„Student AGH dobry w te klocki” – blog naukowy

Klocki LEGO, jak wiadomo, to wspaniała zabawka, i to nie tylko dla najmłodszych. Coraz częściej stają się one w rękach dorosłych użytecznym materiałem służącym do budowy rozmaitych urządzeń o całkiem praktycznych zastosowaniach. Jednym z takich konstruktorów jest Piotr Palczewski, student IV roku Inżynierii Mechanicznej i RobotykiAkademii Górniczo-Hutniczej, który z klocków LEGO zbudował... drukarkę 3D. Użył do tego 1700 elementów z zestawów Technic i Mindstorms, a jedyną częścią automatu, która nie jest wykonana z LEGO, jest głowica.

 

Piotr Palczewski pasjonuje się konstruowaniem urządzeń z zakresu robotyki. „Lego interesuje mnie od dzieciństwa, mam bardzo wiele zestawów, ale dopiero na studiach zacząłem łączyć klocki z komputerem pokładowym, serwomotorami i czujnikami, co daje nowe, ogromne możliwości. Na II roku studiów, w ramach zajęć z mechatroniki, konstruowaliśmy m.in. autonomicznego robota z klocków Mindstorms. W ramach dodatkowego zadania z tego przedmiotu postanowiłem wykonać biletomat. Ta maszyna, zbudowana w całości z klocków, miała wszystkie niezbędne funkcje: rozpoznawanie banknotów w nominałach od 10 do 100 zł, wraz z weryfikacją autentyczności, drukowanie biletów, wydawanie reszty, przyjmowanie bilonu. To był bardzo ciekawy pomysł, ale chciałem zrobić coś, czego jeszcze nikt wcześniej nie wykonał” – wspomina Palczewski. Jak mówi, zakończenie budowy biletomatu zbiegło się w czasie z koniecznością podjęcia decyzji co do tematu pracy inżynierskiej. I tak zrodził się pomysł skonstruowania drukarki 3D. „Chciałem, żeby to było coś oryginalnego. Przeglądałem Internet i zdziwiłem się, że nigdzie nie ma wzmianki o drukarce 3D z LEGO. Szybkie prototypowanie jest obecnie topowym te¬matem; każdy chce prototypować przy pomocy drukarek 3D. Pewien student z Niemiec chciał taką zrobić, ale zbudował tylko część mechaniczną, gdzie system podawania materiału ograniczał się do pistoletu klejowego” – opowiada konstruktor.

 

Najpierw powstał prototyp, który miał zweryfikować możliwości mechaniczne klocków LEGO. „Dzięki prototypowi okazało się, że rozdzielczość jest zadowalająca, natomiast wiele do życzenia pozostawiały prędkości wykonywania trajektorii. Prototyp nie podawał materiału, ponieważ zamiast głowicy miał długopis, jednakże udowodnił, że pod względem mechanicznym uda mi się zrealizować pomysł. Przypuszczałem, że również pod względem programistycznym nie będzie problemów, gdyż już wcześniej używałem wirtualnej maszyny, na której można programować w języku Java. Profesor dr hab. inż. Mariusz Giergiel, będący moim promotorem, zgodził się, abym w ramach pracy inżynierskiej zbudował z LEGO drukarkę 3D” – mówi student AGH.

 

Na obronie nie została zaprezentowana gotowa praca, ponieważ konstruktor nie mógł poradzić sobie z głowicą, która jest najbardziej newralgicznym elementem drukarki 3D. „Problemy pojawiły się, gdy chciałem połączyć nadawanie trajektorii z podawaniem materiału. O ile ta pierwsza była bezbłędna i ścieżki wychodziły rewelacyjnie, to niestety głowica często się zapychała. Głowicę chciałem zaprojektować samodzielnie, wytaczana była trzy razy. Gdy po wielu przeróbkach się to udało, pojawiły się problemy z ekstruderem, który podaje żyłkę (materiał używany do drukowania) do elementu grzewczego. Na tydzień przed obroną poddałem się i zamówiłem zintegrowaną głowicę” – wyjaśnia pan Piotr. Drukarka działa, choć – jak mówi jej twórca – przedmioty, które można na niej prototypować, nie mają takiej jakości, jak z drukarki profesjonalnej.

 

Drukarka, której zbudowanie kosztowało 3 tys. zł, ma 35 cm wysokości i długości oraz 26 cm szerokości. Obszar roboczy to prostopadłościan o wymiarach 13 × 10 × 10 cm. Proces drukowania zaczyna się od modelowania pożądanego obiektu, co można zrobić w dowolnym programie typu CAD, następnie zapisuje się go w formacie SLT, a na koniec kopiuje do programu, który tnie model na poszczególne warstwy i przekazuje drukarce kody, dzięki którym maszyna wykonuje zaprogramowaną pracę. Żyłka w głowicy jest podgrzewana do 230°C i wypływa z niej już stopiona. Przesuwając się po zaprogramowanych trajektoriach, buduje model nakładając kolejne warstwy i bardzo szybko zastyga.

 

Na drukarce Piotra Palczewskiego można wydrukować raczej elementy ozdobne niż użytkowe, ale jej konstruktor, będąc wielkim entuzjastą gier planszowych, planuje zrobić dla siebie pionki o fantazyjnych kształtach, które dodatkowo urozmaicą rozgrywki. Swoją niezwykłą pracę inżynierską pan Piotr chce rozwijać i w ramach pracy magisterskiej przymierza się do skonstruowania – jak mówi – prawdziwej drukarki 3D, takiej, która będzie miała rozbudowaną elektronikę, większy obszar wydruku, będzie dokładniejsza i szybsza.
Gratuluję pomysłu i życzę dalszych sukcesów!

 

Tekst: Ilona Trębacz