Najčastejšie otázky týkajúce sa 3D tlače

14. 03. 2024

Staré známe slovenské príslovie hovorí - kto sa veľa pýta, veľa sa dozvie. Ale keď ide o 3D tlač, nikdy nie je na škodu si trochu rozšíriť obzory. V článku nájdete tie najčastejšie otázky od úplne základných pre tých, ktorí sa s 3D tlačou ešte nestretli, až po konkrétnejšie otázky pre skúsených používateľov 3D tlačiarní. Čo je 3D tlačiareň? 3D tlačiareň je tlačiareň, ktorá počas tlačového procesu prevedie digitálny 3D model na reálny trojrozmerný objekt. To sa najčastejšie deje pomocou tzv. aditívnej technológie = postupného pridávania špeciálneho materiálu, kým nevznikne požadovaný model. Ako funguje 3D tlačiareň? 3D tlač je typ aditívnej výroby, pri ktorej pri výrobe dochádza k postupnému pridávaniu materiálu (to je zásadný rozdiel od ostatných výrobných zariadení, ktoré fungujú na princípe obrábania, vyrezávania alebo tvarovania materiálu pomocou foriem). Pred každou tlačou musí vzniknúť 3D predloha modelu (ktorú si môžete sami vytvoriť alebo stiahnuť z webových stránok, ktoré sa tým zaoberajú). 3D tlačiareň využíva na tlač špeciálny materiál (filament), ktorý vstrekova na podložku a postupným pridávaním vrstiev vzniká požadovaný výtlačok.

Aké výhody prináša 3D tlačiareň?

3D tlač je pomerne nová technológia, ktorá prináša veľké možnosti uplatnenia. Ide o typ výroby, ktorý umožňuje obrovské množstvo variantov s ohľadom na dizajn a materiál. Svoje uplatnenie nájde v zdravotníctve (napríklad výroba protetických končatín), v leteckom a kozmonautickom odvetví (3D tlač zvládne vyrobiť aj zložité vnútorné časti v súčiastkach), v automobilovom priemysle (3D vytlačené súčiastky sú často ľahšie) a nielen v domácnostiach. Na 3D tlačiarni môžete tlačiť rôzne doplnky do domácnosti (či už praktické alebo dizajnové), šperky, hračky pre deti… nie je divu, že sa v 3D tlači našlo veľa kutilov a bastlírov.

Aké sú obmedzenia 3D tlače?

Hoci 3D tlač nájde svoje uplatnenie vo veľa odvetviach, stále sú tu obmedzenia, ktoré blokujú, aby sa začala využívať na masívnu škálu. Hlavným dôvodom je čas – tlač na 3D tlačiarni trvá relatívne dlho v porovnaní s klasickými výrobnými metódami. A ako všetci vieme – čas sú peniaze. Ďalším obmedzením je veľkosť tlačiarne, ktorá určuje maximálnu veľkosť výtlačku. A po tretie – väčšina tlačiarní môže pracovať len s určitým typom filamentu. Aj keď už je možné zakúpiť aj multi-materiálové 3D tlačiarne alebo upgrady, ktoré umožnia tlač s viacerými materiálmi.

Aké typy technológií 3D tlače existujú?

Existuje pomerne veľký počet technológií, ktoré sa využívajú v 3D tlači. Líšia sa postupom, ktorým dosiahnu finálny výtlačok.

Typy technológií:

• Extrúzia materiálu (material extrusion)

Stavebný materiál je vytlačovaný na vybrané miesta prostredníctvom trysky. Nanášanie prebieha postupne vo vrstvách.

Názov technológie: Fused Filament Fabrication (FFF), Fused Deposition Modeling (FDM)

• Polymerizácia (vat polymerization)

Počas procesu je tekutý polymer vo vaničke na vybraných miestach vytvrdzovaný pomocou svetelného zdroja (väčšinou ide o UV svetlo).

Názov technológie: Stereolitografia (SLA), Direct Light Processing (DLP)

• Spájkovanie práškového materiálu (powder bed fusion)

Aditívna výroba prebieha pomocou procesu, v jehož priebehu je stavebný materiál v podobe prášku na vybraných miestach spájkovaný. Po dokončení jednej vrstvy, postupuje tlačová doska na ďalšiu.

