Zajímá vás 3D tisk a přemýšlíte nad nákupem 3D tiskárny?
V tomto článku si projdeme základní informace o technologii tisku, materiálech a k čemu je vůbec tato technologie užitečná.
V následujícím článku o tiskárně Prusa MINI si ukážeme praktické zkušenosti s 3D tiskem a vysvětlíme všechny důležité pojmy, se kterými se setkáte nejen při používání této české 3D tiskárny.
Co je 3D tisk?
3D tisk je aditivní výrobní proces, při kterém vzniká trojrozměrný objekt díky nanášení jednotlivých vrstev materiálu. Tyto vrstvy se vzájemně spojují tavením nebo lepením jednotlivých vrstev. Proti obrábění je technologie mnohem detailnější a lze tedy vyrábět i komplikované tvary a zpracovávat těžko obrobitelné materiály.
Před 3D tiskem je nutné vytvoření virtuálního návrhu (ve Windows např. aplikace 3D builder, CAD software) nebo skenovat objekt pomocí 3D skeneru. Následný soubor objektu upravíme pomocí tzv. Sliceru pro konkrétní 3D tiskárnu, nahrajeme do tiskárny a spustíme tisk objektu.
Jaké máme 3D tiskárny?
Z principu se nejvíce používají 2 typy 3D tisku. Asi nejrozšířenější je FDM metoda, kdy je objekt tvořen vrstvu po vrstvě, roztavením tenkého proužku materiálu. Tato technologie je vhodná na tvorbu odolných dílů s vysokou stabilitou, tvorbu prototypů výrobků nebo malosériovou výrobu produktů.
Druhou nejrozšířenější technologií je SLA, neboli Stereolitografie. Tato technologie spočívá v postupném vytvrzování materiálu (nejčastěji Resin) pomocí záření o různých vlnových délkách (nejčastěji UV záření).
SLA je vhodnou volbou na velmi malé výrobky kde je požadavek na velmi vysoký detail výrobku a aby nebyly viditelné tiskové vrstvy. Objekty vytvořené technologií SLA je po vytisknutí ještě „dopéct“ ve speciální vytvrzovací stanici nebo na přímém slunci.
Můžeme se také setkat s 3D pery, nicméně tato technologie je vhodná spíše na jednoduché opravy už hotových 3D objektů.
Z jakých materiálů můžeme tisknout?
Plast
– nejrozšířenější materiál pro 3d tisk, mezi plasty najdeme velmi mnoho druhů plastů, které se liší svými vlastnotmi a teplotami tavení:
PLA
(polylactic acid – kyselina polymléčná) – je biologicky plně odbouratelný materiál, vyráběný z kukuřičného nebo bramborového škrobu či z cukrové třtiny. Je stále více průmyslově využíván. Je rozpustný v hydroxidu sodném. Po vytištění modelu je těžké odstranit podpůrné prvky a pohlcuje vzdušnou vlhkostABS
(Akrylonitrilbutadienstyren) – je amorfní termoplastický průmyslový kopolymer, který je odolný vůči mechanickému poškození. Tuhý, houževnatý, odolný proti nízkým i vysokým teplotám, málo nasákavý, zdravotně nezávadný. Je odolný vůči kyselinám, hydroxidům, uhlovodíkům, olejům, tukům. ABS je velmi lehce opracovatelný.PC
(polykrabonát) – je termoplastický materiál, který lze zařadit mezi nejodolnější filamenty. Velmi často se používá ve spojením s materiálem ABS, případně bývá jeho alternativou, a to především díky podobným vlastnostem, které PC nabízí.PETG
(polyetyléntereftalát) – PETG vlákno kombinuje vlastnosti materiálů ABS (silnější, odolnější teplotám, odolnější) a PLA (snadný tisk). Adheze mezi vrstvami je obvykle vynikající, riziko zkroucení nebo výrazného smrštění není tak velké a výhodou je, že jej lze recyklovat.
