Jóllehet manapság sokan és sokat beszélnek a 3D-nyomtatásról, szakértői vélemény szerint a legtöbb ember számára nem nyilvánvaló, hogy az eljárás valóban mire is használható eredményesen, mik a fő előnyei, illetve alkalmazásakor – ma, 2015-ben – milyen korlátokkal és veszélyekkel kell számolni.
Szekeres Péter villamosmérnök 2010-ben egyike volt azon úttörőknek, akik Magyarországon saját kezűleg építettek 3D-nyomtatót. A szakértő később egy egyetemi laborban foglalkozott ilyen irányú fejlesztésekkel, majd önállósította magát. Több éves tapasztalata alapján tett néhány megállapítást, amit rövid magyarázattal látott el.
Megállapítások:
1. A 3D-nyomtatás elsődleges felhasználási területe a gyors prototípusgyártás.
2. A 3D-nyomtatást a nyílt forráskódú szoftverek uralják. A gyártóhoz kötött, pénzért árult szoftvereknek nincs létjogosultságuk.
3. A szoftverek fejlődése az elmúlt 3-4 évben megtorpant – holott bőven volna még tere a fejlesztéseknek.
4. A nyomtatógyártók jellemzően nem technológiájuk új elemeivel, illetve kiválóságával különböztetik meg magukat versenytársaiktól, hanem sokkal inkább nyomtatóik vonzó külső megjelenésére helyezik a hangsúlyt.
5. A legalsó árkategóriába tartozó 3D-nyomtatók gyakran eleve rossz konstrukciójúak vagy gyorsan meghibásodnak.
6. Az átlagfelhasználó számára megfizethető árú nyomtatási anyagoknál nem tapasztalható túl sok újdonság.
7. A negatív felhasználói tapasztalatok nem jelentik azt, hogy maga a technológia rossz.
Gyors prototípusgyártás szabad szoftverekkel
Senki se gondoljon arra, hogy a 3D-nyomtatókkal akár bonyolult gyártósorok is helyettesíthetők. A berendezések elsősorban a műszaki fejlesztők vagy művészek segédeszközei elképzeléseik, ötleteik kipróbálásához. Egy 3D-nyomtatóval gyorsan megjeleníthető például egy alkatrész, egy cipő vagy bármilyen figura, amit aztán tovább lehet alakítani, vagy egy másik berendezésbe építeni. A nyomtató beállításaival változtatni lehet az anyag tulajdonságait, így nagyon szilárd, rideg vagy akár rugalmas anyagok is előállíthatók.
A 3D-nyomtatókból kikerülő prototípusok egy bizonyos cégkörben főként próbaalkatrészként funkcionálnak. Meglehetősen nagy megrendelői kört tesznek ki a formatervezéssel foglalkozó társaságok is. Bizonyos promóciós tárgyak előállítása ugyanis sokkal olcsóbb 3D-nyomtatással, mint a hagyományos technológiákkal.
Mivel a 3D-nyomtatás technológiája, illetve az eljárás mögötti matematika nem túl bonyolult, egy ügyes programozócsapat viszonylag gyorsan meg tudja írni a szükséges szoftvert valamilyen népszerű programnyelven (például Pythonban). Nem meglepő tehát, hogy a piacon nagyon sok ingyenesen hozzáférhető rendszer található. Természetesen minden szoftvert tovább lehet fejleszteni, valamint extra, pénzért árult jellemzőkkel lehet ellátni, ám a szakember véleménye szerint a fizetős elemek fokozatosan teljesen kikopnak a piacról. Előbb-utóbb az átlagfelhasználó minden igényét kielégítik majd az ingyenes szoftverek. Mindazonáltal az is az igazsághoz tartozik, hogy az utóbbi néhány évben a 3D-nyomtatás szoftverkészletének fejlődése lelassult.
Nincs új a nap alatt
Minden 3D-nyomtató egyik alapvető elektronikai alkatrésze egy mikrokontroller; azon fut a CNC-rendszerek szabványos nyelvét, a G-code parsert tartalmazó, illetve azt értelmezni tudó firmware. A firmware jellemzően USB-porton átküldött sorosport-protokollon keresztül kommunikál a 3D-nyomtatóhoz csatlakozó PC hostprogramjával. Ez a konfiguráció önmagában azonban még nem alkalmas 3D-nyomtatásra. Szükség van a nyomtatandó tárgy számítógépes modelljére is. A modelleket vagy egy CAD-programmal vagy más grafikus szoftverrel lehet előállítani, de az internetről is számos kész modell tölthető le.
