3D tiskárny na základě dat z vloženého digitálního modelu tisknou trojrozměrné předměty z umělé hmoty. Jako materiál v závislosti na technologii tisku používají polymerovou pryskyřici nebo plasty jako ABS, PLA a PET. Komerční 3D tiskárny přináší do domácností možnosti aditivní výroby, která byla donedávna možná pouze ve strojírenství, zdravotnictví, specializovaných pracovištích a laboratořích. Technologie 3D tisku se rychle zdokonaluje a trh se plní dostupnými produkty. Podle jakých parametrů 3D tiskárnu vybírat?
3D tiskárny na základě dat z vloženého digitálního modelu tisknou trojrozměrné předměty z umělé hmoty. Jako materiál v závislosti na technologii tisku používají polymerovou pryskyřici nebo plasty jako ABS, PLA a PET. Komerční 3D tiskárny přináší do domácností možnosti aditivní výroby, která byla donedávna možná pouze ve strojírenství, zdravotnictví, specializovaných pracovištích a laboratořích. Technologie 3D tisku se rychle zdokonaluje a trh se plní dostupnými produkty. Podle jakých parametrů 3D tiskárnu vybírat?
Samotný digitální 3D model si v programech typu CAD na počítači zvládne vytvořit jen málokdo. Všichni ostatní jsou poté odkázáni na volně přístupné či zpoplatněné knihovny již vytvořených modelů, které si sice neustále rozšiřují, avšak zajisté nepokryjí vše, co by se vám mohlo do domácnosti hodit.
3D tiskárny FDM (FFF)
FDM tiskárny (Fused Deposition Modeling) nebo FFF tiskárny (Fused Filament Fabrication) jsou v hobby odvětví tím nejrozšířenějším typem a jsou také vhodné pro úplné začátečníky. Vícemateriálové tiskárny dokáží zároveň tisknout i dočasné podpěry přinášející konstruktérům obrovskou tvarovou svobodu. Lze je nakonec snadno rozpustit či odlomit.
Taví strunu termoplastu (tzv. filament) navinutého na cívce a v tenkých vrstvách ho tryskou postupně nanáší na podložku. Tento princip umožňuje široký výběr materiálů. Nejčastěji se jedná o strunu ABS nebo PLA plastu, přičemž jejich průměr je buď 1,75 mm nebo 3 mm. Typická šířka trysky (extruderu) je pak 0,4 mm a výška je 0,2 mm.
Typ 3D tiskárny SLA zhmotňuje objekty tvrzením kapaliny za pomoci ultrazvukového laserového paprsku. Tato metoda se nazývá stereolitografie (odtud zkratka SLA). Materiálem je nejčastěji polymerová pryskyřice.
Tento princip 3D tisku je stále oblíbenější a to zejména pro větší přesnost, hladké povrchy a rychlejší proces výroby. Nevýhodou je však vyšší pořizovací cena tiskárny i materiálu. Nabídka světlocitlivých tekutých "UV resinů" se neustále rozšiřuje a dostupné jsou různé odstíny a průhlednosti. Většina pryskyřic se pak vyznačuje snadným dodatečným opracováním i barvením.
Čím větší je vnitřní prostor 3D tiskárny, tím větší objekty můžete vytisknout. Rozměry bývají udávány v centimetrech nebo v palcích, kdy X a Y jsou rozměry podložky a Z je výška tiskového prostoru. Pokud plánujete vyrábět rozměrné objekty, nesledujte jenom velikost tiskové plochy, ale i celkovou kvalitu, která se s přibývajícími centimetry zhoršuje. Všeobecně platí, že menší výrobky z 3D tisku jsou kvalitnější. Kvůli teplotním rozdílům mohou velkoplošné tiskárny své rozměrné výrobky deformovat.
Funkce vyhřívání podložky do určité míry eliminuje kroucení a deformaci objektů při tisku.
Počet tiskových hlav (trysek)
Základní 3D tiskárny pro běžné spotřebitele mají pouze jednu tiskovou hlavu. To je pro běžné domácí použití dostačující. Dostupné jsou také 3D tiskárny s více hlavami – každá pro jiný odstín nebo náplň s jinými fyzikálními vlastnostmi. Pokud tisknete technické součástky, na barvě obvykle příliš nezáleží, důležitý je spíše materiál. U dekoračních předmětů na barvě naopak záleží.
