Tlačiť v 3D nie je úplne nový nápad, no až teraz sa o ňom viac hovorí.
Tento spôsob vyhotovenia vecí je totiž dostupný aj pre domácich používateľov. Netvrdíme, že točená strojová zmrzlina je 3D tlač, no na podobnom princípe fungujú súčasné zariadenia. Ako je to s 3D tlačou a či je správny čas na kúpu zariadenia, sa dozviete v tomto článku.
Frézovacie nástroje fungujú na podobnom princípe, tu samozrejme potrebujete mať všetok materiál pripravený a obrábať ho dodatočne. Spôsobov ako tlačiť veci trojrozmerne je viac. Existuje litografický režim SLA, ktorý zatavoval tekuté materiály, SLS zase fungoval na nanášaní práškových materiálov a následnom zatavovaní laserom. Technológií je viac, v domácnosti však budete používať FDM – Fused Deposition Modeling. Teda nanášanie vlákna tuhého materiálu, ktoré sa roztaví a znova stuhne po vypustení z tryskovej dýzy (stretnete sa s pojmom extruder). A práve tomuto spôsobu sa budeme v článku venovať.
Využitie 3D tlače
Hovorí o tom, že 3D tlač má budúcnosť v špecializovaných súčiastkach a komponentoch. Nielen v oblasti strojárstva, keď vám chýba konkrétna súčiastka a nedá sa zohnať. Takto si ju vytlačíte sami, alebo podniky vyrobia operatívne na mieru presne to, čo potrebujú. Hovorí sa o komponentoch pre ľudské telo, či už ide o kĺbové preparáty, alebo napríklad časti k zabezpečeniu funkčnosti srdca atď. (toto ale naozaj nevytlačíte na tlačiarni za 300 eur). Vytlačiť môžete čokoľvek, čo umožňuje vaša tlačiareň, ale najmä to, čo je navrhnuté v nejakej 3D aplikácii a importované do softvéru na ovládanie tlačiarne. Správne, niekto tie modely musí najprv nakresliť, až potom si ich vy môžete vytlačiť. Otázkou býva aj rentabilnosť. Podniky si musia vyrátať, či sa im daná vec oplatí tlačiť alebo si ju nechajú vyrobiť vo väčšom množstve kusov. Domáci používateľ si tlačí veci zväčša pre radosť. Nechceme vás veľmi sklamať, ale radšej nepočítajte s tým, že si budete tlačiť vlastné Lego kocky. Je to síce možné, ale bude to finančne nákladný a zdĺhavý proces s neistým výsledkom.
Nezostaneme len pri malých veciach a hračkách. V Číne, Taliansku, ale aj iných krajinách už vytlačili celé domy. Tlačiareň je principiálne podobná, len je väčšia. Je to veľké rameno, ktoré vypúšťa materiál zmesi plastov a cementu. Vytlačenie jednoduchého bungalovu trvá 24 hodín. Cena okolo 35 000 eur, samozrejme líšiť sa bude veľkosťou domu a technickou náročnosťou. Je to len pre vašu predstavu, čo všetko sa dá. Využitie by sa našlo tam, kde je potrebné rýchlo vyrobiť obydlia, napríklad pri katastrofách.
Takisto sa dá tlačiť jedlo. Všetko, čo je vhodným materiálom na to, aby prešlo dýzou a zatuhlo. Napríklad čokoládové portréty ľudí alebo rôzne obrazce. Prakticky čokoľvek, čo umožní tento materiál.
Čo je 3D tlačiareň?
Vďaka technológii FDM sa dá tlačiť aj doma. Teda za cenu stoviek eur a nie tisícok ako v prípade SLA alebo SLS či ďalších spôsobov nanášania materiálu. Zariadenie sa dá kúpiť ako hotová vec alebo ako skladačka. Nemáte priveľmi na výber, ako si ho poskladať. Býva trochu lacnejšie a aj hlučnejšie. Je to preto lebo vo forme skladačky kupujete hlavne kostru tlačiarne. Teda nemá ochranný plastový kryt a následné odhlučnenie. Nám sa viac pozdáva 3D tlačiareň vo forme hotového produktu. Ak totiž nie ste kutil alebo veľký fanúšik a chcete na nej hlavne tlačiť a nie ju neustále nastavovať, je lepšie kúpiť práve niečo hotové.
Na tlač sa používa náplň, označovaná ako filament PLA (Polylactic Acid) alebo ABS (Acrylonitrile butadiene styrene) a je to vlastne niekoľko desiatok metrov dlhý kábel navinutý na kotúči. Ten z neho odviniete a vložíte do tryskovej hlavy na tlačiarni.
Odlišnosti a možnosti
Tlačiarne sa odlišujú viacerými parametrami. Hlavným bude to, aký veľký model na nej vytlačíte. Na rozdiel od bežnej tlačiarne je tu tretí rozmer. Väčšinou to býva štvorcová základňa a v niektorých prípadoch je výška zhodná so stranou základne. Vytlačíte teda rozmer napríklad s maximálnou veľkosťou 100 × 100 × 100 mm.
Následne sa líšia rýchlosťou tlače, jemnosťou (rozlíšením) a tiež počtom dýz. Na domáce použitie sa budete stretávať s výhradne jednou dýzou. Je to otázka ceny a čo to vlastne znamená? Budete môcť tlačiť len v jednej farbe. Teda v rovnakom čase. Ak si vymeníte náplň, môžete tlačiť v ďalšej farbe. Tu si treba dať pozor na to, čo od zariadenia očakávate, čo ste videli na internete alebo naživo a čo reálne za vašich 500 eur aj dostanete. Býva tu totiž diametrálny rozdiel.