Az első sikeres kezdeményezés, aminek eredményeképpen a hétköznapi ember számára is elérhető 3D-nyomtató született, az Adrian Bowyer által 2005-ben indított RepRap projekt volt. Ezt követően rohamos fejlődésen ment át a technológia, és néhány év alatt a technológiai beállítottságú emberek körében hihetetlen népszerűségre tett szert. Az ingyenes szoftverkörnyezet és az eszközök egyaránt egyszerűsödtek, és könnyen hozzáférhetővé váltak.
Gombamód szaporodtak azok a cégek, amelyek a RepRap projektből merítették ötleteiket. Sokan közülük még ma is sikerrel működnek. Ezek a cégek azonban nem fektettek különösebb hangsúlyt a technológia továbbfejlesztésére, holott bőségesen volt mozgásterük. Szekeres Péter szerint például számos olyan jellemző van még ma is, amelyet firmware-szinten lehetne implementálni.
A szakértő 2011-2012 óta már szinte semmi újjal nem találkozott sem a hardver lényegét, sem a szoftvert illetően. A belső tartalom helyett inkább a külcsín fejlődött. Ennek megfelelően a szállítók nem a technológia igazi értékeire, hanem a PR-tevékenységre helyezik a hangsúlyt, ami mind a technológiának, mind a 3D-nyomtatás köré szerveződő közösségnek nagyon káros.
A technológia nem csoda, de jó
Noha az FFF (fused filament fabrication) technológiájú 3D-nyomtatás nem a legpontosabb eljárás, olcsósága miatt ez terjedt el leginkább a cégek, az oktatási intézmények és a magánszemélyek körében. A piacon számtalan külföldi gyártó eszköze megvásárolható, de magyar fejlesztő- és gyártócégek termékeivel is találkozhatunk. A változatos külső mögött jellemzően Kínából vagy Olaszországból származó Arduino nyílt forráskódú elektronikai platform található, amelyen általában ugyanaz a firmware fut. E gépeket a legtöbb esetben valamilyen népszerű hostprogrammal használják. Szinte mindenki 200 lépés/körfordulásos léptetőmotorokat, valamint 0,5-es vagy 0,3-es nyomtatófejet használ. A vásárlók mozgástere tehát nem túl nagy.
A megfelelő 3D-nyomtató kiválasztásakor többé-kevésbé megbízható támpontot nyújt az ár, ami egy átlagos FFF technológiájú berendezésnél 250 ezer és 1 millió forint között mozog. A felső sávba tartozó nyomtatóknál jobb minőségűek az alkatrészek, gondosabb az összeszerelés, valamint pontosabbak a beállítások. Szekeres Péter tapasztalata szerint nem ritka, hogy egy olcsó árkategóriájú berendezés egyáltalán nem működőképes. E jelenség rendkívül sajnálatos, ugyanis sok emberben azt a látszatot kelti, hogy maga a technológia rossz. A szakértő éppen ezért azt tanácsolja, hogy megbízható céghez kell fordulni, olyanhoz, amelyik nemcsak eladni akarja portékáját, hanem ért is a technológiához. Körültekintő vásárlás esetén – ha nem is a legalacsonyabb árért, de – olyan nyomtatót lehet vásárolni, amelyik megéri az árát és használható. A technológia ugyanis jó. Nem csodaszerű, de bizonyos célokra kiválóan alkalmazható.
Akadozó anyagkísérletek
Az FFF technológiájú 3D-nyomtatásnál egy műanyagszálat olvasztanak meg, majd ebből az anyagból készítik el a nyomtatandó objektumot. E technológia két legfontosabb alapanyaga a PLA (Polylactic acid) és az ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene). A fejlődés ezen a téren is megtorpant, hiszen ezek az anyagok már a 2010-es évek eleje óta rendelkezésre állnak. A PLA-n és az ABS-en kívül számos termoplasztik alkalmas lenne 3D-nyomtatásra, de ezek fejlesztése szintén akadozik. Természetesen több helyen folynak kísérletek például arra, hogy a műanyagokba különböző karbonszálakat keverjenek bele.
Csúcsminőség csúcsárért
Az FFF-technológián kívül a fotopolimer 3D-nyomtatás és a lézerszinterezés a két legelterjedtebb eljárás. Ez utóbbi kettőnél gyakorlatilag nincs olyan anyag, amivel ne lehetne 3D-ben nyomtatni. Lézerszinterezésnél például titánötvözetekkel vagy akár arannyal is lehet dolgozni. A fotopolimer eljárásnál léteznek olyan gyanták, amelyek állítólag 300 fokig hőállóak. A csúcsminőségnek azonban ára van. Egy valóban használható fotopolimer 3D-nyomtató például 15-20 millió forintba kerül, és a nyomtatáshoz használt anyagoknak is megkérik az árát. Literenként 15-20 ezer forintot kell fizetnie annak, aki a 3D-nyomtatás Ferrarijára tart igényt.
