Доступная 3D печать для науки, образования и ус... Александр Кузнецов

61 использовать, изменять, улучшать и распространять в исходной или изменённой форме.
Программное обеспечение с открытым исходным кодом — самый известный пример развития открытых источников, его часто сравнивают с пользовательским контентом.
Лицензирование
Лицензии на открытые источники определяют права и ограничения, которым должен следовать лицензедатель для использования, изменения и дальнейшего распространения открытого программного или аппаратного обеспечения.
Универсальная общественная лицензия GNU (GNU GPL)
5
– самая распространённая лицензия для открытых источников. Самое известное ПО под этой лицензией – ядро Linux. В действительности под GPL вышло большинство программных модулей, вошедших в самые известные дистрибутивы Linux. Её широкая привлекательность в сообществе open source основана на том, что GPL относится к той категории лицензий для ПО с открытым исходным кодом, которая обязывает при распространении данного ПО в оригинальном или изменённом виде наделять его теми же условиями лицензионного соглашения, под которыми оно было получено. Таким образом, предоставляя право на использование, изменение и дальнейшее распространение программы, лицензия GPL требует от сторон расширить прописанные в ней права и условия на всех будущих пользователей программы.
Лицензия Creative Commons (CC)
6
используется в том случае, если автор хочет дать людям право делиться его работой, использовать её или даже пристраивать к своим собственным наработкам. Creative Commons предоставляет автору гибкие условия (к примеру, можно разрешить только некоммерческое использование своей работы) и защищает тех, кто распространяет авторскую работу, так что им не приходится волноваться о нарушении авторских прав до тех пор, пока они придерживаются указанных автором условий. Есть несколько видов лицензии CC, которые представляют собой разные комбинации условий распространения.
(Прим. ред. – В статье Википедии https://ru.wikipedia.org/wiki/Creative_Commons про эту лицензию обсуждаются варианты перевода, и упоминается что ни один из вариантов в нашей стране не прижился, поэтому читаем просто «криэ йтив ка мэнс»)
Открытое программное обеспечение в 3D-печати на примере
ReplicatorG
ReplicatorG
7
– простая программа 3D печати с открытым исходным кодом. Это – программное обеспечение может быть использовано на принтерах MakerBot Replicator, Thing-O-
Matic, CupCake CNC, RepRap, или универсальном станке с ЧПУ (СNС). Программа способна обработать G-код или STL-файл; является кроссплатформенной (работает с Mac, Windows и
Linux); легка в установке; в основе лежат знакомые среды разработки Arduino и Processing.
ReplicatorG используется тысячами пользователей 3D принтеров MakerBot.

62
Интерфейс ReplicatorG частично позаимствован у Arduino
Благодаря открытой лицензии, ReplicatorG основывается на Arduino GUI (Graphical user interface) и предлагает простой в пользовании интерфейс для управления и работы RepRap- совместимых машин. Он подпадает под действие GNU GPL версии 2. Во вступительной части лицензии говорится:
Говоря о свободном программном обеспечении, мы имеем в виду именно свободу, а не
безвозмездность. Наша универсальная общественная лицензия разработана, чтобы
гарантировать вам право распространять копии свободного программного обеспечения (в
том числе за деньги, если есть такое желание), получать исходный код, вносить
изменения в программное обеспечение и использовать его части в новых свободных
программах, а также право знать, что у вас есть все эти возможности.
Чтобы защитить ваши права, нам приходится ввести ограничения, запрещающие кому бы
то ни было лишать вас этих прав или просить вас отказаться от них. Эти ограничения
налагают на вас определенные обязательства в том случае, если вы распространяете
копии программного обеспечения или изменяете его.
Например, если вы распространяете копии такой программы, будь то платно или
бесплатно, вы обязаны передать новым пользователям все права, которыми сами
обладаете. И убедиться, что они тоже, как и вы, получат исходный код или будут иметь
возможность его получить. Вы также должны ознакомить их с данными условиями,
чтобы они знали свои права.

