Skanowanie i drukowanie 3D – czy dla każdego? Testujemy?

W jaki sposób przedstawić zarówno inżynierom i konstruktorom oraz przykładowo listonoszom czy księgowym, dokładność technologii skanowania i drukowania 3D, przy pomocy jednego tekstu? Z takim problemem postanowiliśmy się zmierzyć w naszym biurze. Idea była prosta, natomiast jej wykonanie niekoniecznie. O czym mowa?

Dzięki mediom zaobserwowaliśmy wzrost zainteresowania naszymi usługami z zakresu wytwarzania przyrostowego i digitalizacji przestrzennej (wariant dla konstruktorów i inżynierów) potocznie nazywanymi drukiem i skanowaniem 3D (opcja dla księgowej i listonosza). Wśród kilkudziesięciu maili, które dostajemy dziennie z zapytaniem o usługę, można znaleźć pytania dotyczące ceny, dokładności czy ograniczeń naszych maszyn. Taka skala zainteresowania technologiami 3D zainspirowała nas do wykonania pewnego rodzaju eksperymentu.

Wyzwanie

Każdy z nas wie czym jest płyta winylowa. Dla niektórych to wspomnienie z młodości, a aktualnie bardzo pożądany wyrób dla melomanów i kolekcjonerów. Postanowimy wykorzystać taki nośnik do naszego doświadczenia, które ma polegać na:

1. Nagraniu ścieżki dźwiękowej z płyty winylowej

2. Zeskanowaniu płyty przy użyciu skanera optycznego

3. Wydrukowaniu płyty na maszynach profesjonalnych

4. Nagraniu ścieżki dźwiękowej z płyty wydrukowanej

5. Porównaniu ścieżek dźwiękowych, aby każdy mógł „wysłuchać” dokładność technologii

Na tym etapie chcielibyśmy podkreślić, że w żaden sposób nie zamierzaliśmy kopiować płyt! Głównym celem było przedstawienie w sposób innowacyjny i przystępny dla każdego, możliwości nowych technologii.

Skoro zeskanowany i wydrukowany klucz od naszego samochodu służbowego był w stanie otworzyć samochód, to dlaczego nie spróbować odtworzyć płyty i jej zapisu.

Nie przez przypadek wybrałem płytę winylową o rozmiarze 7 cali, w kolorze czerwonym (niektóre skanery mają problem ze skanowaniem koloru czarnego) polskiego rapera O.S.T.R, zawierającą utwór „Wychowani w Polsce”. Liczyłem na to, że jak uda nam się wykonać taki projekt to będzie o nim głośno nie tylko w naszym kraju, ale i poza jego granicami, dlatego postanowiłem utożsamić się z tytułem singla zamieszczonego na tej „siódemce”.

Oczywiście wytworzenie winylu na drukarce 3D nie jest niczym nowym, projekt został urzeczywistniony przy tworzeniu wydrukowanego „vinylu” „Kurt Cobain Nirvana 3D printed”. We wspomnianym projekcie plik do druku został wykonany na podstawie ścieżki dźwiękowej, w naszym przypadku plikiem do druku miał być plik ze skanu w formacie *.STL, a wykonany model miał pokazać błędy pomiarowe urządzenia i wytwórcze maszyny.

Miało być tak pięknie, a wyszło?

Właściwie wyniku próby skanowanie można było się domyślać, ale warto sprawdzić doświadczalnie jakie są efekty. Chcieliśmy uzyskać skan płyty, który byłby od razu gotowy do wydruku i odtworzenia. Uzyskany obraz okazał się jednak niezdatny do wykorzystania. Tu zrodziło się pytanie dlaczego tak się stało? W tym momencie należy zwrócić uwagę na samą płytę gramofonową. Zapis dźwięku znajduje się w spiralnym rowku, który wypełniony jest mikroskopijnymi nierównościami, wprowadzającymi w ruch igłę gramofonu poruszającą się w obrębie obszaru rowka. Wyróżnia się dwie grupy płyt – normalnorowkowe o szerokości 120 lub 60 mikrometrów, a także mikrorowkowe o wielkości 55 i 25 mikrometrów.

To właśnie szerokość rowków stanowi główny problem dla skanera, gdyż maksymalna gęstość chmury generowana przez skaner jaki użyliśmy, to 625 punktów na mm2, co daje odległość między punktami wynoszącą 40 mikrometrów (czyli odległość pomiędzy zmierzonymi punktami jest większa niż szerokość rowka). Skaner 3D niestety nie pokazywał występujących nierówności, w związku z czym podawał mniej dokładny obraz, gubiąc najważniejszą część - miejsce zapisu dźwięku. Z ciekawości poddaliśmy naszą płytę badaniom pod mikroskopem skaningowym.

Na zdjęciach widzimy, że w miarę zbliżania się do środka winyla (ale wciąż pozostając w obszarze pasma zapisu dźwięku) maleje szerokość rowka. Co ciekawe występujące wartości są o wiele mniejsze, niż opisane powyżej, teoretyczne szerokości rowka. Teraz możemy jeszcze lepiej zrozumieć jak sporym problemem jest skanowanie tak małych obiektów przy pomocy skanera optycznego.

To nie koniec

Nie poddajemy się tak łatwo i szukamy narzędzi, które pozwolą uzyskać cyfrowy model płyty. Być może z pomocą przyjdzie tomografia komputerowa. O efektach naszych eksperymentów na pewno będziemy informować.

Marcin Wielkiewicz, Jakub Trzyna