Ako funguje stolná 3D tlačiareň: Základné technológie 3D tlače

06. 10. 2019

6. októbra 2019, 15:57 | Aj napriek tomu, že prvá technológia 3D tlače bola po prvý krát patentovaná pred viac ako 30 rokmi, globálny rozmach toto odvetvie zažíva v posledných rokoch. Dnes dávno neplatí, že 3D tlačiarne záležitosť geekov alebo priemyselných konštruktérov. Stolné 3D tlačiarne ľahko dostupné aj pre bežných smrteľníkov. Poďte sa s nami pozrieť na 3D tlačiarne zblízka a zistiť, ako tieto zariadenia fungujú.

Ako funguje 3D tlač

3D tlačiarne dokážu na základe digitálnej predlohy vyrábať fyzické trojrozmerné predmety. Proces vzniku nového produktu, pri ktorom dochádza k vrstveniu materiálu na seba, sa označuje ako aditívny – výsledný produkt je modelovaný z materiálu, ktorý je postupne pridávaný. Jedná sa vlastne o opačný proces ako ten, ktorý pri výrobe používajú napríklad obrábacie stroje, kedy je z celistvého kusu materiál postupne odoberaný.

Technológie 3D tlače

Aj napriek tomu, že počiatky technológie 3D tlače siahajú minimálne do 80. rokov 20. storočia, svoje patenty si ich vynálezcovia dlhé roky prísne chránili. To malo za následok konkurenčný boj, v ktorého dôsledku vzniklo celé spektrum technológií 3D tlače. Len článok na Wikipédii o 3D tlači ich spomína 15.

Súčasný rozmach 3D tlače je z veľkej miery zapríčinený vypršaním niektorých patentov a mnohé technológie 3D tlače tak dnes voľne šíriteľné ako tzv. open source. V praxi to znamená, že sa 3D tlačou mohli začať zaoberať nielen samotní vynálezcovia so svojimi tímami, ale aj študenti, inžinieri a amatérski nadšenci do nových technológií.

Poďme si predstaviť kľúčové technológie 3D tlače:

FDM/FFF

Najrozšírenejšia technológia 3D tlače je tzv. FDM (Fused Depositon Modeling), ale pretože na toto označenie si nechala spoločnosť Stratasys zaregistrovať ochrannú známku, vžilo sa (nielen) pre komerčné účely označenie FFF (Fused Filament Fabrication). V obidvoch prípadoch sa ale jedná o jeden a ten istý princíp fungovania 3D tlačiarne a pokiaľ sa bavíme o stolných 3D tlačiarňach, veľká väčšina z nich používa k modelovaniu práve túto technológiu.

FDM/FFF technológia tlače funguje na princípe natavovania materiálu, ktorý je tlačiarni dodávaný najčastejšie vo forme plastovej struny, tzv. filamentu. Ten je v zásobníku 3D tlačiarne uložený na cievke, z ktorej si tlačiareň materiál postupne odmotáva. Tlačová hlava 3D tlačiarne potom vrstvu po vrstve tlačí fyzický 3D model, ktorý jej bol dodaný v digitálnej predlohe. V princípe je táto technológia 3D tlače veľmi podobná technológii tlače atramentových tlačiarní. Rovnako ako na papier vstrekuje tlačová hlava veľmi malé množstvo materiálu – atramentu, tlačová hlava 3D tlačiarne umiestňuje tekutý materiál na podložku vrstvu po vrstve, čím vzniká fyzický model. FDM/FFF technológia 3D tlače je najlacnejšou technológiou 3D tlače, čo je hlavný dôvod, prečo je tak veľmi rozšírená.

Nevýhodou tejto technológie je dlhý čas tlačenia, široký rozptyl kvality tlače, ktorá je závislá na modeli tlačiarne aj použitom materiáli, a rôzne konštrukčné obmedzenia (napríklad natavený materiál musí najprv stvrdnúť, pri zložitejších modeloch je potrebné preto počítať aj s tlačou podpier a podobne).

3D tlačiareň v akcii: Vytlačiť telo a hlavu malého Groota trvalo stolnej 3D tlačiarni Prusa 10 a pol hodiny.

SLA

Stereo litografia (SLA) je prvou patentovanou technológiou 3D tlače. K vytváraniu objektov využíva UV lúč, ktorý stvrdzuje polymérovú živicu do požadovaného tvaru. Jedná sa o veľmi presnú techniku 3D modelovania, súčasne je ale veľmi nákladná, čo bráni jej masovému rozšíreniu.

Ukážka 3D tlače technológiou stereo litografie na 3D tlačiarni značky Carbon

SLS

Selective laser sintering (SLS), v preklade selektívne spekanie laserom, niekedy označované tiež ako laserové sintrovanie, je technológia 3D tlače, kedy objekt vzniká tavením práškového materiálu a jeho spekaním po jednotlivých vrstvách pomocou laseru.

Laser vytvrdzuje požadovaný tvar objektu do materiálu vo forme pevného prachu, ktorý je umiestnený na tlačovej doske. Po stvrdnutí jednej vrstvy stroj nanesie ďalšiu tenkú vrstvu prachu a tú laser znova vytvrdí. Výtlačok je po dokončení potrebné doslova vyhrabať z prachu a opatrne ho očistiť. Výsledkom veľmi presné a odolné výtlačky. Tlačiarne fungujúce na princípe laserového sintrovania profesionálne stroje, ktoré nachádzajú využitie v oblasti priemyselnej výroby a výroby prototypov k funkčnému testovaniu.

Ukážka výroby produktov pomocou technológie SLS

Kde sa berú modely pre 3D tlač?

Digitálne modely pre 3D tlač sa konštruujú v 3D modelovacích programoch ako AutoCAD, Blender a im podobné. Aby ste si mohli pripraviť vlastný trojrozmerný model na vytlačenie, potrebujete „ovládnuť“ tieto programy. To sa zvládnuť aj samoštúdiom, ale čo ak nechcete čakať dni, alebo možno týždne, než zvládnete aspoň základy 3D modelovania?

istock-675189884-nahled2.jpg

3D modely sa modelujú v počítačových programoch pre 3D modelovanie. Preferovaným formátom väčšiny stolných 3D tlačiarní je STL.

Na internete je mnoho databáz hotových 3D modelov, ktoré mnohokrát k dispozícii pod voľnými licenciami a prinajmenšom pre nekomerčné použitie je možné ich voľne stiahnuť a využiť.

Ďalšou možnosťou, ako získať 3D model k vytlačeniu je naskenovať fyzický objekt pomocou 3D skeneru. Jedná sa o zariadenia, ktoré dokážu oskenovať tvar a povrch trojrozmerného predmetu a previesť ho do digitálnej podoby. 3D skenery sa delia na hlavné dva typy – ručné 3D skenery a stacionárne.

Buďte pri tom ako prvý
Najnovšie informácie o novinkách a akciách priamo na Váš e-mail.
Doprava ZDARMApre registrovaných zákazníkov
Doručenie do druhého dňaSme fakt rýchli
Doživotná záruka na náplneNášmu tovaru proste veríme
Garancia proti poškodeniu tlačiarneKeď sa niečo stane, je to na nás