Názov technológie: Selective Laser Sintering (SLS), Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Selective Laser Melting (SLM), Electron Beam Melting (EBM)

• Tryskanie materiálu (material jetting)

Počas procesu sú na vybrané miesta podložky nanášané pomocou tryskania drobné kvapky stavebného materiálu.

Názov technológie: Material Jetting (MJ), Drop On Demand (DOD)

• Tryskanie spojiva (binder jetting)

Pri tejto technológii dochádza počas procesu k nanášaniu tekutého spojiva (lepida) do práškového materiálu na miesta, kde má dôjsť k spojeniu materiálu.

Názov technológie: Binder Jetting (BJ)

• Priame energetické nanášanie (direct energy deposition)

Princípom tejto technológie je koncentrovanie tepelnej energie na vybrané miesta, kde dochádza k roztaveniu materiálu a jeho spojeniu s predtým nanesenými vrstvami.

Názov technológie: Laser Engineering Net Shaping (LENS), Laser-Based Metal Deposition (LBMD)

• Laminovanie listu (sheet lamination)

Základom tejto technológie je proces, pri ktorom sú listy materiálu postupne nanášané a spájané tak, aby vznikol celý objekt.

Názov technológie: Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM), Laminated Object Manufacturing (LOM)

Je rozdiel medzi 3D tlačou a aditívnou výrobou?

V podstate nie. Proces vytvárania 3D objektu pomocou digitálnej predlohy sa nazýva aditívna výroba. Ale rovnako tak sa pre tento typ výroby ujal pojem 3D tlač, ktorý pôvodne označoval len výrobu, kde sa vytvrdzuje pryskyřica vďaka UV žiareniu alebo sa vytvára model pomocou spojivového materiálu a prášku. Ale v dnešnej dobe sa pojem 3D tlač využíva pre všetky typy aditívnej výroby.

Aký je rozdiel medzi 3D tlačou a 4D tlačou?

Pri klasickom 3D tlači vznikajú modely, ktoré sú statické (tzn. ich vzhľad sa nemení, pomineme-li, že môže ísť o pružný materiál). 4D tlač ide ale o kúsok ďalej - jej cieľom je vytvoriť produkty, ktoré budú meniť tvar alebo funkčnosť (napríklad bežecké topánky, ktoré sa prispôsobia nohe konkrétneho človeka alebo napríklad funkčné oblečenie, ktoré sa zmení v závislosti od počasia). 4D tlač je zatiaľ skôr v teoretickej a testovacej sfére.

Je možné si sám zostaviť svoju 3D tlačiareň?

Áno. Na trhu nájdete všetky súčiastky k 3D tlačiarni a kopu návodov, článkov a tipov, ako na to. Stačí trochu kutilské zručnosti a zápalu pre vec a smelo do toho.

Čo je filament a na čo je potrebný?

Slovo filament pochádza od latinského slova „filum“, čo v preklade znamená niť, vlákno. Vo svete 3D tlače sa tento pojem používa pre materiál vo forme vlákien stočených okolo cievky. Niektoré 3D tlačiarne na tlač používajú namiesto filamentu tekutú pryskyricu.

Čo by som mal/a vedieť o filamente, než sám začnem s 3D tlačou?

Najprv by ste sa mali zamerať na typ, ktorý sa chystáte použiť, pretože niektoré filamenty môžu pri tlači uvoľňovať toxické výpary. Naopak niektoré filamenty majú certifikát o zdravotnej nezávadnosti (napríklad obľúbený filament PLA – ale pozor, existujú aj rôzne filamenty PLA s prímesou, ktoré už nie sú vhodné, aby boli v kontakte s potravinami).

