют химию, но мы-то не продвинутые (пока ещё?).
Мечты-мечты...
Если оторваться от грешной земли и помечтать каким же должен быть современный процесс 3D-печати — попробую накидать некое идеальное user story для хозяина 3D-принтера с ИИ (а то куда же без него сейчас?).
- Вот, я выбрал модельку — напечатаешь её мне?
- Да, без проблем, сейчас посмотрю повнимательнее, только скажи пару слов про её предназначение, как ты её будешь использовать и всё такое прочее.
- Ну вот цветы хочу супруге распечатать — красивые, к 8-ому Марта...
- А, понятно! Цветы, значится, красивые… Вот смотрю я и вижу:
в два цвета надо будет печатать — бутон и стебель;
размер модели не соответствует реальным размерам цветов — увеличить немного надо будет, процентов на 10-15;
судя по по всему, то, что похоже на бутон должно одеваться на то, что похоже на стебель — но отверстие на бутоне слишком мало, оно один-в-один равно диаметру стебля — не наденется, если не увеличить отверстие процентов на 3-5;
экземпляров сколько надо будет напечатать? 3 или 5 или 7? больше не влезет на мой стол;
текстуры нет, гладкое всё — добавить соответствующую текстуру или так сойдёт?
- Что скажешь хозяин? Увеличиваем, расширяем, углубляем? Катушки с филаментом переставишь?
- Да, без проблем, всё сделаю — печатаем 7 штук, ты только не промахнись своим соплом мимо стола и соплей поменьше давай!
- Обижаешь, хозяин! Сделаем всё как надо, хозяйка будет довольна! Да и тебе будет куда руки свои приложить и сказать, что своими руками сделано...
Дальше ИИ 3D-принтера допиливает 3D-модельку, подбирает параметры самого процесса печати (shell, infill, support, brim-raft, ironing и всё такое прочее) и даёт инструкцию своему хозяину что надо делать (3D-принтер, напомню, у нас бытовой и сам по себе мало механизирован/автоматизирован - выполняет только функции печати) и запускает процесс печати.
А если ли (был ли) прогресс-то?…
Хороший вопрос! Сразу скажу, что с моей дилетантской колокольни его не видно: как печатали лет десять тому назад так и печатают с матерком и надеясь на попутный ветер. Вот и статью нашёл на эту тему восьмилетней давности: «Подводные камни 3D-печати: всем ли нужен такой принтер».
А нужен ли он, этот прогресс?
У удачных технологий прогресса тоже маловато: швейную иглу Зингера с ушком на конце все знают (ну или почти все…) - она не менялась практически с момента её изобретения. Кофе готовят, пропуская под давлениям, через молотые зёрна уже сотню лет и так далее.
Нет прогресса и в 3D-печати. В самой технологии печати нового давно ничего нет (новые пластики/филаменты не в счёт) и нет его в конструкции 3D-принтеров. Но там как раз там он и не помешал бы, на мой взгляд — хотя бы с точки зрения совершенствования того, что печатает. Я уже преисполнился удивлением, почему конструкторы моего нового 3D-принтера последней модели и стоимости $500 не предусмотрели много мелочей, которые мне за три с небольшим месяцев стоили многих часов возни «под капотом». Не буду их перечислять ибо тут это off-topic – для этого есть иные площадки типа 4PDA, например, или Reddit.
К чему всё это? Что это даст? И кому?
Очевидно, что процессы и лазерной и струйной печати на бумаге нельзя назвать простыми. Но тот факт, что были нащупаны некие стабильные реализации этих процессов, которые нашли устойчивое воплощение в реальных устройствах открыло возможность создать и реализовать поистине массовые устройства и насытить им всё и вся .
На мой взгляд, с 3D-печатью примерно то же самое — тот, кто сможет загнать процессы 3D-печати в узкие, но стабильные рамки, сделает их более прозрачными и предсказуемыми и при этом поднимет качество 3D-принтеров до уровня качества и стабильности лазерных и струйных принтеров позволит увеличить на порядок, а то и на два потребности в 3D-печати и откроет новые горизонты.
Да, а что стало со швейными машинками и причём тут они?
Они стали не нужны, так как проще и дешевле стало покупать готовую одежду и бельё и перестать их чинить самим.
Аналогия этой ситуации с 3D-печатью такова: сейчас легче и дешевле купить что-то готовое, сделанное из пластика литьём под давлением, чем печатать то же самое на 3D-притере. Причём литьё под давлением и смотрится лучше, более глянцевым. Очевидно, что не всё купишь, особенно в текущем моменте и под конкретные потребности, но это уже становится сродни экзотики. Для меня интерес в 3D-печати — это дизайнерские игрушки под раскраску и что-то по-хозяйству, что я не смог найти на маркетплейсах. Например, когда я собирал приточную вентиляцию (описано в предыдущей статье), то я с удивлением обнаружил для себя, что стандарт соединений (100-125-150 мм) трактуется как-то свободно производителями и не очень хорошо понятен из документации к фитингам: где-то это внешний размер, а где-то — внутренний, а переходники не всегда и не везде подходят (например, стоит внутренняя крестовина у вентилятора и всё тут). Тут как раз 3D-печать позволит быстро и к месту делать недорогие фитинги — начиная от переходников вплоть до заслонок и обратных клапанов. Плюс новогодние игрушки детям под раскрашивание, сувениры друзьям и родственникам (зелёные сочленённые змейки) и так далее.
Вывод: несовершенство 3D-печати с одной стороны и массовое недорогое производство с другой стороны загоняют 3D-печать в нишу для истинных ценителей прекрасного, апологетов этого, скажу не без особого преувеличения, сложного дела, требующего понимания и смекалки.
Но оно того стоит!
