Uwolnić wyobraźnię

Specjalistyczny sprzęt medyczny, elementy konstrukcyjne, makiety, części łazika marsjańskiego, rekonstrukcje kości, rzeźby, a nawet domy i mosty – to wszystko można już wydrukować w technice 3D. Michał Liberda, częstochowska Twarz Przyszłości, zdradza tajniki tej technologii.

Magda Fijołek: Czy jako prekursor technologii 3D w Polsce przypuszczałeś, że będzie ona miała tak szerokie możliwości i zastosowania?

Michał Liberda: W Polsce relatywnie późno „odkryliśmy” druk 3D. To wszystko, już co najmniej jako koncepcja, istniało i atakowało nas z sieci inspiracją do działania. Samo-replikacja projektu RepRap (projekt stworzenia maszyny samoreplikującej, w postaci uniwersalnej drukarki 3D, która byłaby zdolna do wyprodukowania pełnego zestawu swoich własnych części – przyp. red.), uderzyła mnie najmocniej. Z niecierpliwością czekam na kolejny tej klasy koncept. Po cichu liczę, że będę miał w nim udział.

Wszystko zatem da się wydrukować?

To zależy. Półżartem mówimy, że to III zasada druku 3D i pierwsza zasada wszechświata. Metod druku jest wiele. Od tworzyw sztucznych nakładanych warstwa po warstwie, poprzez metale stapiane promieniem lasera, po drukarki budowlane i wiele innych. Na pewno nawet ja nie znam wszystkich, bo już nie sposób tego ogarnąć. Czy łyżeczką da się wykopać rów? Oczywiście! Czy to ma sens, pozostawiam ocenie własnej czytelników CGK. Ja koncentruję się na wykorzystaniu zalet metody FFF (proces druku polega na nakładaniu kolejnych warstw materiału aż do uzyskania pełnej wysokości modelu – przyp. red.) i raczej interesuje mnie, do czego ona się nadaje, a gdzie stosowanie jej byłoby nieuzasadnione.

Pionier druku 3D – brzmi jak hasło z encyklopedii, a jednak kryje się pod nim człowiek z krwi, kości i pomysłów, czyli Ty. Kiedy wydrukowałeś sobie w głowie swoją pierwszą drukarkę?

Skromnie i uczciwie trzeba powiedzieć: lokalny pionier. W tym procesie wymyślania drukarki, kluczowy okazał się ekstruder (komponent drukarki 3D służący do wyciskania stopionej postaci filamentu – przyp. red.), reszta to tylko prosty układ ruchu. Był to zapewne przełom lat 2010 i 2011.

Swoją serię drukarek nazwałeś „Golem”. W tradycji żydowskiej nazwa ta oznacza postać ulepioną z gliny na kształt człowieka, bez duszy. Czym się kierowałeś, nadając im taką nazwę?

Twór przywołany z niekształtnej materii warsztatowej. Moja pierwsza drukarka powstała z upcyclingu starego sprzętu komputerowego. Przerost treści nad formą. Ulepiona niczym golem. Ramy drukarki B i drukarek serii C zostały odlane z gipsu zbrojonego włóknem szklanym. Mechanika to znów upcycling, ale też wydruki 3D. Drukarki drukują drukarki. Seria D miała ambicje stać się projektem upcyclingu w przystępnej formie i cenie – niestety, na skutek zawieruchy prywatnej i biznesowej, nie udało się opracować niezbędnych materiałów szkoleniowych i projekt „Golem” przetrwał tylko u garstki osób w Polsce, ale też rósł w siłę w mojej drukarni. Dziś nazwa to nawiązanie do początków i podkreślenie, że główną funkcją tych maszyn jest drukowanie - zdroworozsądkowo, solidnie, bez gry świateł i przysłowiowych wodotrysków. Ale możemy sobie sam wodotrysk wydrukować! Seria F powstała, by zaspokoić nasze, coraz bardziej wygórowane, wymagania co do efektów pracy drukarki.

Tymczasem produkty, które drukujesz, są duszą wielu konstrukcji i sprzętów. Wspierają ludzi w rozwoju, a nierzadko są nawet najszybszym środkiem pomocy w sytuacjach kryzysowych. Tak jak na początku pandemii w Polsce. Co wtedy drukowałeś?

Początek roku 2020 to bardzo intensywna praca - w stylu początków ery PC w firmach Apple i Commodore - nad prototypem nowej drukarki. Skończyliśmy właśnie instalacje u betatestera, więc „wystawiłem głowę z warsztatu”, żeby zobaczyć, co tam na świecie. No i zaskoczenie - zobaczyłem COVID19! W tej kryzysowej sytuacji mogłem pomóc, drukując przyłbice ochronne, więc przystosowaliśmy do tego każdą drukarkę, którą tylko mogliśmy przystosować. Na szczęście firmy zajmujące się wtryskiem też nie próżnowały i po ok 2-3 tygodniach doścignęły druk 3D. Ta sytuacja dobrze obrazuje specyfikę tej technologii. Drukarki 3D w produkcji masowej są dużo wolniejsze od wtryskarek per sztuka, ale mają nad nimi tę przewagę, że mogą wystartować z produkcją z dnia na dzień. Mając duży park maszynowy można pięknie uzupełnić niszę. Angażując profesjonalistów i pasjonatów - globalnie można zmienić rzeczywistość. Szkoda, że w tak nieprzyjemnych okolicznościach

Takie produkty są trwałe?

