Ako vybrať 3D tlačiareň

3D tlačiarne prešli za svoju krátku existenciu obrovským prelomovým vývojom a dnes už existuje množstvo modelov. Pred kúpou si teda preštudujte podrobne celú problematiku, aby bol výber pre Vás oveľa jednoduchší.

Termín 3D tlač sa skloňuje už niekoľko rokov, ale pre bežných užívateľov, to bolo skôr niečo zaujímavé, ale nie využiteľné. Posledné obdobie však prinieslo aj do domácností, čoraz viac spomínané 3D tlačiarne. Stále klesajúca cena a čoraz viac intuitívnejšie ovládanie je dôvod, prečo aj bežný užívateľ siahne po 3D tlačiarni.

Dnes už sa pri kúpe 3D tlačiarne stretnete s cenovou ponukou od 300 € a to nevravíme o ponukách čínskych e-shopov, kde nákup 3D tlačiarne za 100 - 150 €, nie je žiaden problém. Ak máme na mysli bežného užívateľa, nie je to každý užívateľ, ale ten, kto naozaj 3D tlač využije. Nemusí sa jednať o grafikov, projektantov a konštruktérov, ale aj bežných užívateľov, ktorí si to proste chcú vyskúšať.

Ste kreatívny alebo máte problém s atypickými súčiastkami? 3D tlačiareň je práve pre Vás!

Cena 3D tlačiarní je síce stále vyššia, ako pri bežnej atramentovej alebo laserovej tlačiarni, ale má tendenciu stále klesať a práve tým je čoraz dostupnejšia pre bežného užívateľa. Ak potrebujete vytlačiť určitý prototyp alebo model na vytvorenie formy (odliatok) je to čoraz dostupnejšia forma.

Mnoho užívateľov siaha po lacných variantoch 3D tlače z dôvodu tlače súčiastok, alebo častí pre iné zariadenia. Ak by sme to všeobecne zhrnúť, aký to má prínos napríklad pre domáceho kutila, môžem povedať, že ten si namiesto zostrojenia domáceho sústruhu môže zadovážiť lacnejšiu 3D tlačiareň. Tá síce nevysústruží typ súčiastky z dreva alebo kovu, ale plast vie z 80 % nahradiť tieto materiály.
 

Typy 3D tlačiarní

Samozrejme každý má iné preferencie a iný účel použitia. Preto na začiatku si potrebujeme zodpovedať niekoľko základných otázok:

• hotová 3D tlačiareň alebo stavebnica?
• aký je rozdiel medzi FDM a SLA tlačiarňou?
• z akých materiálov tlačiť a aké materiály použiť pri tlači jednotlivých predmetov?
• akú mám úroveň technickej znalosti? 
• aký mám rozpočet na 3D tlačiareň?
• mám si kúpiť FDM 3D tlačiareň?

Stavebnica 3D tlačiarne

3D tlačiarne sa predávajú ako hotové riešenia, ktoré stačí len vybaliť a začať používať, ale aj ako kopa súčiastok s návodom, ktoré si treba doma najskôr poskladať a zmontovať. Záleží len na zručnosti kupujúceho, ktorú verziu preferuje.

Výhodou stavebníc (do-it-yourself) modelov je nižšia cena a fakt, že väčšina týchto tlačiarní je navrhnutá tak, aby bola z istej časti automaticky replikovateľná, t.j. schopná vytlačiť niektoré vlastné súčiastky. Majiteľ tak teoreticky iba dokúpením niekoľkých nevyhnutných súčiastok môže postaviť ďalšiu 3D tlačiareň. Do-it-yourself modely sú do značnej miery modifikovateľné a majiteľ môže meniť niektoré súčiastky časom za výkonnejšie a kvalitnejšie.

FDM 3D tlačiareň (plastové vlákno)

FDM je skratka pre Fused Deposition Modeling. V FDM sa prameň materiálu (v tomto prípade termoplasty) ukladá vo vrstvách, aby sa vytvoril 3D tlačený objekt. Počas tlače je plastové vlákno privádzané cez extrudér za horúca, kde je plast dostatočne mäkký, aby ho bolo možné presne umiestniť tlačovou hlavou na vyhrievanú podložku. Roztavené vlákno sa potom nanáša po vrstvách v oblasti tlače, aby sa vyrobil obrobok.

FDM je najbežnejšou metódou 3D tlače používanou pri 3D tlači na počítači. Termoplastické vlákno sa zahrieva a extruduje cez vytláčaciu hlavu, ktorá ukladá roztavený plast v súradniciach X a Y, zatiaľ čo zostavovací stôl znižuje vrstvu objektu za vrstvou v smere Z.

