3D tisk

09. 09. 2015

3D tiskové technologie

Fenoménem poslední doby je tzv. 3D tisk. Pokusíme se přiblížit, co to je, jak to funguje a k čemu je to dobré.

Při klasické výrobě různých dílů se používá tzv. substraktivní výroba: Máme kus materiálu, ze kterého odebíráme, například soustružením nebo frézováním. Nevýhody jsou velký odpad, potřeba nástrojů ze speciálních materiálů, a nemožnost vyrobit určité tvary (třeba dutiny, kam se obráběcí nástroj nedostane).

Naproti tomu tzv. 3D tisk je tzv. aditivní výroba – přidáváme materiál tak, až nám vznikne požadovaný výrobek. Možnosti využití jsou nepřeberné – od rychlé výroby prototypů či lisovacích forem, přes malosériovou výrobu až po výrobu nejrůznějších náhradních nebo speciálních dílů.

Podle materiálu a způsobu tohoto přidávání rozlišujeme několik technologií. Vynecháme práci s kovy, jako je laserové sintrování (SLS – Selective Laser Sintering), pro jejich nákladnost a specifické použití. Pak je zde SLA (Stereolitography) pracující na principu fotopolymerizace, kdy na hladině lázně fotopolymeru laser kreslí (ozařuje) vrstvu po vrstvě, v místě, kam paprsek dopadne, hmota ztuhne, výrobek se o krok ponoří  a tak v lázni vzniká hotový tvar. Další technologií je práškový tisk, kdy v nádobě s velmi jemným práškem (může se použít například sádra) se technologií podobnou inkoustovému tisku spojí tenká vrstvička lepidlem, přidá se další vrstvička prášku, dokonale se zarovná a proces se opakuje. Až je hotovo, z nádoby s práškem se vyjme hotový předmět, nespotřebovaný prášek se může znovu použít. A konečně se dostáváme k nejběžnější a nejpoužívanější technologii – Fusion Deposition Modelling. Princip je v podstatě jednoduchý – představte se známou pistoli na tavné lepidlo. Tisková hlava funguje na prakticky stejném principu, pouze má velmi tenký průměr trysky a materiál se dodává nikoliv v podobě válečků, ale v podobě cívky se „strunou“ z příslušného plastu, a hlavnou ve třech osách pohybuje mechanismus tiskárny.

Tento typ tiskáren se dnes hojně staví amatérsky, rovněž existuje nepřeberná nabídky začínajících malých firmiček, které podobné výrobky nabízejí v poněkud profesionálnější podobě. Rovněž spotřebního materiálu – struny – existuje obrovská nabídka, v různých barvách i různé kvalitě.

Jak probíhá celý proces 3D tisku?

Prvním krokem je získání 3D modelu v počítači. Zdrojem dat může být libovolný CAD software, 3D scanner, nebo i jen nafocení objektu z různých stran a zpracování těchto snímků do 3D modelu. Data je možno získat i z medicínských systémů (tomografy, magnetická rezonance). Nebo můžeme celou řadu hotových modelů stáhnout z internetu, kde se můžeme rovněž inspirovat, co všechno je možné vyrábět.

Máme model, nyní tedy jej musíme „nařezat“ na jednotlivé vrstvy, rozmyslet se, jak budeme model vyplňovat (jaká bude tloušťka pláště a případně hustota a struktura vnitřku u objemnějších modelů), u převislých částí vytvořit podpěry, které se po dokončení odstraní (nelze „kreslit“ do vzduchu). A konečně samotný 3D tisk – záleží samozřejmě s jakým materiálem pracujeme.

Na každý tento krok existuje celá řada programových nástrojů (proto je ostatně nejmenujeme), které jsou jak zdarma, tak komerční. Nepsaným standardem pro výměnu 3D modelů je formát STL (stereolitography), který zavedla firma Solidworks, a do kterého nativně nebo pomocí pluginů umí exportovat většina běžných CAD programů. Že 3D tisk pozorně sledují i další renomované firmy, je zřejmé například i podle nabídky volných nástrojů společnosti Autodesk na webu.

Pokud si chcete nechat vyrobit kusový 3D výrobek, nebo si jen osahat možnosti technologie, není třeba hned investovat – 3D tisk je nabízen i jako služba, není problém si proto určitý výrobek nechat vyrobit na zakázku.