“A czy jest w stanie wydrukować klocki LEGO?” To pytanie słyszymy często od osób rozważających zakup drukarki 3D i szukających dla nich zastosowania. Nic dziwnego – LEGO wzmaga kreatywność, myślenie techniczne i jest popularne zarówno wśród dzieci, jak i dorosłych. Ale czy faktycznie możemy wydrukować klocki pasujące do LEGO na drukarce 3D? Odpowiedź prawdopodobnie Cię nie zaskoczy… Oczywiście, że możemy. Nie jest to jednak tak proste, jak mogłoby się wydawać, więc pozwól, że pokażemy Ci, jak to zrobić!

Zanim jednak przejdziemy do dokładnych instrukcji i rozważań nad materiałami oraz konfiguracją drukarki, podsumujmy kilka faktów na temat klocków kompatybilnych z LEGO.

Jesteśmy pewni, że chcesz wiedzieć, ile będzie kosztować wydrukowanie klocków w porównaniu do oryginalnych, wytwarzanych w technologii wtrysku ciśnieniowego. Nie ma jednoznacznej odpowiedzi – wydrukowanie pojedynczego klocka będzie raczej proste i tanie, ale musimy uwzględnić również czas potrzebny na obróbkę gotowego wydruku.

Mamy dobry przykład: załóżmy, że potrzebujesz 20 szt. klocków o wymiarach 1×8. Możesz je kupić w oficjalnym sklepie LEGO. 20 sztuk da sumę 26 zł bez kosztów wysyłki [w momencie tłumaczenia artykułu koszt wysyłki wynosił 32 zł dla takiego zamówienia]. Jeśli zdecydujesz się na drukowanie klocków przy użyciu naszej Original Prusa i3 MK3S z filamentu Prusament PLA galaxy silver, zużyjesz około 80 gramów materiału, a drukowanie potrwa 13 godzin. Jeśli policzysz tylko koszt filamentu, to wyniesie mniej niż 10 zł. Nieźle, prawda? Jeśli jednak dodasz do tego wartość czasu potrzebnego na przygotowanie druku i obróbkę gotowych modeli (usunięcie brimu i być może wygładzanie acetonem, jeśli wydrukujesz je z ASA/ABS), okaże się, że finalny koszt jest dużo wyższy.

Kolejnym wyzwaniem jest dokładność. Oryginalne klocki LEGO są produkowane z ABS o gładkiej fakturze, a tolerancja wymiarowa to 10 mikrometrów lub mniej, dzięki technologii wtryskiwania ciśnieniowego. Jest to właściwie nieosiągalne dla drukarek 3D FFF. Jest jednak kilku ludzi, (np. io3dprint lub 3dprintingmentor), którzy próbują drukowania klocków LEGO z różnym efektem – potwierdza to, że wydrukować w 3D możemy prawie wszystko, nawet jeśli nie jest to tak proste, jak naciśnięcie jednego przycisku.

Przyjrzyjmy się kilku trickom, które pomogą Ci poradzić sobie z niższą dokładnością domowych drukarek, ale pamiętaj, że wydruki i tak nie wyjdą w takiej samej jakości, jak oryginalne klocki.

Druk 3D FFF

Druk 3D w technologii FFF nadaje się do drukowania klasycznych klocków w stylu LEGO lub LEGO Duplo. Tradycyjne klocki LEGO są troszkę trudniejsze do odtworzenia, ale jest to możliwe – potwierdziły to nasze eksperymenty z użyciem drukarek Original Prusa i3 MK3S. Generalnie musisz mieć w pamięci 2 zasady:

1) Druk 3D w technologii FFF jest mniej dokładny niż wtryskiwanie ciśnieniowe. Niektóre elementy mogą mieć problem ze złączeniem się, inne będą zbyt luźne. Twoje wydruki mogą nie pasować do siebie tak dobrze, jak oryginalne.

2) Osiągniesz lepsze rezultaty na dobrze utrzymanej i skalibrowanej drukarce 3D (każde 10 mikronów ma znaczenie). W szczególności kalibracja pierwszej warstwy jest kluczowa dla udanego wydruku.

