Jak funguje stolní 3D tiskárna: Základní technologie 3D tisku

06. 10. 2019

6. října 2019, 14:51 | Přestože první technologie 3D tisku byla poprvé patentována v před více než 30 lety, globální rozmach toto odvětví zažívá v posledních letech. Dnes dávno neplatí, že 3D tiskárny jsou záležitostí geeků nebo průmyslových konstruktérů. Stolní 3D tiskárny jsou snadno dostupné i pro běžné smrtelníky. Pojďte se s námi podívat na 3D tiskárny zblízka a zjistit, jak tato zařízení fungují.

Jak funguje 3D tisk

3D tiskárny dokáží z digitální předlohy vyrábět fyzické trojrozměrné předměty. Proces vzniku nového produktu, při kterém dochází k vrstvení materiálu na sebe, se označuje jako aditivní – výsledný produkt je modelován z materiálu, který je postupně přidáván. Jedná se vlastně o opačný proces, než který k výrobě využívají například obráběcí stroje, kdy je z celistvého kusu materiál postupně odebírán.

Technologie 3D tisku

Přestože počátky technologie 3D tisku sahají minimálně do 80. let 20. století, svoje patenty si jejich vynálezci dlouhá léta přísně střežili. To mělo za následek konkurenční boj, v jehož důsledku vzniklo celé spektrum technologií 3D tisku. Jen článek na Wikipedii o 3D tisku jich zmiňuje 15.

Současný rozmach 3D tisku je z velké míry zapříčiněn vypršením některých patentů a mnohé technologie 3D tisku jsou tak dnes již volně šiřitelné jako tzv. open source. V praxi to znamená, že se 3D tiskem mohli začít zabývat nejen samotní vynálezci se svými týmy, ale i studenti, inženýři a amatérští nadšenci do nových technologií.

Pojďme si představit stěžejní technologie 3D tisku:

FDM/FFF

Nejrozšířenější technologií 3D tisku je tzv. FDM (Fused Depositon Modeling), ale protože na toto označení si nechala společnost Stratasys zaregistrovat ochrannou známku, vžilo se (nejen) pro komerční účely označení FFF (Fused Filament Fabrication). V obou případech se ale jedná o jeden a ten samý princip fungování 3D tiskárny a pokud se bavíme o stolních 3D tiskárnách, drtivá většina z nich používá k modelování právě tuto technologii.

FDM/FFF technologie tisku funguje na principu natavování materiálu, který je tiskárně dodáván nejčastěji ve formě plastové struny, tzv. filamentu. Ten je v zásobníku 3D tiskárny umístěn na cívce, ze které si tiskárna materiál postupně odmotává. Tisková hlava 3D tiskárny pak vrstvu po vrstvě tiskne fyzický 3D model, který byl dodán v digitální předloze. V principu je tato technologie 3D tisku velmi podobná technologii tisku inkoustových tiskáren. Stejně jako je na papír vstřikuje tisková hlava velmi malé množství materiálu – inkoustu, tisková hlava 3D tiskárny umisťuje tekutý materiál na podložku vrstvu po vrstvě, čímž vzniká fyzický model.

FDM/FFF technologie 3D tisku je nejlevnější technologií 3D tisku, což je hlavní důvod, proč je tolik rozšířená. FDM/FFF stolní 3D tiskárnu pro použití v domácnosti pořídíte do 10 tisíc korun.

Nevýhodou této technologie je dlouhý čas tisku, široký rozptyl kvality tisku, která je závislá na modelu tiskárny i použitém materiálu, a různá konstrukční omezení (například natavený materiál musí nejprve vytvrdnout, u složitějších modelů je potřeba proto počítat i s tiskem podpěr a podobně).

3D tiskárna v akci: Vytisknout tělo a hlavu malého Groota trvalo stolní 3D tiskárně Průša 10 a půl hodiny.

SLA

Stereo litografie (SLA) je první patentovanou technologií 3D tisku. K vytváření objektů využívá UV paprsek, který vytvrzuje polymerovou pryskyřici do požadovaného tvaru. Jedná se o velmi přesnou techniku 3D modelování, současně je ale velmi nákladná, což brání jejímu masovému rozšíření.

Ukázka 3D tisku technologií stereo litografie na 3D tiskárně značky Carbon.

SLS

Selective laser sintering (SLS), v překladu selektivní spékání laserem, někdy označované také jako laserové sintrování, je technologie 3D tisku, kdy objekt vzniká tavením práškového materiálu a jeho spékání po jednotlivých vrstvách pomocí laseru.

Laser vytvrzuje požadovaný tvar objektu do materiálu ve formě pevného prachu, který je umístěný na tiskové desce. Po vytvrzení jedné vrstvy stroj nanese další tenkou vrstvu prachu a tu laser opět vytvrdí. Výtisk je po dokončení potřeba doslova vyhrabat z prachu a pečlivě jej očistit. Výsledkem jsou velmi přesné a odolné výtisky. Tiskárny fungující na principu laserového sintrování jsou profesionální stroje, které nachází využití v oblasti průmyslové výroby a výrobě prototypů k funkčnímu testování.

Ukázka výroby produktů pomocí technologie SLS

Kde se berou modely pro 3D tisk?

Digitální modely pro 3D tisk se konstruují v 3D modelovacích programech jako jsou AutoCAD, Blender a jim podobné. Abyste si mohli připravit vlastní trojrozměrný model k vytištění, potřebujete ovládnout tyto programy. To se zvládnout i samostudiem, ale co když nechcete čekat dny, nebo snad týdny, než zvládnete alespoň základy 3D modelování?

istock-675189884-nahled2.jpg

3D modely se modelují v počítačových programech pro 3D modelování. Preferovaným formátem většiny stolních 3D tiskáren je STL.

Na internetu je mnoho databází hotových 3D modelů, které jsou mnohdy k dispozici pod svobodnými licencemi a přinejmenším pro nekomerční použití je možné je volně stáhnout a využít.

Další možností, jak získat 3D model k vytištění je naskenovat fyzický objekt pomocí 3D skeneru. Jedná se zařízení, která dokáží oskenovat tvar a povrch trojrozměrného předmětu a převést jej do digitální podoby. 3D skenery se dělí na hlavní dva typy – ruční 3D skenery a stacionární.

Buďte u toho jako první
Nejnovější informace o novinkách a akcích přímo na váš e-mail.
Doprava vždy zdarmaA na všechno
Doručení do druhého dneJsme fakt rychlí
Doživotní záruka na náplněNašemu zboží prostě věříme
Garance proti poškození tiskárnyKdyž se něco stane, je to na nás