Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Origens MakerBot: A Revolução será esguichada

[Nota do Editor: Esta é uma reimpressão de nossa história original de Becky Stern no Make: Volume 21, sobre a fundação da MakerBot Industries, que anunciou que foi comprada pela Stratasys, um player mundial em impressão 3D industrial.]

Três Cupcakes: Mayer, Smith e Pettis com suas impressoras 3D de código aberto.

“Este é o faroeste da impressão 3D”, explica Bre Pettis enquanto estamos dentro da chamada “Bot Cave”. Este espaço de armazenamento no centro de Brooklyn, NY, abriga a MakerBot Industries, uma startup de hardware de código aberto com a missão. de tornar o sonho da fabricação de desktops uma realidade para todas as pessoas do planeta. Mais hackerspace do que covil de super-heróis, a Bot Cave e suas prateleiras estão cheias de eletrônicos, materiais de embalagem e protótipos de máquinas. Algo sobre o lugar tem aquela sensação de um esconderijo secreto, mesmo que o veículo de super-heróis de alta tecnologia na garagem seja de uma velocidade única com guidão.

A empresa novata está no negócio de fazer impressoras 3D baseadas em kits. Também chamado de "prototipagem rápida" ou "fabbing", a impressão 3D é um termo genérico para descrever um grupo de tecnologias que são usadas para traduzir planos 3D virtuais em objetos reais. Ao contrário das fresadoras controladas por computador, que começam com um bloco de material e o transformam em uma forma final, a impressão 3D envolve a criação de camadas de material.

Este processo aditivo é comumente alcançado de duas maneiras: leito de pó ou extrusão. No método do leito de pó, uma cabeça de ferramenta deposita um aglutinante seletivamente através de um leito de material de construção em pó, depois abaixa o leito e varre outra camada de pó solto. Este processo repete-se até que o objecto esteja completo, altura em que pode ser levantado do recipiente de pó solto e retirado com pó. No método de extrusão, a cabeça de ferramenta deposita um filamento fino de material amolecido pelo calor (geralmente de plástico ABS) em camadas que endurecem enquanto esfriam, formando um objeto acabado.

Amostras da saída do CupCake, disponível em creme e preto.

Zach "Hoeken" Smith, Adam Mayer e Bre Pettis fundaram a MakerBot Industries há menos de um ano. Todos os três homens, que se conheceram no Brooklyn hackerspace NYC Resistor, têm estado ativos na comunidade DIY nos últimos cinco anos (Pettis produziu vídeos para a MAKE nos anos anteriores). O primeiro protótipo do CupCake CNC, a principal máquina de impressão 3D da MakerBot, foi concluído a tempo de ser levado à conferência de música, cinema e tecnologia SXSW em março de 2009.

Pettis passou o fim de semana imprimindo copos de plástico e, graças a muita imprensa positiva e entusiasmo na comunidade de bricolagem on-line, em meados de abril, os três enviaram o primeiro lote de 20 máquinas para as mãos ansiosas dos primeiros adeptos.

Hoeken, Mayer e Pettis deixaram seus empregos e viviam de poupança nos primeiros dez meses da operação. Os amigos Adrian Bowyer (da RepRap Research Foundation) e Jakob Lodwick (fundador do Vimeo) forneceram capital semente e, desde então, o negócio cresceu de forma constante. No final do ano, o tamanho do lote aumentou de 20 para 150 máquinas, com um lote sendo enviado aproximadamente todos os meses. O kit básico é vendido por US $ 750.

A tecnologia por trás do Cup CNC é semelhante ao RepRap, a primeira impressora 3D de código aberto, que foi projetada especificamente para poder replicar suas próprias peças. O CupCake usa a placa-mãe RepRap, projetada por Smith, 26 anos. Ele usa sua própria plataforma microcontroladora Sanguino, ela própria um derivado compatível do Arduino.

Durante o estágio de projeto da máquina, Smith, Mayer, 35, e Pettis, 37, prototiparam peças para o CupCake no cortador a laser da Resistor de NYC. Eles trabalharam o tempo todo, estabelecendo um design no final do segundo caso de macarrão.

Ao contrário do RepRap, cuja cabeça de ferramenta se move ao redor de depositar plástico em uma plataforma estacionária, a extrusora CupCake apenas se move para cima e para baixo. A plataforma de construção quadrada de 10cm move-se lateralmente para espalhar o filamento de plástico extrudido ao longo da forma da camada a ser impressa.

Ter uma cabeça de ferramenta estacionária minimiza os requisitos de potência e tamanho, tornando o CupCake CNC significativamente mais leve que o RepRap. E são os pulos e barrancos menores que os protótipos de estilo "mainframe" - tão portáteis que as pessoas trazem para as festas. O Cupcake relincha e ronca enquanto imprime. Observar a máquina - iluminada internamente com LEDs para um efeito dramático - é como sentar em volta de uma fogueira.

MakerBot envia a máquina como um kit que inclui motores, polias, placas de circuito e contraplacado cortado a laser, o que significa que você mesmo o constrói. Eles aceitam encomendas e enviam máquinas em lotes. À medida que os proprietários de lotes anteriores criam e usam suas máquinas, eles fazem sugestões e aprimoram o design da máquina. Essas melhorias são implementadas em lotes futuros e são disponibilizadas para usuários atuais como uma atualização.

Enquanto os primeiros lotes exigiam a tediosa tarefa de soldar muitos ICs de montagem em superfície à placa-mãe, os últimos CupCakes foram enviados com componentes eletrônicos completamente montados, tirando muito do processo de montagem. A máquina se junta como mobília da Ikea; é montado com pouco mais que uma chave Allen.