Mnoho výrobců a uživatelů se shoduje na tom, že nejde o nejjednodušší materiál pro tisk. Obvykle vyžaduje, abyste našli správné nastavení tiskárny. Při 3D tisku proto pravděpodobně budete muset s parametry experimentovat více než obvykle.ASA
– byl vytvořen jako alternativa k ABS, se zvýšenou odolností proti povětrnostním podmínkám. Je to vysoce kvalitní konstrukční termoplast s vynikající odolností proti UV záření. Výhodou tohoto materiálu je dobrá mechanická odolnost, tuhost, odolnost proti teplotě, jednoduchá zpracovatelnost na 3D tiskárnách, kvalita tisku i při náročných detailech i pro malé objekty, výborné vrstvení tisknutého objektu, vynikající odolnost proti povětrnostním vlivům a zachování fyzikálních vlastností. ASA má nízkou hladinu žloutnutí, což je velmi důležité pro aplikace, kde je dlouhodobě kladen důraz na vzhled. Další výhodou je jeho dobrá rozměrová stabilita.TPE
(termoplastický elastomer) – je materiál, který vznikl kombinací polymerů s termoplastickými a gumovými vlastnostmi. Typický TPE je měkký a pružný. V 3D tisku má využití v případě, že výsledný produkt musí být pevný a pružný zároveň. Tento materiál je vhodný pro FDM tiskárny. Teplotní rozsah pro tisk TPE vláken je 210 – 230 °C. Má vysokou pružnost a vynikající odolnost proti oděru. Materiál neobsahuje žádné toxiny, ale stále není vhodný pro potravinářství.HIPS
(high impact polystyrene – houževnatý polystyrén) – je nový materiál pro 3D tisk. Svým nasazením v obalovém a potravinářském průmyslu naopak patří mezi nejpoužívanější materiály. Je to termoplast, postyrén s přídavkem kaučuku. Je velmi pevný a houževnatý, má dobrou teplotní stálost. Používá se pro tisk na dvouhlavých 3D tiskárnách. Jedna hlava vytiskne podpůrné konstrukce z ABS nebo HIPS a druhá samotný model z ABS nebo HIPS.Nylon –
je to nesmírně silný, odolný a všestranný materiál. Je flexibilní v tenkých vrstvách, ale s velmi vysokou adhezí (přilnutí) mezi vrstvami. Jeho nízký součinitel tření a vysoká teplota tání je vynikající volbou pro tisk funkčních a technických dílů. Je velmi hygroskopický, to znamená, že rychle absorbuje vodu ze vzduchu. Aby tisk s nylonem byl úspěšný, musí být vlákno suché. Pokud suché není, vzniknou na materiálu bublinky. Suché nylonové vlákno tiskne hladké předměty s lesklým povrchem.CPE
(kopolyester) – je speciální materiál na bázi kyseliny tereftalové, který je svou výbornou odolností předurčen pro technické využití, zejména pro tisk funkčních prototypů a mechanických součástí. S CPE dosáhnete kvalitního a snadného tisku. Jedná se o vylepšený PET (PETG) filament.HD PLA
– je obecně označení pro materiál, který odolá vysokému teplotnímu namáhání. V naší nabídce máme tuto speciálku rovnou od několik výrobců. HD PLA nabízí široké využití. Může jej používat jako normální PLA a získat výtisky charakterizované velmi dobrou přilnavostí mezi vrstvami a vysokou přesností. Můžete také ale tisknout tak, abyste získaly podobné vlastnosti jako u ABS, tedy lepší odolnost proti nárazu a vysokou teplotní odolnost. Potřebujete jen troubu u vás doma v kuchyni. Ano! Žíháním HD PLA v troubě, se vyhnete všem nepříjemnostem při tisku s ABS, jako je nepříjemný zápach, nebezpečné výpary a smršťování materiálu.
Kov –
kovový materiál je dodáván ve formě prášku a nahrazuje výrobu složitějších kovových dílů, který by obvyklým sléváním nebylo možné vytvořit
Sklo
Čokoláda
Vosk
Dřevo
Beton
Keramika
Organický materiál –
ano, je možné tisknout orgány nebo kosti (vytištěná čelist, lidské ucho), aktuálně se živé buňky míchají s hydrogelem s alginátem, které zajišťují dostatečnou pevnost a pružnost
Zdroj: www.materialpro3d.cz
K čemu je dobrý 3D tisk?
Využití 3D tisku se za poslední roky velmi rozšířilo a myšlenka, že v každé domácnosti najdete 3D tiskárnu, podobně jako mikrovlnku nebo myčku, se blíží stále více realitě.
3D tisk už dnes najdete ve zdravotnictví, leteckém průmyslu, automobilovém průmyslu, ve stavebnictví, ve vesmírných technologiích nebo třeba při výrobě bot.
Můžete tisknout 3D prototypy svých výrobků, malé součástky, které se nevyplatí koupit samostatně nebo se nedají sehnat. Dokonce si můžete vytisknout rovnou svůj dům a náklady proti běžné stavbě budou mnohem nižší.
Kde najít návrhy 3D tisků?
Na internetu můžete najít velmi velké množství stránek s vyhledávači hotových 3D modelů. Poměrně velké množství těchto modelů je zdarma pro nekomerční užití. Mezi zástupce těchto vyhledávačů patří například: https://www.yeggi.com/ , https://www.thingiverse.com/ , https://cults3d.com/ a další. Modely, které tu naleznete je potřeba vložit do Sliceru, který model upraví pro typ vaší tiskárny.