Standardni slojeviti proces konvecnijalnih 3D štampača ih ograničava na štampu sa dna na gore u tri ose. Štampač Mataerial uspeva da prkosi gravitaciji korišćenjem materijala za štampanje koji se brzo učvršćuje, ali je sada tim NSTRMNT iz Los Anđelesa, SAD, predvođen Brajanom Harmsom, studentom na Kalifornijskom institutu za arhitekturu (Southern California Institute of Architecture), stvorio 3D proces štampanja nazvan suspendovana dispozicija koji zaobilazi gravitaciju štampanjem objekata u gelu. Ovo ne samo da dozvoljava slobodno štampanje u šest osa, već i omogućava i „undo“ funkciju.
NSTRMNT 3D štampač koristi šestoosnu robotsku ruku firme Stäubli Robotics sa peristatičkom pumpom montiranoj na njoj. Ovo ubrizgava tečnost-smolu u gel koji služi kao noseća konstrukcija za štampani objekat. Protok pumpe se kontroliše od strane mikrokontrolora Arduino, koji se usklađuje sa kretanjem robota kako bi stvorio otiske. Arduino takođe kontroliše smer protoka pumpe, dajući joj mogućnost da obriše delove štampanog objekta usisavanjem umesto ekstrudiranja.
Nakon završetka štampanja, tečna smola se izlaže ultravioletnom svetlu na jedan ili dva minuta, što ojačava strukturu. „Mi takođe imamo UV LED diode montirane na pumpi, ali po našem iskustvu njima treba previše vremena da očvrsnu strukturu“, objašnjava Harms. Kao i kod odštampanih struktura za podršku kod tradicionalnih 3D štampanih objekata, gel drži smolu na mesto sve dok ne očvrsne i bude spremna za uklanjanje.
„Gel može biti ponovo iskorišćen više puta, sve dok se ne osuši“, tvrdi Harms. „Imamo naviku pokrivanja posude sa gelom kada se ne koristi, a mogli smo da ponovo koristimo gel nekoloki nedelja. Nismo u potpunosti testirali maksimalno trajanje gela, ali pretpostavljam da može trajati po nekoliko meseci.“
Kako bi izračunali pokrete zgloba robotske ruke, štampač NSTRMNT koristi inverzni kinematički program koji je Harms razvio za Grasshopper (3D aplikacija za program Rhino, kao i 3D CAD program).
„Mi dizajniramo sopstvenu geometriju, ona se pretvara u putanju alata (toolpaths), i mi pokrećemo robot duž te putanje. Ali, robot može da se manuelno kontroliše pomoću kontrolnog priveska koji dolazi sa svakim robotom“, objašnjava Harms. Ovo dozvolja korisniku da pauzira štampanje i da pomeri robota kada pumpa ekstrudira smolu. „Na ovaj način, to je neka vrsta živog alata za crtanje - neka vrsta skiciranja u 3D.“
U ovom momentu, NSTRMNT rezolucija je samo 1/16 inča (oko 1,6mm), ali rezolucija je samo povezana sa prečnikom cevi/igle koja se koristi za ekstrudiranje smole, tako da manje igle rezultiraju u boljim rezolucijama - kvalitetima i detaljnosti štampe.
„Najveći problem koji imamo je u stvari težnja smole da putuje duž privremene praznine koju igla stvara dok prolazi kroz gel“, kaže Harms. Ovaj problem se može rešiti povećanjem brzine robota, ali Harms objašnjava da bi ovo zahtevalo bržu ekstruziju iz pumpe, što bi rezultiralo težom koordinacijom.
Činjenica da ovaj metod 3D štampanja može da nide podešen i prilagođen uživo omogućava novi interfejs za generisanje formi direktno u fizičkom okruženju, za razliku od dosadašnjeg kompjuterskog upravljanja.
„Možete da ubrizgate smolu duž zakrivljenih vektora u tri dimenzije bez potrebe da čekate da vaš model bude generisan u tankim kriškama“, kaže Harms. Takođe, pošto se materijal stvrdnjava uz UV zračenje i pošto je suspendovan u tečnoj formi, dizajner/projektant ne mora da se ograniči na formu pre štampe. Korisnici mogu da menjaju forme, dodaju elemente, pa čak i ponište delove svoje štampe uklanjanjem smole preko usisavanja ili vađenja.
Video snimak ispod prikazuje proces NSTRMNT 3D štampača u akciji.
