Jak funguje 3D tiskárna: Základní technologie 3D tisku

05. 9. 2022

5. září 2022, 20:00 | Přestože je tu s námi technologie 3D tisku více než 30 let, v dnešní době se začíná pomalu ale jistě dostávat do popředí zájmu a to nejen geeků, ale i běžných smrtelníků. Lví podíl na tom jak neustále klesající cena tiskáren, tak i jejich extrémně široká využitelnost, kdy lze díky nim vytvořit takřka cokoliv, co vás jen napadne. Díky tomu tak lze vyřešit mnohé zapeklité domácí i pracovní problémy a to navíc poměrně levnou cestou, jelikož na pořizovací cenu je provoz 3D tiskárny velmi levnou záležitostí. Pokud vás tato technologie láká, v následujících řádcích vám v krátkosti vysvětlíme, jak vlastně 3D tiskárna funguje a jak se od sebe jednotlivé modely liší.

To nejlepší z naší nabídky

Obsah článku
Jak funguje 3D tisk
Technologie 3D tisku
FDM/FFF
SLA
Kde se berou modely pro 3D tisk?
Kterou pro vás vybrat?

Jak funguje 3D tisk

Jak již z názvu tiskáren vyplývá, jedná se o zařízení schopná tisknout trojrozměrné předměty a to dle speciálních předloh vytvořených ve specializovaných programech na počítači. Předlohy pro tištěné předměty si lze jak vytvářet samostatně, tak je například stahovat na internetu, čemuž se budeme věnovat později v tomto článku. Co se pak týče procesu tisku, velmi zjednodušeně se dá říci, že tvorba 3D předmětu probíhá vrstvením spousty vrstev materiálu na sebe, které po ztvrdnutí drží požadovaný tvar a který nabízí vlastnosti typické pro použitý materiál, kterým je buď filament, nebo pryskyřice. Na trhu naleznete celou řadu filamentů a pryskyřic, které lze využívat k tvorbě předmětů s nejrůznějšími vlastnostmi od různorodých barev, přes rychlost tuhnutí třeba pro ohebnost nebo naopak tvrdost. Kdybychom tedy měli proces 3D tisku ještě jednou co nejjednodušší cestou zrekapitulovat, šel by popsat jako “obrábění naruby”, jelikož z materiálu není ubíráno pro účely vytvoření daného produktu, ale naopak je vrstven.

Tip: 3D tisk není v žádném případě jen zábavou pro domácí kutily či počítačové nerdy. Moderní svět totiž čím dál tím víc dokazuje, že vidí v této technologii extrémní budoucnost a v některých oblastech dokonce potenciál je od základu změnit. Ostatně, v médiích lze relativně často vidět zmínky například o 3D tisku domů, který by mohl v budoucnu způsobit naprostou revoluci ve stavebnictví díky své rychlosti a nízkým cenovým nákladům. Při vypuknutí pandemie COVID-19 zase tiskl kdekdo v Česku na 3D tiskárnách ochranné obličejové štíty pro zdravotnická zařízení, což se ve své podstatě také považovat za malou revoluci - přeci jen, do té doby vnímali mnozí lidé 3D tiskárny jen a pouze jako zábavičku. Kde všude mají 3D tiskárny v současném světě uplatnění naleznete v našem starším článku Průmysl, astronautika i lékařství: k čemu se 3D tisk využívá?

Technologie 3D tisku

Přestože se od zrodu 3D tisku před více než 30 lety objevilo ve světě velké množství nejrůznějších technologických postupů, jelikož ten svůj si zprvu držel každý vynálezce v tajnosti pro jeho unikátnost, postupem času technologie 3D tisku vykrystalizovaly minimálně z hlediska veřejného využití vlastně jen na dva typy, které jsou jednak cenově dostupné a jednak využitelné i v domáckých, maximálně pak mírně pokročilých podmínkách. Právě na běžné uživatele totiž cílí výrobci 3D tiskáren v posledních letech nejvíc, jelikož se pro jedná o nejzajímavější a suverénně nejširší segment, který jsou schopni zasáhnout. Pojďme si tedy dvojici stěžejních technologií 3D tisku představit.

