A projekt célja: egy háromfunkciós hibrid gyártócella létrehozása, amely egyetlen gépen belül képes CNC marásra, olvasztott fém (ón) lerakásra és hagyományos FDM 3D nyomtatásra. A rendszer ötvözi a szubtraktív gyártást (anyag leválasztása marással) és az additív gyártást (anyag hozzáadása ónöntéssel), így dekoratív fémberakásos fa munkadarabok állíthatók elő automatizáltan.

Kiindulási alap: Az iskolában régóta használaton kívül álló MakerBot Replicator 2X típusú, kettős extruderes asztali 3D nyomtató. A gép kész háromtengelyes (X–Y–Z) mozgatórendszerrel, léptetőmotorokkal és fűtött extruderrel rendelkezik – ezeket használják ki az új funkciókhoz.

Hardveres átalakítás: Az eredeti vezérlőelektronikát lecserélték egy BTT SKR 1.4 Turbo vezérlőlapra, amely a nyílt forráskódú Marlin 2.x firmware-t futtatja. A két gyári extruderből az egyiket (E1) eltávolították, és a helyére egy 500 W-os, 40 V-os DC kefe nélküli marómotort szereltek egyedi tartókonzolon (először resin nyomtatott prototípus, majd forgácsolt alumínium végleges darab). A másik extruder (E0) eredeti fűtőblokkjával és 0,8 mm-es fúvókájával maradt, ez olvasztja meg és adagolja az ón huzalt a munkadarabra.

Munkafolyamat: (1) A marómotor bekapcsol, a gép a tervezett mintázat mentén vájatot mar a fába. (2) A marómotor kikapcsol, a gép a fejek közötti távolság kompenzálásával az extruder fúvókáját a vájat fölé állítja, és 250-300 °C-on megolvasztott ónt juttat a kimart barazdába. A két lépés koordinátái azonosak, a munkadarab végig a helyén marad, így illesztési hiba nem keletkezik. A megszilárdult ón mechanikusan záródik a barázda falához - ragasztó nem szükséges.

Szoftver (MakerCNC Studio): Saját fejlesztésű, böngészőben futó alkalmazás, amely telepítés nélkül vezérli a teljes folyamatot. Tartalmaz interaktív 2D pályatervezőt (rajzeszközök, SVG import), automatikus G-kód generátort külön a marási és öntési fázisra, 3D szerszámpálya-szimulátort a programfutás előzetes ellenőrzésére, biztonsági varázslókat (szintezés, szerszámbeállítás) és beépített mesterséges intelligencia alapú asszisztenst.

Eredmények: Az első proof of concept 2025 novemberében sikerült: négy köríves mintázatot martak fába és töltötték ki ónnal. A beadási határidőre elkészült az első olyan munkadarab, amelyen a teljes folyamat (marás + ónöntés) egyetlen automatizált menetben valósult meg. A motortartó konzol végleges, forgácsolt alumínium változata szintén elkészült.

Újszerűség: Ez az első eset, hogy fogyasztói 3D nyomtatót hibrid CNC-fémlerakó cellává alakítanak át. Különösen újszerű, hogy az ón lerakás az eredeti, módosítatlan FDM hotenden keresztül történik – a korai irodalomban javasolt komplex dugattyús vagy pneumatikus megoldások helyett. A MakerCNC Studio szoftver egyébként bármilyen Marlin-alapú CNC vagy 3D nyomtató vezérlésére is alkalmazható.

Hasznosítási területek: oktatás (CNC, additív gyártás, mechatronika demonstrációja egy gépen), dekoratív faintarzia automatizálása (bútor-, jelzés-, hangszeripar), gyors prototípuskészítés egyedi darabokhoz, valamint prototípus nyomtatott áramkörök (PCB) gyártása – a maró kimarhatja a vezetőpályákat a rézfóliás lemezből, majd az extruder ónbevonatot vihet fel a forrasztás megkönnyítésére.