To zależy głownie od materiału, jakiego użyjemy, ale także od parametrów procesu druku. Dobrze wykonany wydruk nie będzie znacznie ustępował trwałością detalowi z wtrysku czy obróbki ubytkowej, w tym samym materiale. Jest jednak sporo gwiazdek. I niegrzecznie odpowiem pytaniem na pytanie: co to znaczy trwałe? Jakie przyjmujemy kryteria? Ten sam model możemy wydrukować teoretycznie tysiąc razy szybciej, niż nasza najprecyzyjniejsza maszyna z najmniejszą dyszą. Wystarczy, że użyjemy tej największej. Ale czy cienkopis da się zastąpić wałkiem malarskim? Wytrzymałość mechaniczną także możemy modyfikować w zakresie jednego materiału i jednego nastawu mechanicznego maszyny, samymi parametrami procesu. Krótko mówiąc: wydruki 3D mogą być trwałe. Jednak nie muszą - zarówno ze świadomego, ekonomicznego wyboru, jak również jako pokłosie ignorancji czy błędu.

Czym różni się zatem zwykła drukarka od drukarki 3D?

Jednym wymiarem. Ciężko tu krótko rozwinąć temat. Różnorodność technologii druku 2D i 3D jest wielka, więc nawet jedna „zwykła” drukarka 2D może się znacznie różnić od drugiej. Np. atramentowa od laserowej, igłowej czy termicznej.

Na czym polega proces drukowania przestrzennego?

Oprogramowaniu CAM należy dostarczyć cyfrowy model przestrzenny - plik graficzny, opisujący bryłę w zrozumiały dla programu sposób. Najprostszy format to STL. CAM generuje ścieżkę narzędzia i inne komendy sterujące dla drukarki. Proste komendy typu „wykonaj linię z punktu A do B”. Zestaw często setek tysięcy takich komend opisuje wytworzenie obiektu i w formie specjalnego pliku ładowany jest do drukarki. Potem już tylko patrzymy z dumą, jak maszyna wykonuje program - warstwa po warstwie nakłada rozgrzane tworzywo i spawa je z poprzednią zastygniętą już warstwą. To najlepiej zobaczyć na filmie. Inne metody różnią się procesem – ich cechą wspólną jest budowanie rzeczywistego obiektu na bazie cyfrowego projektu, poprzez „dodanie” materiału. Odwrotnie do np. wiercenia, gdzie materiał „zabieramy”.

To proste dla laika? Każdy może wydrukować sobie coś w 3D?

Samochodem jeździć może prawie każdy. Ale nie każdy wygra Le Mans, czy przeciągnie samochód z napędem na cztery koła przez błoto po dach. Śpiewać też każdy może. Figurkę pobraną z serwisu internetowego, przystosowaną do łatwego drukowania na gotowej drukarce, po przeczytaniu instrukcji, powinien być w stanie wydrukować każdy. Potem niebo jest limitem... albo kosmos... Możliwe, że nie ma ograniczeń poza wyobraźnią. Tego się nie dowiemy, póki nie zaczniemy, więc polecam spróbować. Z drukarek można czasem skorzystać bez kosztów - w szkole, na uczelni albo zgłaszając się do naszego Mecenatu Druku. Dla odsetka kreatywnych, projektujących przy użyciu komputera ludzi, druk 3D to najszybsza droga, by przenieść swój projekt do świata materialnego. Mimo wielu ograniczeń, proces wytworzenia finezyjnej bryły z polimerowego „makaronu” w pudełku, które często mieści się na biurku, zapiera dech niczym magia. Zaczarowany ołówek 4.0.

Drukowanie 3D stało się dziś powszechną technologią, jak widzisz jej przyszłość?

Jeśli zaczniemy „drukować” na poziomie subatomowym, to naprawdę będzie można wydrukować wszystko, co dziś postrzegamy jako materię. Ale ja - prosty człowiek - mogę tylko spekulować. Metoda, którą ja się zajmuję, podzieli zapewne ścieżkę druku 2D. Najpierw boom, spadek cen i wzrost dostępności prostych urządzeń - zbliżamy się pewnie do tego punktu. Potem czeka nas spadek zainteresowania i – jak to jest w przypadku druku 2D - już nie każdy będzie chciał mieć tego typu urządzenie w domu, bo zajmuje ono miejsce, a gdy jest potrzeba, to można przecież skorzystać z punktu ksero. Równolegle profesjonalne maszyny wciąż mają się dobrze, przecież cały czas wręczamy sobie wizytówki, czytamy gazety, ulotki, a czasem nawet książki.

Zajmujesz się jednak nie tylko „pracą drukarską” - dzielisz się także swoją wiedzą na jej temat, chociażby prowadząc zajęcia w szkole. Dzieci wykazują się na nich większą kreatywnością niż dorośli?

Dzieci mają więcej czasu na zabawę. Dorośli myślą o obowiązkach, odpowiedzialności i zasadach, co rzeczywiście przeszkadza. Ale kiedy ktoś jest pierwszy raz na warsztatach, styka się na poważnie z drukiem 3D lub zdejmuje swoje pierwsze wydruki ze stołu, to bardzo często przytrafia mu się dziecięcy błysk radości w oczach. Ani wiek, ani tytuły naukowe nie powstrzymują przed byciem znowu odkrywającym świat dzieckiem.

Czujesz się spełnionym konstruktorem?

Ani trochę. Drukarki 3D to tylko narzędzie. Jeszcze nie jestem z niego zadowolony na tyle, by uwolnić w pełni swoją wyobraźnię