FDM/FFF

Suverénně nejrozšířenější technologií 3D tisku je takzvaný 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 nicméně 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, takzvaného filamentu. Ten je v zásobníku 3D tiskárny umístěn na cívce, ze které si tiskárna materiál postupně odmotává a jakoby jej “nasává” do tiskové hlavy, ve které se taví. Tisková hlava 3D tiskárny pak vrstvu po vrstvě skládá na sebe ve fyzický 3D model, který přebírá z počítače, paměťové karty, aplikace a tak podobně. V principu je tato technologie 3D tisku velmi podobná technologii tisku inkoustových tiskáren. Stejně jako na papír vstřikuje tisková hlava velmi malé množství inkoustu, tisková hlava 3D tiskárny umisťuje roztavený 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 naprosto bez problému do 10 tisíc korun. Poměrně velkým pozitivem je rovněž fakt, že u valné většiny filamentů, respektive pak jejich tavení, nevzniká žádný či jen minimální zápach, díky čemuž tak není problém využívat tiskárnu v neodvětrané místnosti při jejím běžném využívání - tedy samozřejmě nevadí-li vám hluk, který vydává. 

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). Při tisku se navíc čas od času lze setkat s chybami, kdy se například kvůli nepřesnému nastavení tiskárny jednotlivé vrstvy špatně vrství, což finální výtisk zcela zlikviduje. Mnohahodinová snaha tak může záhy přijít vniveč. 

Tip: dávno neplatí, že je na trhu jen jeden typ filamentu, ze kterého se tiskne naprosto vše. Díky neustálému technologickému pokroku, který se samozřejmě dotýká i 3D tiskáren, lze totiž v současnosti vybírat z doslova extrémního množství nejrůznějších typů filamentů, které se od sebe odlišují jak jinak než svými vlastnostmi. Sehnat lze jak kousky extrémně tvrdé, tak třeba i pružné, dále pak filamenty s nízkou teplotou tavení vhodné pro děti a tak podobně. Zkrátka a dobře, je jen a jen na vás, po jakém typu filamentu sáhnete, respektive který je vhodný pro vaše projekty. Jak vybrat správné filamenty pro svou 3D tiskárnu jsme rozebrali v našem starším článku. Rozboru jednotlivých typů filamentů jsme se pak důkladně věnovali i ve článku 3D pero: návod pro začátečníky, byť zde se zaměřujeme kromě klasických tiskárnových filamentů i na náplně pro pera.

istock-629461782.jpg

SLA

Druhým a ve výsledku i posledním v současnosti hojně rozšířeným typem 3D tisku je SLA. Za touto zkratkou se skrývá stereo litografie, která značí vytvrzování polymerové pryskyřice do určitého tvaru za využití LED diod či UV paprsku. Hlavní doménou teto 3D technologie tisku je její extrémní přesnost, která výrazně převyšuje tiskové rozlišení FDM/FFF tiskáren. Za přesnost se zde však platí poměrně vysoká daň. Tou první je bezesporu cena, která je u modelů, jenž za to stojí z hlediska maximálních rozměrů výtisku, v porovnání s FDM/FFF naprosto nesrovnatelná - samozřejmě v negativním smyslu. Druhým závažným problémem je pak to, že při vytvrzování pryskyřice paprsky se uvolňují toxické plyny, které je nutné odsávat, jelikož by v opačném případě hrozilo tiskaři přiotrávení. Přesně z tohoto důvodu jsou tak SLA tiskárny jednak rozměrově náročné a jednak s uzavřenou tiskařskou plochou, která je napojena (minimálně u větších modelů, u kterých již riziko přiotrávení reálně hrozí) na odsávání. Bez jakékoliv nadsázky je tedy v případě pořízení výkonnější SLA tiskárny třeba počítat se stavebními úpravami místnosti, ve které bude tiskárna umístěna.

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

Tip: 3D předměty nemusíte vytvářet jen pomocí 3D tiskáren. Využít lze pro tyto účely i speciální 3D pera, které fungují ve své podstatě velmi podobně jako FDM/FFF tiskárny, avšak ovládáte je ryze ručně. Více informací o nich jsme si pro vás připravili v tomto článku.