63
Открытое аппаратное обеспечение
Понятие открытое аппаратное обеспечение (Open Source Hardware)
8
относится к компьютерам и электронным устройствам, разработанным по тому же принципу, что и открытое программное обеспечение. Открытое аппаратное обеспечение – часть культуры открытых источников, которая переносит идею открытых источников в другие области, отличные от программного обеспечения. Это понятие начали использовалось для того, чтобы применить идею свободного доступа к информации в области разработки аппаратных средств, например, в отношении схем, перечней материалов и конфигураций печатной платы (часто для управления такими устройствами также используется открытое программное обеспечение). В дополнение к существующим лицензиям на ПО были предложены несколько новых, составленных с учётом специфики разработки оборудования. Один из примеров – лицензия на платы Baloon
9
. Лицензия даёт каждому право производить, продавать и распространять платы Baloon в неизменном виде или с какими-нибудь дополнениями и требовать за них любую цену.
Arduino
Самый известный пример открытого аппаратного обеспечения – это плата Arduino
10
Arduino – детище международной группы из пяти инженеров: Массимо Банци и Джанлуки
Мартино из Италии, Давида Картьеллеса Испании, а также Дэвида Меллиса и Тома Айго из
США. Arduino была разработана Иврейским институтом интерактивного дизайна (Interactive
Design Institute Ivrea – IDII) в Италии, чтобы помочь студентам создавать прототипы объектов, способных реагировать на входные сигналы.
Аппаратные средства Arduino полностью открыты (по лицензии CC), включая файлы разработки и спецификации, а также программы контроля (под GPL) и документацию (также под
CC). Единственное, что не свободно в Arduino – это само название, которое является торговой маркой.
Плата Arduino, как видно на изображении слева, состоит из 8- битного микроконтроллера
Atmel
AVR с дополнительными компонентами, облегчающими программирование и внедрение в другие схемы.
Важный элемент
Arduino – это стандартизированные разъёмы, которые позволяют подключать к плате центрального процессора сменные модули расширения – так называемые шилды.
Одни шилды связываются с платой
Плата Arduino

64
Arduino напрямую через контакты разъёмов, другие могут получить индивидуальный адрес через последовательную шину I²C, что позволяет воткнуть в плату сразу несколько шилды и работать со всеми ними одновременно. Официальный Arduino использует микроконтроллеры серии megaAVR, а именно ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, ATmega2560.
В аналогах Arduino используются и другие процессоры. Большинство плат содержат линейный регулятор на 5 В и кварцевый генератор на 16 МГц (в некоторых вариантах керамический резонатор), но некоторые устройства, такие как LilyPad, работают на 8 МГц и обходятся без встроенного стабилизатора напряжения благодаря определённым ограничениям форм-фактора. При этом на микроконтроллере Arduino предустановлен загрузчик, благодаря чему загрузка программ на чип флэш-памяти проходит проще, чем на других устройствах, требующих для себя внешнего программатора.
Открытые аппаратные средства и 3D-печать
Открытость Arduino означает, что эту микроконтроллерную плату можно найти во множестве устройств со свободными аппаратными средствами, включая 3D-принтеры.
Самый популярный сейчас (в 2013 году) настольный 3D-принтер — это оригинальный проект с открытыми источниками, основанный на принтере RepRap – Replicator фирмы MakerBot.
В отличие от некоммерческого проекта RepRap, MakerBot (дата выхода – январь 2012 г.) не стремится к разработке самореплицирующегося принтера. Вместо этого технически усовершенствованный 3D-принтер получил в два с лишним раза больше пространства для печати, двойной экструдер, позволяющий создавать двухцветные модели, и дополнительную электронику, в том числе ЖК-дисплей и панель управления для прямого взаимодействия с пользователем без подключения к ПК. Replicator продаётся только в собранном виде. В сентябре
2012 года Makerbot Industries представила Replicator 2.
В новой версии 3D-принтера снова увеличилось пространство для печати, а ещё теперь он печатает слоями толщиной в 100 микрон. Двойного экструдера больше нет, но дополнительная электроника, ЖК-дисплей и панель управления остались теми же, что и у исходного Replicator.
Встроенное ПО, программы рабочего стола и форматы файлов были в этой версии изменены для поддержки дополнительной точности и размера. В отличие от предыдущих моделей, Replicator 2 может печатать только полилактидом (ПЛА) и не включает в себя нагревательную платформу, специальный экструдер и настройки высокой температуры, необходимые для АБС-пластика.
Replicator 2 продаётся только в собранном виде. Примерно в сентябре 2012 года компания заявила, что в новом Replicator 2 они «не будут делиться разработками аппаратной части и графического пользовательского интерфейса»
11
. Отход от модели открытых аппаратных средств вызвал критику части сообщества, включая соучредителя, а теперь бывшего сотрудника Закари
Смита. Такое решение MakerBot объяснили реакцией на появление почти полного клона
Replicator, названного Tangibot. MakerBot не стал полностью проприетарным (сохраняющим за собой монополию на использование, копирование и модификацию), поскольку исходники первого Replicator всё ещё открыты.