Tento typ 3D tlačiarní je nákladovo efektívny prostriedok na vývoj produktov a rýchle prototypovanie v domácnostiach, malých podnikoch a vzdelávacích odvetviach, pretože je schopný spoľahlivo a rýchlo vyrábať robustné súčasti.

SLA 3D tlačiareň (tekuta živica)

SLA je skratka pre StereoLitography Apparatus alebo jednoducho stereolitografia. Rovnako ako FDM je SLA aditívnou metódou: Modely sa vytvárajú vrstva po vrstve. SLA však používa vytvrditeľný fotopolymér (typicky tekutá živica), ktorý je stvrdnutý aplikovaním zaostreného alebo UV svetla (vytvrdzovanie). Tlačiarne SLA obvykle vyrábajú modely zhora nadol, zostavovacia platforma model zdvíha smerom nahor z živicového kúpeľa

SLA používa namiesto trysiek laser, v súčasnosti je však už na ústupe práve v prospech FDM, ktorá pracuje s tryskami.

Parametre 3D tlačiarní

Pri výbere 3D tlačiarne je potrebné prihliadať na technické parametre, ktoré ovplyvňujú veľkosť tlačeného objektu, použitý materiál, kvalitu a rýchlosť tlače.

Tlačový priestor

Tlačový priestor sa najčastejšie udáva v milimetroch a troch osiach a to X, Y, Z. Všetky tieto rozmery sú veľmi podobné alebo v niektorom prípade takmer rovnaké. Tu je vhodné rozlíšiť či chceme tlačiareň na tlač v domácnosti alebo skôr na profesionálne využitie. Tlačiareň určená na tlač v domácnosti by mala mať priestor minimálne 100 x 100 x 100mm.

Materiály pre 3D tlač

Najčastejšie používaným 3D tlačovým materiálom je ABS alebo PLA vlákno s hrúbkou 1,75 mm alebo 3 mm. ABS materiál je vhodný skôr pre menšie predmety a projekty pretože má inú tepelnú rozťažnosť a teda vo viacerých vrstvách môže spôsobovať krútenie materiálu čo by viedlo k zdeformovaniu celého projektu. PLA je oproti tomu veľmi dobrý a dokonca biologicky odbúrateľný materiál, ktorý si však zachováva svoje vlastnosti do maximálne 60 °C.

Rozlíšenie tlače

Rozlíšenie sa udáva ako horizontálne, tak aj vertikálne v desatinách milimetroch. Horizontálne rozlíšenie sa vzťahuje k osiam X a Y, zatiaľ čo vertikálne k osi Z. Jeho hodnota určuje minimálnu hrúbku vrstvy. Horizontálne rozlíšenie sa odporúča pod 0,1 mm a vertikálne do 0,2 mm. Čím drobnejšie vrstvy zvládne, tým detailnejšie budú vytlačené objekty avšak aj tlač bude pomalšia. Tlač väčšieho objemu môže pokojne zabrať aj jeden celý deň.

Rýchlosť tlače

Rýchlosť tlače závisí na parametroch tlačiarne, ale aj na zložitosti spracovávaného objektu a typu použitého materiálu. Udáva sa v milimetroch za sekundu. V ideálnom prípade by tlačiareň mala dosahovať rýchlosť najmenej 40 mm/s, ale radšej ešte o niečo viac. Každopádne aj príliš vysoká rýchlosť tlače pri vlastnom nastavení bude mať za následok menej kvalitný výsledok tlače.

Počet tlačových hláv

Čím viac tlačových hláv má tlačiareň k dispozícii tým lepšie. Viac tlačových hláv umožňuje tlačiť rýchlejšie, s použitím rôznych materiálov, resp. rôznych farieb. Na trhu sa štandardne pohybujú tlačiarne s jednou hlavou, ale možno si zaobstarať aj tlačiareň s tromi tlačovými hlavicami (tryskami).

Materiály pre 3D tlač

Materiály na 3D tlač sú rozdelené do niekoľkých kategórií, ktoré sa týkajú troch najpopulárnejších technológií 3D tlače:

• FDM (fused deposition modeling) tzv. modelovanie tavného ukladania
• SLA (stereolitography apparatus) tzv. stereolitograficka tlač
• SLS (selective laser sintering) tzv. zapekanie laserom

Povaha týchto technológií je veľmi odlišná, čo znamená, že materiály pre každú technológiu musia mať odlišnú formu. V súčasnosti je výber 3D tlačových materiálov a technológií samozrejme väčší ako kedykoľvek predtým. Preto je dosť ťažké pokryť každý typ tlačového materiálu 3D. Čo však môžeme urobiť, je pozrieť sa na rôzne kategórie materiálov a ich náklady.