Podczas naszych testów wydrukowaliśmy wiele części LEGO dostępnych za darmo na PrusaPrinters lub Thingiverse. Najlepsze rezultaty osiągnęliśmy przy elementach torów kolejowych kompatybilnych z serią LEGO City. Główną zaletą w przypadku tego typu modeli jest minimalna ilość łączeń w porównaniu do innych klocków. Dokładność w tym przypadku nie ma takiego znaczenia, ponieważ mamy do czynienia tylko z połączeniami pomiędzy odcinkami torów. W tym przypadku (i również innych) doskonale sprawdził się filament Prusament ASA, głównie ze względu na podobieństwo do ABSu, który jest używany do produkcji oryginalnych klocków LEGO.

Jednak większość modeli dostępnych w Internecie okazała się bezużyteczna, ze względu na bardzo małe tolerancje pomiędzy częściami lub ich całkowity brak. Autorzy stworzyli swoje modele w takich dokładnościach, jak oryginały, ale nie wzięli pod uwagę niższej dokładności drukarek 3D FFF. Najczęstszym problemem jest zbyt duża grubość ścianki, co uniemożliwia ułożenie dwóch klocków obok siebie.

Wyciągnęliśmy wnioski i zaprojektowaliśmy zestaw podstawowych elementów możliwych do wydrukowania na Original Prusa i3 MK3s. Klocki te mają cieńsze ścianki, więc nie musisz się martwić dopasowaniem do siebie – między klockami pozostanie jednak niewielka szpara. Dodatkowo, wszystkie powinny pasować zarówno do innych drukowanych elementów, jak i oryginalnych. Jak już wspomnieliśmy, wiele zależy od Twojej drukarki i wybranego filamentu. Znalezienie odpowiednich ustawień slicera i drukarki może zająć Ci chwilę.

Pamiętaj, że kluczowa jest odpowiednia kalibracja pierwszej warstwy. Nawet, jeśli już ją wykonasz, to dobrze jest podbić parametr kompensacja stopy słonia (Ustawienia Druku – Zaawansowane) do 0,4 mm i drukować klocek z brimem, ułożony spodnią (pustą) częścią na stole. Bez brimu ryzykujesz odklejeniem się wydruku od stołu ze względu na małą powierzchnię przylegania.

Obróbka wydruku i zalecane materiały

Po wydrukowaniu klocka, musisz usunąć brim. Powinno być możliwe oderwanie go ręką, ale jeśli pierwsza warstwa nie była prawidłowo skalibrowana, będziesz potrzebować noża. Warstwy tworzone na wydruku FFF mogą powodować problemy z przyczepianiem klocków do siebie. Aby zminimalizować te problemy, wydrukuj je z ASA lub ABS i wygładź przy pomocy oparów acetonu. Nie powinno trwać zbyt długo, ponieważ może spowodować powyginanie wydruku. Klocki wydrukowane z ASA lub ABS i wygładzone acetonem powinny dobrze pasować do oryginalnych elementów LEGO. Inaczej jest z PLA – jeśli połączysz takie wydruki z fabrycznymi, to ryzykujesz uszkodzeniem ich (przez tarcie), co sprawi, że nie będą potem dobrze do siebie pasować. Do naszych testów użyliśmy Prusamentu ASA, ze względu na jego zalety: ASA ma właściwości podobne do ABS (który jest używany do produkcji oryginalnych klocków LEGO), ale drukuje się znacznie łatwiej. Zapach jest dużo mniej wyczuwalny, materiał nie kurczy się tak bardzo i łatwiej go wygładzić oparami acetonu.

Co działa dobrze z drukarkami 3D FFF?

Pewnie zauważalne jest, że lubimy duże projekty 🙂 A ten artykuł nie jest wyjątkiem – tym razem użyliśmy Prusamentu i naszych drukarek 3D Original Prusa i3 MK3S do zbudowania makiety naszej siedziby, w której wytwarzamy i rozwijamy wszystkie nasze drukarki i filamenty. Użyliśmy tego projektu, aby pokazać, że uwalniając swoją wyobraźnię możesz stworzyć coś, co będzie miało dla Ciebie wartość osobistą i emocjonalną 🙂