65
Общедоступное онлайн-хранилище MakerBot Thingiverse и сообщество хакеров остаются свободными и открытыми, в отличие от других розничных онлайн-магазинов для проектов 3D- печати.
Принтер LulzBot АО-100 12
от Aleph Objects был первым устройством, которое успешно прошло аттестацию «Respects Your Freedom» (англ. «Уважает вашу свободу») Фонда свободного программного обеспечения
13
. Эта программа аттестации аппаратных средств поощряет создание и продажу аппаратного обеспечения, которое не ограничивает вашу свободу, не вмешивается в личную жизнь и даёт гарантию того, что вы контролируете данное устройство.
Aleph Objects была создана с мыслью, что люди должны свободно пользоваться устройствами, учиться на них, улучшать их и делиться своими улучшениями и новшествами с сообществом. Все их принтеры поставляются со схемами аппаратных средств, программным обеспечением и документацией под свободными лицензиями. Вы получаете всё: исходный код, документацию со схемами и спецификациями — всё, что нужно для контроля, наладки, ремонта и совершенствования любого аспекта работы принтера.
Ссылки
1.
Jeremy Rifkin, The Third Industrial Revolution: How lateral Power is Transforming Energy, the
Economy, and World, Palgrave Macmillan, 2011 2.
Chris Anderson, Makers: The New Industrial Revolution, Crown Business, 2012 3.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Открытое_программное_обеспечение
4.
https://www.opensource.org/docs/definition.php
5.
https://www.gnu.org/licenses/gpl.html
6.
https://creativecommons.org/licenses/
7.
https://replicat.org/
8.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Открытое_аппаратное_обеспечение
9.
https://www.balloonboard.org/licence.html
10.
https://www.arduino.cc
11.
https://www.makerbot.com/blog/2012/09/24/lets-try-that-again/
12.
https://www.lulzbot.com/company
13.
https://www.fsf.org/resources/hw/endorsement/respects-your-freedom
Переводчики: aks_id, alex_itz, Woolpit

66
Plug and play, наборы для сборки и готовые
3D принтеры
Гая Фьор
Отдел научных публикаций
Международный центр теоретической физки Абдуса Салама, Триесте, Италия
сайт 32b.it
gfiorfior@gmail.com
На момент написания этой книги (апрель 2013 г.) производители дешёвых 3D-принтеров заполонили рынок несметным количеством товаров — буквально сотнями моделей разной функциональности и цены.
Определив, какая из них больше подходит для наших нужд, во многих случаях мы снова окажемся перед выбором: купить принтер полностью собранным или в виде набора для сборки, т.е. комплекта из двигателей, осей, приводов, гаек, болтов и других аппаратных средств с более или менее подробными инструкциями для монтажа всего этого в (будем надеяться) функционирующее устройство.
На рынке есть и третий тип дешёвых 3D-принтеров, который называется «Plug’n'play» (англ.
«Подключил и работай»). Метка Plug’n'play раньше стояла только на очень дорогом
«профессиональном» оборудовании, а сейчас появилась и в дешёвом сегменте, на 3D- принтерах стоимостью меньше 1000€. Такие принтеры обычно выглядят более усовершенствованными, они сконструированы так, чтобы свести к минимуму возможность ошибки пользователя... но вместе с тем и его свободу. Интерес к 3D-печати так велик, что многие проекты на Kickstarter
1
и Indiegogo
2
(т.е. общественно финансируемые проекты, размещённые на двух очень популярных веб- сайтах), каким-либо образом связанные с этой темой, собирают гораздо больше денег, чем хотели. 3D-принтер RoBo (410€) получил 1300% от запланированной суммы
3
. Его описали как
«3D-принтер с открытыми исходниками, которым можно пользоваться независимо от
Набор для сборки и полностью собранный
CB-printer