O CupCake CNC é o primeiro de seu tipo em seu campo. Pettis confiantemente compara com os primeiros computadores pessoais como o Altair e o Apple I, citando o hardware hack-it-yourself e a base de usuários experientes de entusiastas. Onde antes ter algo envolvido exigia o uso de grandes máquinas no estilo mainframe, instaladas em instalações de pesquisa de acesso restrito, a construção de um CNC do CupCake move o mainframe para o seu desktop.

Os tipos de itens que o CupCake CNC pode fazer são semelhantes aos de uma impressora 3D tradicional, mas o paradigma é completamente diferente. O nível de envolvimento do usuário com as porcas e parafusos da tecnologia é muito mais profundo e o custo é muito menor.

Os operadores da MakerBot se comunicam através de grupos no Google e no Flickr, e contam uns com os outros para resolver problemas e ajudar a manter suas máquinas funcionando sem problemas. Essa rede de suporte distribuído significa menos suporte ao cliente para os três fundadores manterem - embora eles admitam responder muitas horas de emails de suporte diariamente.

Um projeto paralelo, o Thingiverse, está ajudando a comunidade MakerBot a prosperar. Lançado por Smith e Pettis no verão de 2008 como um site para compartilhar arquivos-fonte de cortadores a laser, o Thingiverse foi facilmente expandido para compartilhar arquivos 3D também. O design do site incentiva o mesmo processo iterativo usado para projetar o CupCake em primeiro lugar.

O Thingiverse permite que os usuários criem uma página para uma "coisa", que contém planos legíveis por máquina para cortar ou imprimir, imagens ou renderizações da coisa e instruções para criar a sua própria. Os usuários podem, então, postar suas próprias versões da coisa, ou até mesmo fazer melhorias e liberar uma coisa derivada, que está ligada ao original.

Usuários de longe podem compartilhar modelos para impressão. Por exemplo, o usuário Zaggo em Offenberg, na Alemanha, postou um modelo de apito e, meia hora depois, os usuários em Nova York seguraram o objeto recém-impresso nas mãos, logo depois do 'Bot'. As discussões ocorrem na página de cada objeto sobre a técnica de montagem ou revisões futuras. Como os problemas são resolvidos coletiva e publicamente, a comunidade se beneficia.

Diferentes versões do kit CNC CupCake estão disponíveis para atender às necessidades de pessoas que já possuem alguns dos componentes disponíveis. Se você já tem acesso a um cortador a laser ou a uma ferramenta CNC, é possível pegar um kit que venha sem as partes do corpo cortadas a laser ou comprar apenas a extrusora. A modularidade da máquina e seus planos abertos a tornam atraente para os que são desligados por tecnologias “black box” hostis aos hackers.

A modelagem de código aberto para impressão 3D também está em desenvolvimento. Nos círculos de hackers, as plataformas de modelagem 3D padrão (de código fechado, caras), como Maya e SolidWorks, estão lentamente perdendo terreno para abrir pacotes gratuitos, como o Art of Illusion e o Blender.

Independentemente de como eles criam seus modelos, no entanto, a maioria dos usuários do CupCake usa o Skeinforge (um script Python desajeitado, mas livre) para dividir o objeto virtual em um conjunto de instruções em camadas para a extrusora de plástico e plataforma móvel. No entanto, outro pacote de código aberto, ReplicatorG, é usado para enviar essas instruções para a máquina para impressão.

É possível contornar os grandes pacotes de software de modelagem 3D criando scripts totalmente a partir de regras matemáticas. Esses scripts ou objetos “parametrizados” podem surgir de duas maneiras: um script gera um arquivo STL (o formato de transmissão de dados padrão) para ser fatiado da mesma maneira que um modelo padrão, ou gera o código G para controlar a cabeça de ferramenta.

A lista de melhorias planejadas para o CupCake CNC é longa e emocionante. O que você pode imprimir atualmente é limitado devido à falta de material de suporte para impressão. As impressoras comerciais à base de extrusão têm duas extrusoras: uma para o plástico principal e outra para o material de suporte, que é depositada onde necessário para dar à extrusora principal um local para colocar plástico que possa cobrir uma camada anterior. A implementação de material de suporte é uma alta prioridade para a MakerBot, mas também é um grande desafio.

Quando eles estavam se preparando para a Consumer Electronics Show deste mês, os três esperavam revelar melhorias eletrônicas como uma nova placa-mãe Arduino Mega, suporte USB integrado e novos motores microstepping para controle de movimento mais refinado.

Outros membros da comunidade criadora estão se envolvendo também. Charles Pax, um membro do Resistor de Nova York, está trabalhando em idéias para uma esteira transportadora para transportar objetos acabados para longe da área de construção do CupCake para ajudar a automatizar o processo de impressão.

"Eu quero uma fábrica de desktop", ele diz, "mas eu não quero ter que ser um operário de fábrica".

Mas as metas da MakerBot não param no CupCake. Planos já estão em andamento para um scanner 3D de mesa, que seria emparelhado com a impressora CupCake CNC para criar a combinação lavadora / secadora de fabricação DIY.

Eles também estão trabalhando para imprimir em PLA, um plástico biodegradável à base de milho. A peça de resistência, no entanto, é uma extrusora que usa cobertura de bolo em vez de plástico. O protótipo do Frostruder está atualmente em sua segunda revisão; os dias de geada cupcake CNC estão chegando em breve.

Ação

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