Drukowanie klocków sprawdza się zazwyczaj w przypadku elementów, których LEGO już nie oferuje lub są bardzo drogie – takich, jak duże płytki konstrukcyjne. To, czy uda się wydrukować dane części zależy również od możliwości Twojej drukarki: generalnie nie zalecamy drukowania małych i delikatnych części (takich, jak np. figurki) na drukarkach FFF. To samo dotyczy malutkich klocków, jak np. płytka 1×1. Ich obróbka (usunięcie brimu itp.) zajmuje zbyt dużo czasu i jest dość trudna. W takim przypadku lepiej użyć drukarki SLA, jak np. nasza Original Prusa SL1. Skoro już jesteśmy przy drukarkach SLA…

LEGO drukowane na SLA

Drukarki SLA mają jedną, ogromną zaletę – ich dokładność jest bliska technologii wtryskiwania ciśnieniowego. Musimy jednak zmierzyć się z kolejnymi trudnościami. Jedną z nich jest dość duże tarcie między elementami z żywic. Sprawia to, że elementy trudno ze sobą połączyć, a następnie rozdzielić, ale również powoduje ich wyższe ścieranie, co sprawia, że łączenia się rozluźniają. Inną wadą jest wyższy koszt drukowanych elementów w porównaniu do FFF. Możemy jednak polecić drukarki 3D SLA do prototypowania specjalnych elementów, szczególnie tych, w których wymagana jest bardzo wysoka szczegółowość (np. niektóre figurki LEGO).

Nie zapominaj, że większość żywic SLA nie powinna być używana do przedmiotów, z którymi kontakt będą miały małe dzieci – przy nieodpowiednim myciu i utwardzaniu, żywice mogą powodować wysypki lub inne reakcje alergiczne skóry. Dotyczy to również dorosłych!

Prawdziwe użycie części kompatybilnych z LEGO

Druk 3D nadaje się generalnie do drukowania części specjalnych lub zamiennych, które powinny pasować do fabrycznych lub, w niektórych przypadkach, do tworzenia większych zestawów, ale zdecydowanie nie do produkcji masowej. Technologia druku nie zapewnia takiej dokładności produkcji jak wtryskiwanie. W dużych ilościach okaże się również, że koszt będzie wyższy (biorąc pod uwagę przygotowanie i obróbkę gotowych wydruków). Większość zdecyduje się prawdopodobnie na drukowanie części specjalnych, których brakuje w oryginalnych zestawach lub części zamiennych.

Musimy zaznaczyć, że drukowane klocki LEGO zazwyczaj są nieodpowiednie dla dzieci. Np. drukowane z PLA na Original Prusa i3 MK3S dobrze się łączą, ale wymagają więcej siły, której może brakować dziecku. Nie zapominajmy również o dbaniu o ich zdrowie – dzieci nie powinny, pod żadnym pozorem, wkładać drukowanych części do ust. Szczególnie żywice SLA mogą być toksyczne oraz mogą wywoływać wysypki lub reakcje alergiczne przy kontakcie ze skórą!

Wytwarzanie klocków kompatybilnych z LEGO zostało dodatkowo skomplikowane przez działania firmy LEGO, która niedawno wzięła na cel społeczności drukarskie i zmusiła do usunięcia modeli z Internetu. Na przykład, duże strony jak printabrick.com nie są już dostępne publicznie, a nam pozostała zaledwie garstka modeli, które pozostały w sieci lub tworzenie własnych – tak, jak to zrobiliśmy.

Podsumowanie

LEGO to bardzo popularne zestawy do kreatywnego budowania. Dzięki drukowi 3D mogą być uzupełnione o interesujące dodatki. Nie jest jednak tajemnicą, że nie zbudujesz ogromnego biznesu na drukowaniu klocków LEGO – głównie ze względu na koszt, dokładność druku i bezpieczeństwo dla zdrowia. Mimo to, możesz osiągnąć bardzo dobre rezultaty – nie pozwól problemom się zniechęcić i zbuduj dla siebie coś niesamowitego! A potem nie zapomnij podzielić się efektami. Jeśli chcesz zmierzyć się z czymś na prawdę dużym, spróbuj wydrukować nasz zestaw “Josef i fabryka drukarek”. Będziesz potrzebować “tylko” 1680 klocków, co daje około 847 godzin drukowania i 4976 g materiału.

Udanego drukowania!

BTW wszyscy tutaj kochamy LEGO! Jo dostał od jednego z naszych developerów ten niezwykły zestaw z oryginalnych klocków na swoje 30. urodziny 🙂