CandyFab je open source projekt levné 3D tiskárny s opravdu netradičním tiskovým médiem.
Za vším stojí skupinka jedinců prezentujících své nápady na stránkách Evil Mad Scientists Laboratories.
Aktéři projektu se zcela jistě nechali inspirovat 3D tiskárnami, které se používají ve strojírenství. Tato úžasná zařízení jsou ale velmi drahá, a ani spotřební materiál není z nejlevnějších. Autorům nešlo o to konkurovat přesným 3D tiskárnám ze strojírenského průmyslu – cílem projektu je vytvořit levné zařízení, které půjde snadno sestavit doma na koleně a nebude mít příliš velké náklady na „tisk“.
Výsledkem je tiskárna poskládaná z dřevěného stolu se zásobníkem s plátěným potahem, starších inkoustových plotterů a pár přidaných součástek, která využívá krystalového cukru coby tiskového média. Cukr je relativně levný, má nízký bod tání, a jde o bezpečný materiál, který je vůči svému okolí neškodný, a co víc, po skončení tisku můžete zbývající materiál opět využít. Pochopitelně nelze dosáhnout bůhvíjaké přesnosti – jeden pixel má v současnosti něco mezi 2-5 mm.
Ideálně se tak hodí k vyrábění větších objektů – cukrových skulptur – a tvůrci tomu celé zařízení přizpůsobují. Se současným zařízením lze vyrábět objekty o rozměrech až 61 × 34,3 × 23 cm. Tyto parametry ale nejsou konečné. Vše ovlivňuje řada faktorů – třeba velikost cukrových krystalků, průtok a teplota vzduchu a tvar trysky, či jednotlivé kroky motorků ve všech třech směrech. Autorům momentálně k experimentování vyhovuje spíše hrubší rastr – výsledné tisky jsou rychlejší. Aktuální velikost pixelů (či chcete-li voxelů – prostorových pixelů) je 2,5 × 2,5 × 2,7 mm – rozlišení tiskárny je tedy něco kolem 10 × 10 × 9 DPI. Výsledné tisky se současnými rozměry zásobníku mohou mít až 2,6 megavoxelů.
Podobně jako u řady jiných trojrozměrných tiskových technologií se i v tomto případě tiskne objekt po jednotlivých vrstvách (řezech) odspoda nahoru. Pro vygenerování řezů z STL souborů se používá POV-Ray.
Jednotlivé vrstvy budoucích skulptur vytváří proud usměrněného horkého vzduchu, který ve vybraných místech postupně po jednotlivých vrstvách z cukru vyrobí karamel. Celá tavící jednotka, jejíž pořizovací náklady jsou kolem deseti dolarů, tak zastupuje výkonný laser, který se používá u jednoho z principů 3D tisku v profesionální sféře, a jehož cena se pohybuje nad pěti tisíci dolarů. Vyhřívanou trysku zásobuje vzduchem akvaristický vzduchovací motorek – to aby se minimalizovalo riziko kontaminace cukru třeba olejem z kompresoru.
Cukrová linka, kterou tryska vyrobí v první vrstvě, má tloušťku něco kolem tří milimetrů. Nad každým pixelem musí strávit jednu až tři sekundy – v závislosti na teplotě vzduchu a tloušťce vrstvy, která se taví.
Po vytisknutí jedné vrstvy se dno skříňky s cukrem posune o jeden krok níže a je zapotřebí přidat materiál pro další vrstvu. To se dělá ručně, protože automatické přidávání cukru by výsledný tisk příliš neurychlilo, zato by razantně zvýšilo složitost celého zařízení a výrobní náklady.
K posunu tiskové hlavy ve dvou osách se využívá dvojice ramen ze starých plotterů. Pro posuv dna pak slouží motorem vybavený hever z automobilu. Vzduch z trysky fouká permanentně – na jedné z vrstev je vidět stopa, kterou v cukru při posunu tryska za sebou zanechává.
Princip tisku umožňuje vytvářet složitější trojrozměrné objekty, které byste třeba pomocí CNC frézy vyrobit nemohli. Jedním z prvních objektů, které zařízení vytisklo, je toroidní útvar na obrázku vlevo. Díky rozměrům vany lze vyrábět až čtyři podobně velké objekty najednou.
Neméně zajímavý je postup, jakým se dá vyrobit cukrový řetěz.
Patnáct malých dodekaedrů (o průměru přibližně 2", tedy něco kolem pěti centimetrů) vyráběných najednou, je přímo k sežrání. Smůla, jsou určené k destruktivním zkouškám různých technik post-processingu. Laicky řečeno – budou se na nich zkoušet různé způsoby „opracování“ povrchu do konečné podoby.
Určitě vás napadlo, zda je možné výsledný produkt zkonzumovat. Ano, je. Ale cukr, coby tiskové médium, si autoři vybrali proto, že je levný a má vhodné vlastnosti, ne z důvodu, že se to dá sníst. Celé zařízení není koncipováno jako stroj na výrobu potravin – neklade se důraz na dodržování norem, byť je vše navrženo s ohledy na minimální riziko kontaminace cukru.
První prototyp zařízení je již plně funkční, v současné době autoři testují různé konstrukce tavící jednotky. Dokumentace projektu je ale ještě v nedohlednu. Připravují se i návrhy řídící elektroniky tak, aby mohly být zveřejněny pod licencí GPL. Za nějaký čas by se tvůrci měli pochlubit i zdrojovým kódem ovládacího softwaru. Výrobní náklady se odhadují asi na pět set dolarů (něco kolem dvanácti tisíc), ale závisí i na tom, co vše budete schopní sehnat z druhé ruky.
Pokud vás tento projekt zaujal, chcete se na něm třeba podílet a vládnete angličtinou, doporučuji navštívit stránky projektu candyfab.org. Na webu najdete i odkaz na galerii dalších objektů a fotografie součástek a celé tiskárny.