67 уровня знаний и навыков», «простой в использовании, лёгкий в сборке».
Cubify рекламирует
4
свой принтер Cube (1080€) так: «Простота plug and play: оценен
журналом MAKE как "самый простой в использовании" и "самый надёжный" 3D-принтер. Прямо
из коробки — вы можете сразу начать настройку Cube. Просто включите его и вперёд.
Единственный 3D-принтер, признанный безопасным для домашнего использования взрослыми и
детьми».
Up! PP3DP (Up! Mini 709€, Up! Plus 1183€) заявляет
5
:«В основе Up! Mini — простота
традиционного струйного принтера. У него всегда готовая к работе печатающая головка,
выдвижная печатная платформа и пристёгивающаяся бобина с материалом. У вас есть всё,
чтобы приступить к реализации своих великих замыслов в практичных трёхмерных моделях из
прочного АБС+-пластика».
Обратная сторона решений plug and play — ограниченные возможности изменения параметров печати объекта. На таких принтерах часто стоит фирменный софт, который делает их использование проще за счёт сокращения настраиваемых параметров. Например, клиентское ПО
Cubify
6
регулирует заводской настройкой толщину слоя, скорость печати и расходные материал.
И хотя эти значения могут быть идеальными для печати объектов, представленных на фирменном сайте, они выступят ограничениями, как только пользователь перейдёт от первых простых примеров к чему-то более сложному.
Некоторые принтеры типа plug-and-play работают только с фирменными картриджами пластиковой нити, которые гораздо дороже обычных бобин и предлагают на выбор намного меньше цветов.
Если не принимать во внимание принтеры типа plug-and-play (что я советую сделать, если вы видите в 3D-печати нечто большее, чем просто модное веяние), ассортимент устройств всё равно остаётся широким, к тому же у многих производителей можно выбрать между готовым принтером и набором для сборки.
В чём их главные отличия?
Цена
Очевидно, что готовый принтер будет стоить дороже, чем набор для сборки, уже просто потому, что сборка требует трудовых затрат.
Разница в цене может быть огромной. Судя по найденным нами примерам — от 13% до 42% для смонтированной и калиброванной версии. Купив набор для сборки, вы сэкономите приличную сумму денег.

68
Сравнение цен на готовые 3D-принтеры и наборы для сборки.
Цены взяты с сайтов производителей в апреле 2013 года.
Но дело не только в экономии пары сотен долларов. Сборка своего собственного принтера даст возможность глубже понять принцип его работы. Это пригодится нам, когда мы (рано или поздно) не сможем получить от него то, что хотим. К тому же даже превосходно работающие принтеры нуждаются в регулярных калибровках: возможно, потребуется подтянуть ремни или выровнять печатную платформу, чтобы объект надёжно держался на её поверхности и печать не искажалась.
Плюс множество настроек, которые придётся делать ещё чаще: потребуется калибровка осей, засорится экструдер или возникнет необходимость отрегулировать проталкивающий нить механизм, чтобы подача стала более плавной.
Всё это и многое другое — обычные вещи
7
, которые могут случиться с принтерами любого класса, в том числе с теми, о которых заявляют: «...мы убираем барьеры на пути к 3D-печати, поставляя каждое устройство полностью собранным и готовым к печати прямо из коробки»
8
Покупка собранного и калиброванного принтера не защищает пользователей от этих проблем, потому что они в равной степени могут произойти как с полностью готовым принтером, так и с его версией DIY (Do-It-Yourself т.е. "Сделай сам"). Анализируя информацию на форумах, которые производители создают для поддержки своих пользовательских сообществ, вы наверняка найдёте многие проблемы (и успешные решения), возникающие в ходе

69 использования принтера, и получите более полное представление о том, что следует ожидать от этой покупки.
Время сборки и технические сложности
Наборы обычно продаются с уже припаянными электронными деталями, нужно «всего лишь» собрать механические части. Для некоторых наборов понадобятся ручные и электрические инструменты, а иногда и навыки пайки. Это может вызвать сложности или, по крайней мере, привести к покупке новых инструментов. В большинстве наборов точно указано, что нужно для сборки. Часто к ним прилагается несколько отвёрток, шестигранников или гаечных ключей нужного размера.
Пайка нагреваемой платформы принтера PortaBee
У первых компаний ещё было время на то, чтобы доработать схему монтажа и тем самым упростить использование устройства. Так, для сборки Ultimaker
9
(продаётся с мая 2011 г.) нужно всего два шестигранника (один из них уже есть в наборе) и разводной гаечный ключ. Для более нового CB-printer
10
(первые прототипы появились в августе 2012 г.) уже потребуется широкий набор инструментов, в том числе молоток, плоскогубцы, полный набор отвёрток,

70 шестигранников и гаечных ключей, клепальный молоток, напильник, клей… и фантазия, чтобы понять скудные инструкции.
Как правило, для полного монтажа принтера надо сделать много мелких действий, описание которых часто оказывается разбросанным по разным частям руководства по сборке. В хороших руководствах указывается примерное время, необходимое на каждый этап сборки, а пользователей просят присылать отзывы, чтобы уточнить описание. Как правило, на полную сборку уходит от 6 до 20 часов, в зависимости от сложности принтера и технических навыков.
Чтобы не прогадать, я рекомендую выделить на это дело целые выходные и учесть, что нужна большая чистая поверхность и полный порядок. Вам придётся монтировать огромное количество мелких деталей, и потеря важного компонента, с которым вдруг решит поиграть ваш кот, может привести к разочарованию во всей затее.

перейти в каталог файлов