3D tiskárny s více hlavami bývají zpravidla dražší. Alternativou může být vytisknout každou část zvlášť a následně jednotlivé kusy slepit.
Průměr a materiál tiskových strun
Nejčastěji používané materiály při 3D tisku jsou struny PLA, ABS a PET. Nazývají se filamenty a liší se svojí pevností, ohebností, odolností a ekologickou odbouratelností. Rozdíly jsou také v teplotě, která musí být při tisku pro jejich tavení vyvinuta. Tyto materiály by měly podporovat všechny 3D tiskárny, pro jistotu však kompatibilitu zkontrolujte.
levný, mechanicky i teplotně odolný, při tavení vznikají škodlivé výpary, při chladnutí zmenšuje objem = možná deformace, vyhřívaná podložka je nutností
jeden z nejtvrdších materiálů, obtížné tavení, složitý a pomalý tisk
Jeden kilogram levnějšího PLA či ABS můžete koupit i za méně než 300 Kč. Vytisknutí malého předmětu vás pak vyjde v přepočtu řádově na desítky Kč, větší předměty stojí kolem 50 až 200 Kč. Nutné je však počítat i s dalšími náklady, jako je spotřeba energie a čas pro nakreslení návrhu nebo nutnost jeho zakoupení.
Specifikace 3D tisku
Souřadnicový systém
3D tiskárny využívají čtyř různých systémů, které mají ovlivňují pohyb hlavy a podložky tiskárny. Navzájem se liší principem fungování, ale i efektivitou:
Kartézský – nejpoužívanější, osy X, Y, Z, hlava se pohybuje vertikálně a podložka horizontálně, vhodné pro tisk menších modelů.
Delta – osy X, Y, Z, tryska zavěšena na 3 ramena, vhodné pro tisk úzkých a vysokých objektů, vyšší rychlost, vyšší cena.
Polar – dvě osy pro pohyb hlavy a podložky, snadné sestavení, obtížné ovládání, vhodné pro vázovité tvary.
Scara – dvě robotická nebo jedno kloubové rameno ovládající extruder, snadné sestavení, značný potenciál do budoucna, vysoká cena.
Rychlost tisku
Čím tenčí vrstvy tiskárna nanáší, tím více pohybů musí hlava vykonat. Přímou úměrou ke kvalitě a rozměrům tak narůstá čas nutný ke zhotovení výtisku. Rychlost tisku je u 3D tiskáren udávána v milimetrech za sekundu, přičemž nejrychlejší FMD dokáží vyprodukovat [kolem 200 mm/s[(https://3d-tiskarny.heureka.cz/f:33043:131544/). I poloviční hodnotu 100 mm/s však lze považovat za naprosto dostačující.
Jedná se však o maximum a pravděpodobně budete chtít tisknout pomaleji, protože s vyšší rychlostí tisku klesá jeho kvalita. Tisk většího objektu ve vysoké kvalitě může trvat klidně i celý den.
Kvalita tisku
Pokud u 3D tiskáren hovoříme o kvalitě tisku, sledujeme především parametr tloušťky vrstvy. Zde platí, že čím jsou vrstvy tenčí, tím méně jsou na výsledném výtisku viditelné rýhy. Lidský mozek je schopen rozeznat vrstvy o výšce do 0,05 mm. Menší hodnoty vnímá již jako hladkou plochu. Velký vliv na kvalitu, manuální i tepelnou odolnost a životnost výsledného výrobku má i materiál. Při každém 3D tisku je třeba dopředu promyslet, jak bude výsledek využívaný a podle toho materiál zvolit. U tiskáren s kartézským pohonem je kvalita závislá také na přesnosti daného motoru.
Dorazí tiskárna složená a připravená rovnou k tisku?
Na výběr máte buď levnější komplety v nesloženém stavu, u kterých je ale vyžadována alespoň základní znalost a trpělivost, nebo již sestavené 3D tiskárny, které můžete začít ihned po rozbalení zapojit a používat.
Je lepší otevřená, nebo uzavřená 3D tiskárna?
Uzavřená konstrukce má kolem tiskového prostoru ochranný box, díky němuž není možné tisk narušit ani znehodnotit. Obvykle jsou stěny boxu zhotoveny z průhledného materiálu, přesto mírně výhled zhoršují.
Otevřené nejsou vhodné do prašného prostředí, ale umožňují snadnější úpravy a lepší manipulaci s náhradními díly.