Aké typy filamentu sú k dispozícii? V ponuke je veľká škála druhov filamentov. Najčastejšie rozmery sú 1,75 mm a 3,00 mm. Najbežnejšie materiály používané pre FDM technológiu (vytláčanie a nanášanie roztaveného filamentu) sú PLA a ABS. Svoju obľúbenosť si získali hlavne svojou cenovou dostupnosťou a vďaka ľahkému používaniu. Do niektorých filamentov sú pridávané rôzne prímesi (napríklad kov alebo drevo), aby sa dosiahlo zlepšenie alebo úprava ich vlastností. Aký je najlepší filament? Na túto otázku sa ťažko hľadá odpoveď. V zásade záleží na dvoch hlavných aspektoch - akú máte tlačiareň a čo plánujete tlačiť. Od toho sa odvíja výber filamentu. Nie všetky tlačiarne si dokážu poradiť s rôznymi typmi filamentov a nie pre všetky modely sú všetky filamenty vhodné. Predtým, než začnete tlačiť, musíte premýšľať, aké vlastnosti by mal váš výsledný výtlačok mať - má svietiť v tme? Má byť pružný? Budete ho dodatočne upravovať, brúsiť atď.? Niekedy je potrebné trochu ísť známou cestou pokus-omyl, aby ste dosiahli ten najlepší výsledok. V mnohom vám určite poradia nespočetné články a diskusie, ktoré sa týmto témam venujú.

Ako zistím, aké druhy filamentu moja 3D tlačiareň podporuje?

Najistejšiu odpoveď nájdete v manuále tlačiarne alebo na webe konkrétneho výrobcu. Ďalšou možnosťou je pozrieť sa do rôznych článkov a tipov na weboch zaoberajúcich sa 3D tlačou, alebo sa obráťte na nás, radi vám poradíme.

Poškodí nepodporovaný typ filamentu moju 3D tlačiareň?

Odporúčame používať do vašej 3D tlačiarne taký filament, ktorý je podporovaný výrobcom 3D tlačiarne. Použitie nesprávneho filamentu môže viesť k poškodeniu hotendu. Dôležité je používať k konkrétnemu filamentu správnu trysku. Hlavným pravidlom, ktorým je potrebné sa riadiť, je dodržiavanie teploty trysky, ktorá neprekročí povolenú hranicu, aby nedošlo k prehriatiu. Príkladom za všetko môže byť filament s uhlíkovými vláknami, ktorý obrusuje trysku. V prípade použitia nevhodnej trysky, dôjde k jej poškodeniu a bude nutná výmena.

Aký software potrebujem pre 3D tlač?

Neobejdete sa bez slicovacieho softvéru. Väčšina 3D tlačiarní je dodávaná s vlastným softvérom na slicovanie. Medzi najobľúbenejšie a najčastejšie patria Cura a Simplify3D. Ak sa budete chcieť pustiť do vlastného navrhovania 3D modelov, budete potrebovať softvér pre 3D modelovanie.

Na čo je potrebný a ako funguje slicovací softvér?

V slicovacom softvéri pripravíte svoje 3D modely na tlač. Softvér funguje na princípe rozdelenia modelu na tenké vodorovné vrstvy, ktoré potom 3D tlačiareň tlačí. Vo slicovacom programe sa navrhujú aj podpery, ktoré sú nutné pri tlači previsov. Medzi ďalšie funkcie patrí napríklad možnosť zmeniť veľkosť, kontrola rozlíšenia tlače, nastavenie tlačiarne (napr. teplota trysky a rýchlosť tlače). Niektoré pokročilejšie softvéry ponúkajú aj možnosť náhľadu, ktorý umožní opraviť chyby pred začiatkom tlače. Keď bude všetko pripravené, slicovací softvér vygeneruje g-kódy a tlač môže začať.

Ako si môžem sám navrhnúť 3D model?

Na to budete potrebovať softvér na 3D modelovanie. Existujú softvéry zadarmo na stiahnutie, ktoré vám budú na začiatok určite stačiť. Odporúčame začať navrhnutím jednoduchého modelu a postupne sa prepracovať k zložitejším. Do softvéru na 3D modelovanie môžete aj nahrať už vytvorený 3D model a ten si upraviť podľa svojich predstáv.

Nájdem niekde modely pre 3D tlač zadarmo na stiahnutie?

