Drukowanie rękojeści noża

Jakiś czas temu mój kumpel z pracy pojawił się w firmie z nożem. Jak się okazało, nie przyniósł go w celu negocjacji warunków zatrudnienia – powód był zupełnie inny. Nóż miał uszkodzoną rękojeść, i kolega szukał opcji żeby ją jakoś wymienić. Uznaliśmy że warto spróbować wydrukować jej kopię i zobaczyć, czy taka drukowana część zastępcza spełni swoje zadanie.

Rękojeść wykonana była z twardej gumy, która po latach używania w pękła przy górnej krawędzi ostrza.

Trudno powiedzieć, jak z takim nieco zniszczonym kawałkiem gumy poradziłby sobie skaner 3D i ile byłoby pracy z przygotowaniem zeskanowanego modelu do druku. Jednak jako że i tak nie mam takiego skanera u siebie, postanowiłem sprawdzić, jak z takim projektem poradzi sobie Cubify Design. Ponieważ jeszcze wtedy (czyli jakieś 3 miesiące temu) był to dla mnie dość nowy program do projektowania 3D, spędziłem nad nim parę wieczorów i za którymś podejściem udało mi się uzyskać taką oto bryłę:

Ogólnie model składa się z jednej części. W środku niej znajduje się odpowiednio zaprojektowana szczelina, w którą na wcisk wchodzi trzon rękojeści. Jak widać, zaprojektowany przedmiot dość wiernie oddaje kształt gumowego oryginału – brakuje w nim jedynie żłobionej kratki po bokach, czego już niestety nie udało mi się wykonać w Cubify Design.

Ze względu na to, że PLA jest mało odporne na wysoką temperaturę i potrafi się odkształcić w gorącej wodzie z kranu, zdecydowałem się na druk z ABSu. Pierwotnie model wymagał użycia niewielkiego supportu w dolnej części, z czym było sporo zamieszania – ale o tym za chwilę.

Druk z ABSu ma taką przykrą cechę że nie lubi przeciągów. W odróżnieniu od PLA, przy spadku temperatury materiał ten minimalnie się kurczy – i przy przypadkowym powiewie chłodnego powietrza wydrukowany przedmiot potrafi normalnie pęknąć lub odkleić się od stołu. Żeby uniknąć takich przykrych sytuacji, najlepiej jest wyposażyć się w drukarkę z zamkniętą komorą roboczą, gdzie powstający wydruk nie jest narażony na zmiany temperatury. Jeśli już mamy drukarkę w której takiej osłony pola roboczego nie ma – można zdecydować się na rozwiązanie prowizoryczne, jak na poniższym zdjęciu:

Odpowiednio przycięte kartonowe pudło nie jest zbyt wygodną opcją, niemniej jednak – jest stosunkowo skuteczne. W środku, osłonięta od przeciągów drukarka może spokojnie kłaść kolejne warstwy filamentu:

Pierwszy wydruk z pudła wyszedł mimo wszystko średnio udany. Z niewiadomych powodów materiał podporowy, podtrzymujący wystający fragment rękojeści w wielu miejscach zlał się z właściwym obiektem i trudno było go w ogóle usunąć. W końcu po jego odłamaniu okazało się, że przylegająca do niego powierzchnia wyszła mocno zdeformowana:

Zrobiłem kilka kolejnych prób z innymi ustawieniami temperatury, zarówno z użyciem ochronnego pudła jak i bez. Niestety – cały czas wychodziły mi takie paskudztwa:

W końcu przeprojektowałem nieco model i w miejscu, gdzie znajduje się poziomy, podpierany supportem nawis, dałem łagodniejsze przewieszenie pod kątem 45 stopni. Dzięki temu model mógł być już wydrukowany bez wspornika – co wyszło całkiem przyzwoicie. Druk, tak samo jak i przy wcześniejszych próbach, odbywał się na kawałku taśmy kaptonowej, przylepionej do rozgrzanego, szklanego stołu. Dobrze widać to na poniższym zdjęciu:

Po lekkim przeszlifowaniu wydruku przyszła kolej na poprawienie otworu i ręczne wygładzenie szczytowego fragmentu za pomocą niewielkiej ilości acetonu nałożonego pędzlem:

Następnie całej rękojeści zafundowałem kilkuminutową kąpiel w oparach acetonu – w celu usunięcia granic pomiędzy warstwami filamentu. Jest to dość popularny sposób na wygładzanie wydruków z ABSu (czego niestety w przypadku PLA nie da się już zrobić). Wydrukowany przedmiot umieszcza się w szczelnym (najlepiej szklanym) pojemniku z niewielką ilością acetonu – ale tak, żeby wydruk nie miał z nim bezpośredniego kontaktu. W kolejnym kroku pojemnik podgrzewa się do temperatury, w której rozpuszczalnik zaczyna wrzeć – czyli ok. 56°C.  Po chwili wnętrze pojemnika wypełnia się oparami acetonu, które osadzając się na wydrukowanym przedmiocie delikatnie wygładzają jego krawędzie. Cały proces trwa od kilku do kilkunastu minut i trzeba uważać żeby nie trwało to zbyt długo – oprócz granic między warstwami rozpuszczają się też inne detale czy ostre krawędzie. Przy przeprowadzaniu takiego procesu warto zadbać o własne bezpieczeństwo ponieważ aceton jest łatwopalny, a jego opary są szkodliwe dla zdrowia.

W celu wygładzenia rękojeści, przy pomocy sznurka zawiesiłem ją wewnątrz słoja. Na gorącym stole drukarki znajdujący się w słoiku aceton szybko osiągnął odpowiednią temperaturę:

Po kilku minutach wyjąłem rękojeść ze słoja. Po wsunięciu jej na metalowy trzon i delikatnym poprawieniu powierzchni zalepiłem szczelinę przy granicy z ostrzem za pomocą rozpuszczonego ABSu:

Po wyschnięciu nóż był już gotowy do użytku:

Cały proces wykończenia zajął trochę czasu, jednak jakość przedmiotu w końcowej wersji jest zupełnie inna niż tuż po jego wydrukowaniu. Póki co nowa rękojeść sprawuje się bez zarzutów – jedynym mankamentem jest to, że jest trochę bardziej śliska niż gumowy oryginał. Przez chwilę rozważałem druk z jakiegoś gumowego filamentu, jednak obawiam się że takie rozwiązanie nie byłoby wystarczająco trwałe.

Poniżej kilka końcowych zdjęć dzięki uprzejmości Łukasza: