FDM EXTREME, czyli o drukowaniu modeli anatomicznych na Panowin F1

W jednym z wcześniejszych artykułów opisujących pracę z chińską, niskobudżetową drukarką 3D Panowin F1, postawiłem dość odważne pytanie, czy Pango – autorski program do cięcia dostarczany z urządzeniem, jest najlepszym slicerem w swojej klasie? Od tamtej pory minęło kilka tygodni, a ja wypuszczałem na Panowinie coraz trudniejsze i bardziej wymagające wydruki 3D. Wśród nich modele anatomiczne, udostępnione przez Indywidualną Pracownię Implantów Medycznych przy łódzkim Bionanoparku.

Modele anatomiczne pochodzące z tomografii komputerowej mają to do siebie, że charakteryzują się wyjątkowo skomplikowaną geometrią, wymagającą stosowania złożonych struktur podporowych. We wspomnianym we wstępie artykule, prezentowałem druk 3D modelu tętniaka aorty brzusznej. Pango poradziło sobie z w fantastyczny sposób – liczne podpory odchodziły bez najmniejszego problemu, nie pozostawiając najmniejszych śladów na powierzchni samego wydruku 3D. Zachęcony tym sukcesem, postanowiłem podnieść wyżej poprzeczkę i wydrukowałem trzy kolejne modele – model czaszki z dużym ubytkiem kostnym po lewej stronie, model implantu, który miał ubytek zastąpić oraz opisywany wcześniej model kręgosłupa w odcinku lędźwiowym, wydrukowany na Ultimakerze 3.

Model czaszki jest duży – jego waga to ponad 800 MB. Na pierwszy rzut oka wygląda bardzo niepozornie – przynajmniej do czasu, aż nie zajrzymy do jej wnętrza. “Odkryjemy” tam bardzo skomplikowane struktury kostne, na których muszą zostać zbudowane podpory podtrzymujące sklepienie czaszki, które będą musiały zostać po zakończeniu wydruku usunięte. Do tego musi nam wystarczyć relatywnie niewielki otwór, który docelowo zostanie zakryty implantem. Również spód modelu jest wymagający jeśli chodzi o kwestię drukowania supportów.

Model został pocięty przy ustawieniach:

• warstwa: 0,15 mm
• wypełnienie: 20%
• prędkość druku 3D: 30 mm / sek.

Czas potrzebny na wydruk to grubo ponad doba. Program zwrócił 20 godzin, ale jak już to ustaliliśmy wcześniej, ma tendencje do zaniżania rzeczywistych czasów pracy.

Zgodnie z oczekiwaniami, wnętrze czaszki wypełniły supporty…

Do wydruku wykorzystałem filament PLA produkcji Artflex, o bardzo uroczym, głębokim, różowym kolorze. Filament to prawdziwa nowość na rynku – jest zamknięty w plastikowym opakowaniu, które jest integralną częścią całej szpuli i którego się nie zdejmuje. Dodatkowo w jego wnętrzu znajdują się specjalne odłamki skalne, odpowiedzialne za pochłanianie wilgoci. Filament przechodzi właśnie testy i wkrótce opublikujemy jego recenzję.

Sam wydruk przebiegał bez najmniejszych problemów. Po zakończonej pracy zabrałem się za usuwanie podpór.

Tak jak opisywałem to we wcześniejszych artykułach na temat Panowin F1 i Pango, program generuje bardzo oryginalny raft, złożony z szeregu sześciokątów, na których nakładana jest podstawa, na której dopiero drukowany jest sam model. Cała sztuka związana z usuwaniem podpór to usunięcie raftu – przy dużych, gładkich powierzchniach udaje się to bez najmniejszego problemu, przy powierzchniach z dużą ilością struktur podporowych trzeba się trochę napracować przy użyciu cążek.

Podpory są zbudowane z kolumn o kształcie sześcianu. Przy prostych geometriach potrafią odejść w całości, niczym niezależny model. W tym przypadku musiałem je dość mocno pouszkadzać, zanim odeszły. Mimo to nie zajęło mi to więcej jak kilkanaście minut. Jedyne problemy pojawiły się przy oczodołach, ale tutaj wspomogła mnie z powodzeniem Magda Przychodniak.

Efekt końcowy…?

Zachęcony tym sukcesem, zająłem się implantem. Jest to prosty i trudny wydruk zarazem – zasadniczo to kawałek cienkiej płytki z otworami wewnątrz. Niestety jego kształt jest na tyle niewdzięczny, że nie wiadomo jak go za bardzo ułożyć względem stołu?

Ostatecznie zdecydowałem się na ustawienie domyślne, tj. takie w jaki sposób został zapisany plik przez specjalistów z Pracowni.

Wydruk został zrealizowany z kolejnej rolki PLA od Artflex, tym razem w kolorze zielonym.

Przebiegł bez najmniejszych zakłóceń. Po wszystkim model implantu wystarczyło dosłownie wyjąć ze struktury podporowej. Niezwykłe…

W głowie miałem już tytuł artykułu: “To oficjalne! Pango JEST najlepszym slicerem dla desktopowych drukarek 3D typu FDM!” Aby to potwierdzić pozostał mi ostatni test, który miał być niezaprzeczalnym dowodem na tą tezę – model kręgosłupa.

Kilka tygodni temu opisywałem przygody z drukowaniem tego modelu na Ultimakerze 3, gdzie użyłem nylonu w połączeniu z materiałem podporowym – PVA. Wydruk zakończył się małą awarią – podczas pracy ułamał się jeden z supportów, przez co fragment żebra nie wyszedł poprawnie i musiał zostać dodrukowany i doklejony. Gdy pociąłem model w Pango, miałem sporo obaw czy i tym razem drukarka 3D podoła zadaniu?

Niestety obawy nie okazały się płonne… Czubek żebra praktycznie od razu się ułamał od podpory. Szczęśliwie stało się to na naszych oczach i dzięki szybkiej akcji ratunkowej udało nam się dokleić go na powrót. Cóż, prawie… Minęliśmy się o niespełna 1 milimetr, ale Panowin i tak udało się wydrukować żebro do końca.

Z drugim żebrem nie mieliśmy tyle szczęścia.

Po zakończonej pracy przystąpiłem do usuwania podpór.

To niestety zakończyło się katastrofą… O ile z zewnątrz podpory odchodziły względnie łatwo, o tyle niemożliwym okazało się ich usunięcie spomiędzy kręgów. Na dodatek fragmenty modelu pod supportami popękały? W którymś momencie, w ferworze walki odłamałem jeden z kręgów.

Dopiero wtedy udało się usunąć support. Podjąłem męską decyzję i powtórzyłem to ze wszystkimi kręgami. Podpory zostały usunięte, a model sklejony po wszystkim całość.

Model wyszedł tragicznie. Złożenie go w całość to sztuka dla sztuki. Pango poniosło tu spektakularną klęskę.

Podsumowując, udało mi się dojść z Panowinem F1 do granicy jego możliwości. W dalszym ciągu podtrzymuję, że to świetna drukarka 3D (jak na swoją cenę), a Pango to genialny w swojej prostocie program do jego obsługi, jednakże zdecydowanie nie jest to produkt zdolny zastąpić wyższej klasy urządzenia, pokroju Ultimakera 3. Wydaje mi się również, że konstruktorzy drukarki 3D oraz programiści odpowiedzialni za rozwój Pango nie zakładali, że ktoś będzie wykorzystywał ich rozwiązania do tak ekstremalnych projektów… Koniec końców wciąż jestem pod olbrzymim wrażeniem, że udało nam się wspólnie z Panowinem tak daleko dojść. Długa jest lista drukarek 3D, które odpadły długo, długo wcześniej…