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. Jedním dechem je nicméně třeba dodat, že naučit se v těchto programech není úplně jednoduchou záležitostí - tím spíš, budete-li samouk a pro své zdokonalování se tedy budete využívat třeba “jen” videa na internetu a tak podobně. 

Přesně z tohoto důvodu se tak velmi pravděpodobně minimálně v začátcích své 3D tiskařské kariéry budete primárně spoléhat na již předvytvořené 3D modely zpřístupněné jak výrobci 3D tiskáren, tak i zkušenými uživateli na internetu. Ten totiž obsahuje 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. Počítejte nicméně s tím, že se zpravidla jedná o jednodušší předměty, které jejich tvůrcům nezabraly při tvorbě přespříliš času. Větší projekty (například nejrůznější postavy z videoher či prostorově náročné předměty) se pak zpravidla musí koupit. Jejich cena začíná na jednotkách a končí většinou na desítkách dolarů či euro. 

istock-675189884-nahled2.jpg

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

Ověřené databáze s kvalitními 3D modely ke stažení: 

Poslední možností, jak získat 3D model k vytištění, je naskenovat fyzický objekt pomocí 3D skeneru. Jedná se o zařízení, která dokáží oskenovat tvar a povrch trojrozměrného předmětu a převést jej do digitální podoby. V tomto případě je nicméně třeba počítat s tím, že přesnost těchto skenů nebývá úplně stoprocentní, kvůli čemuž se tak výsledný výtisk nemůže rovnat s tiskem podle digitální - naprogramované - předlohy. Jde-li vám ale o okopírování jednodušších 3D předmětů, mělo by to být pomocí 3D skenu zvládnutelné. Využít k jejich tvorbě lze v současnosti třeba i nejrůznější mobilní aplikace. Jen myslete na to, aby telefony ideálně disponovaly laserovými snímači typu LiDAR

Kterou pro vás vybrat? 

Pokud ani po dočtení předešlých řádků nemáte jasno v tom, jaká 3D tiskárna je pro vás nejlepší, odpovězte si na pár základních otázek. Tou první je, jak velkou částku máte na 3D tiskárnu vyhrazenou. Jako druhou otázku byste si měli položit, jak velké 3D předměty vlastně chcete tisknout a tou třetí pak to, jak precizní výtisk musí být. Obecně se pak říci, že v případě shánění levné tiskárny s velmi dobrou přeností a podporou poměrně velkých výtisků, je pro vás naprosto ideální FDM/FFF model, jelikož ten vaše požadavky splňuje do puntíku. Nemáte-li pak problém s vyšší investicí do tiskárny, menšími rozměry, ale hlavně vám jde o naprosto dokonale přesné výtisky, porozhlédněte se po SLA modelech. I ty lze totiž ve výsledku sehnat za relativně rozumné (byť oproti FDM/FFF výrazně vyšší) částky, díky čemuž si je tak alespoň “osahátea budete tak do budoucna při výběru zkušenější. Pro začátky je ale skutečně FDM/FFF tiskárna smysluplnější a tudíž doporučujeme spíš tu. 

Buďte u toho jako první
Nejnovější informace o novinkách a akcích přímo na váš e-mail.

Podobné články

uvod

Jak vybrat správné filamenty pro svou 3D tiskárnu?

Stejně jako běžné tiskárny potřebují inkoustové náplně, potřebují 3D tiskárny plastové struny, ze kterých se tisknou předměty různých...

3. 2. 2020  Celý článek »

uvod

Průvodce 3D skenery: jaké jsou jejich výhody a nevýhody?

Ještě před několika lety technologie ze sci-fi knížek, dnes běžná rutina. 3D skenování má své nezastupitelné místo v archeologii,...

12. 1. 2020  Celý článek »

Doprava zdarma

pro přihlášené zákazníky již od 999 Kč!

Doručení do 48 hodin

Jsme fakt rychlí

U nás máte čas

Zboží můžete vrátit do 30 dnů

Odměníme Vás

Za každý nákup získáte věrnostní body