Existuje známa a obľúbená platforma, kde fanúšikovia do 3D tlače zdieľajú súbory a modely, ktoré ktokoľvek môže stiahnuť a využiť. Reč je o thingiverse.com. Tento web ale nie je jediný. Medzi ďalšie weby, kde nájdete aj 3D modely zadarmo na stiahnutie patrí napríklad: cults3d.com, cgtrader.com, myminifactory.com, turbosquid.com, pinshape.com.

Ako funguje 3D pero? 3D pero funguje na rovnakom princípe ako 3D tlačiarne, ktoré tlačia pomocou FDM/FFF techniky - roztápajú filament, ktorý na vzduchu rýchlo tvrdne a vďaka tomu umožňuje vyrábať rôzne tvary a modely. U 3D pera nie je potrebná žiadna elektronická predloha. Jednoducho môžete začať hneď „kresliť“. Ale existujú aj rôzne šablóny a návody, s ktorými môžete pracovať. Je možné s 3D perom tlačiť kvalitné modely? S 3D perom môžete vytlačiť zaujímavé výtlačky, či už to budú šperky, hračky pre deti alebo rôzne dekorácie. Ale je potrebné vziať na vedomie, že 3D pero nikdy nebude tlačiť s úplnou presnosťou, ako to dokážu 3D tlačiarne, ktoré tlačia podľa presných kódov. Na druhej strane 3D perom môžete opravovať a dopĺňať výtlačky vytlačené na 3D tlačiarni. 3D pero môže byť zaujímavým nástrojom pre deti, jednoducho sa používa a rozvíja ich kreativitu.

Aké sú rozdiely medzi 3D tlačou a CNC frézovaním?

Hlavným rozdielom je technika vytvárania produktu – u 3D tlače materiál pridávate, u CNC frézovania materiál ubúdate. U 3D tlačiarní celý proces začína na prázdnej tlačovej podložke, kam sa vrstva po vrstve pridáva filament. Zatiaľ čo u CNC frézovania je na začiatku nejaký materiál, ktorý sa počas procesu odoberá, kým nevznikne požadovaný model.

Koľko času zaberie 3D tlač?

Ako dlho sa bude tlačiť konkrétny výtlačok je veľmi individuálne – závisí na tom, akú použijete technológiu 3D tlače, ako budete mať nastavenú tlačiareň, akú hustú budete tlačiť výplň a samozrejme v neposlednom rade, aký veľký bude výtlačok. Pomocou 3D tlačiarní sa dajú vykúzliť zaujímavé a originálne výtlačky, ale je potrebné počítať s tým, že to zaberie čas a to v rádoch hodín. Na hrubý príklad - tlač postavičky veľkej cca 10 cm môže trvať aj 4 hodiny.

Ako môžem znížiť náklady na 3D tlač? Do ceny tlače sa premietne vybraný materiál, veľkosť modelu i hustota výplne. Ak chcete tlačiť len výnimočne, môžete využiť služby firiem, ktoré tlačia 3D modely na zákazku (požiadavku s nezáväznou kalkuláciou môžete urobiť aj tu). Ale ak máte v pláne tlačiť často, už sa vám vyplatí investovať do svojej 3D tlačiarne. V prvom rade je potrebné správne nastaviť 3D tlačiareň, aby nedochádzalo k chybám, ako je napríklad ucpávanie trysky alebo zlyhanie tlače. Po odstránení chyby by vás mohla čakať nutnosť začať tlačiť model od začiatku, a to už zvyšuje náklady na tlač. Ďalšou možnosťou, ako znížiť náklady (a aj čas tlače), je zmenšenie veľkosti výtlačku a zníženie hustoty výplne, ale pozor - vždy je nutné dodržať minimálnu hrúbku steny. A v neposlednom rade môžete zvýšiť výšku vrstvy, čo povedie k rýchlejšiemu tlaču. Ale predtým, než to urobíte, je potrebné zvážiť funkčnosť a vzhľad výtlačku. Nízka výška vrstvy zabezpečí, že výtlačok bude hladký a bude mať ostré hrany. Čo je zvlášť žiaduce u výtlačkov, u ktorých potrebujete, aby pasovali k ostatným súčiastkam/dielom.