Tlač len s jednou náplňou znamená vo výsledku len jednu farbu. Objekty, ktoré budete tlačiť sa následne dajú spojiť, napríklad dom, ak to návrh umožňuje. Vtedy použijete viac farieb filamentu postupne. Najlacnejšie modely nepodporujú tlač pohyblivých komponentov v jednom celku. Ak ste videli viacfarebné ozubené kolesá, ktoré navyše rotujú, išlo o tlačiareň s cenou v tisícoch eur.
Ako sa tlačí?
Dostávame sa k princípu tlače FDM. Možno ste videli tlač týmto spôsobom na internete alebo naživo a viete, že tlačová hlava sa pohybuje po preddefinovanej ploche. Tú definuje objekt. Prečo trvá tlač tak dlho? Je to ako by mal ploter nakresliť rastrový a nie vektorový obrázok. Postupuje sa po jednotlivých vrstvách. Takže čím vyšší objekt, tým bude tlač trvať dlhšie. Napríklad objekt domu bude mať najprv nanesené steny, a to postupne po celom obvode. Bude sa nanášať obdĺžnik alebo štvorec (podľa modelu) a postupne sa pôjde do výšky. Dom bude vo vnútri dutý, to výrazne urýchli tlač a ušetrí najmä materiál. Tu to funguje inak ako pri atramentovej tlači na papier. Otázkou teda bude, nie koľko mililitrov hmoty sa použije, ale koľko metrov sa použije. V závislosti od jednotlivých modelov sa dozviete aj spomínanú jemnosť, teda rozlíšenie. Čím vyššie rozlíšenie, tým je objekt hladší. Je to podstatný parameter, keďže sa tlačí po vrstvách.
O spracovanie 3D modelu pre účely tlače sa stará slic3r (www.slic3r.org). Je dostupný pre Windows, macOS a Linux. Je to softvér, ktorý potom navrhne to, ako sa bude objekt tlačiť a prípadne navrhne potrebné vzpery. Predstavte si, že tlačíte krídlo lietadla. Materiál PLA alebo ABS nestihne zaschnúť, minimálne vo výške a priamo počas nanášania. Potrebuje pár sekúnd a hlavne plochu, na ktorej sa chvíľu ustáli. Napríklad krídla by vám spadli skôr, ako by stuhli. Výsledkom by boli tenké vlásočnice vedúce z trupu lietadla. Nevýhodou je, že vzpery a podporné časti modelu budete musieť odstraňovať. Keďže dýzová tlačiareň použije na hlavný model aj podporné časti jeden materiál, bude rovnako pevný. Pri jeho odkrajovaní si treba dať pozor, aby ste si nepoškodili hlavný model.
Vyberáme konkrétny model
Poďme teraz na konkrétne modely. Trh je veľký a nájdete na ňom zástup desiatok lacnejších aj drahších modelov, líšiacich sa všetkými vyššie spomenutými parametrami.
Spomínali sme aj materiál označovaný ako filament. 1 kg plastovej struhy PLA s priemerom 1,75 mm kúpite za 20 eur. Môžete si kúpiť aj menšie balenie, napríklad 10 metrov do 3 eur. Máte na výber tak do 15 farieb a rôznych kombinácií materiálov s prímesami. Existujú napríklad aj krikľavé farby. Aký priemer struny môžete použiť sa dozviete vždy pri každom modeli 3D tlačiarne.
Jedným z možných riešení je model Colido Compact podporujúci tlač na materiál PLA aj ABS a vytlačí objekty s rozmermi 130 × 130 × 130 mm. Jeho cena je 500 eur. Toto je tlačiareň s jednou dýzou. Model Refurbished da Vinci 2.0A má dve dýzy, a tak umožňuje tlačiť v dvoch farbách naraz. Jej tlačová plocha je väčšia, vytlačíte tak objekty do rozmeru 150 × 200 × 200 mm a cena je 400 eur. Spomínali sme kvalitu tlače a najmä odvíjajúcu sa vyššiu cenu. Model CoLiDo DLP 2.0 je určený na profesionálne využitie a má tlačovú plochu s veľkosťou 100 × 76 × 150 mm.
Verdikt
Oplatí sa kúpiť 3D tlačiareň? V súčasnosti už áno, avšak treba byť realista a nemať veľké očakávania. Najmä ak sa vám dostane do rúk nádherný pohyblivý 3D výtlačok a vy sa obzeráte po tlačiarni do 700 eur. Na 3D tlačiarňach vytvoríte naozaj pekné veci a tisíce hotových objektov nájdete na internete. V súčasnosti už môžeme odporúčať kúpu 3D tlačiarne. Ideálna bude nielen pre jednotlivcov, ale aj ako zaujímavosť do firmy alebo napríklad do škôl či škôlok. Ak ste začiatočník, odporúčame kúpiť hotový model a nie skladačku.
Tento článok vyšiel aj v tlačenom júlovo-augustovom vydaní TOUCHIT č. 7-8/2017, preto sa niektoré skutočnosti uvedené v článku, môžu odlišovať oproti aktuálnemu dátumu publikovania.