Filamenty alebo vlákna (FDM)

Existuje mnoho druhov vlákien, ako sú PLA, ABS, PETG, uhlíkové vlákna, drevité a dokonca aj flexibilné materiály na báze PLA. Všetci prichádzajú s inou cenou, navyše ceny do veľkej miery závisia aj od kvality materiálu. Všeobecne povedané, vlákna PLA sú najlacnejšie, potom vlákna ABS a potom prichádzajú ostatné.

Polyméry sú doslova všade okolo nás, od nákupných tašiek, automobilových častí až po tehly LEGO. Pri 3D tlači možno termoplasty rozdeliť do 2 kategórií:

• termoplasty
• termosety

Rozdiel medzi termoplastom a termosetom spočíva v správaní pri vystavení vysokým teplotám. Pravdepodobne najdôležitejšie z týchto dvoch termoplastov je možné niekoľkokrát zahriať a stuhnúť bez toho, aby sa stratili ich fyzikálne a chemické vlastnosti. To je napríklad dôvod, prečo sa výtlačky vlákien PLA dajú ľahko recyklovať.

FDM vlákna patria medzi najobľúbenejšie materiály pre 3D tlačiarne.

• struny pre 3D tlač

Prášky (SLS)

SLS využíva polyméry vo forme práškov. Najpoužívanejší typ polymérnych práškov pre SLS sa nazýva polyamid, známy tiež ako PA. Nylon je najbežnejším typom polyamidu.

Cena materiálu 3D tlačiarne pre SLS je obvykle vyššia ako pri vláknach pre FDM.

Živice (SLA)

Prvou technológiou 3D tlače bola SLA, čo znamená, že na 3D tlač sa od začiatku používajú termosety. Termosety sú tiež polyméry, ale čo ich odlišuje od termoplastov, je to, že sa neroztopia. Termosety používané na 3D tlač SLA sú živice, ktoré sú kvapalnými fotopolymérmi. Potom sa vytvrdzujú pomocou svetelného zdroja, aby boli pevné.

Ceny živice sú veľmi podobné štandardným práškom SLS, ale rovnako ako v prípade cien iných typov 3D tlačových materiálov závisia aj od kvality materiálu.

3D model pre tlač

Pre tlač 3D modelu je nutné nahrať alebo vytvoriť digitálny 3D model a následne prekonvertovať do objekt do tzv. G-kódu.

Nahratie 3D modelu

3d model je možné stiahnuť z viacerých webových stránok napr. Thingiverse.com alebo získať od iného používateľa podobne ako iný elektronický dokument. Všetko, čo musíte urobiť je stiahnuť súbor vo formáte STL alebo prekonvertovať z iného 3D formátu. Windows 10 umožňuje otvoriť 3D objekt aj pomocou integrovaného programu 3D Skicár prípadne môžete využiť rôzne komerčné a voľne dostupné programy.

Výroba 3D modelu

Ak si chcete vytvoriť 3D model sami, musíte k tomu použiť niektorý z 3D programov. To už vyžaduje určitú znalosť práce v takom programe. Je tu ale aj možnosť použiť 3D skener pre vytvorenie 3D objektu podľa existujúcej predlohy.

Konvertovanie do G-kódu

Pomocou konvertoru Slic3r alebo Cura, ktoré sú najznámejšími môžete skonvertovať váš 3D objekt do G-kódu, ktorý je rozpoznateľný pre 3D tlačiareň. Stačí tento G-kód skopírovať na SD kartu, alebo cez pripojený PC a použiť ho priamo v tlačiarni.

Tlač a údržba

Samotná 3D tlač po úspešnom nastavení, by už mala prebiehať hladko. Môžete očakávať určitú hlučnosť. Niektoré modely ponúkajú optimalizovaný firmware pre tichú tlač. Doba, ktorá je potrebná pre tlač sa líši od obtiažnosti 3D modelu. Zložitejší model vám môže zabrať aj niekoľko hodín času.

Po tlači 3D modelu vás čaká ešte samotné očistenie. Pri 3D modeli, ktorý sa tlačí s takzvanými prázdnymi miestami, vás čaká vylomenie podporných miest a konečné očistenie modelu. Prázdne miesta „podpory“ sú miesta, ktoré v prázdnu musia byť vyplnené, ale samotný model ich neobsahuje. Ide o oblúky a priestor medzi poslednou vrstvou a oblúkom a podobne.



Ak si kúpite 3D tlačiareň FDM, môžete si vybrať z rôznych značiek, z čoho vyberať je najmenej 50 veľkých spoločností. Jednou z najznámejších je svetoznáma česká značka od konštruktéra Jozefa Prušu, ďalej sú to CREALITY 3D, Anycubic, GEEETECH, Anet, Artillery a ďalšie iné, ktoré nájdete aj na našom eshope.

Zobraziť 3D tlačiarne