3D tiskárny

3D tiskárny pro domácnost - na co si dát pozor při nákupu!

3D tiskárna je vhodná k reprodukci předmětů. V následujících řádcích se dozvíte, proč se vyplatí používat tiskárnu i u vás doma a jak si vybrat ten správný model.

1. Oblasti použití 3D tiskáren

Ještě před několika lety byl 3D tisk doménou průmyslu a byl také drahý, ale dnes se objevuje stále více komerčních výrobců cenově dostupných 3D tiskáren pro soukromé použití. Doma si můžete na 3D tiskárně vytisknout například následující předměty:

• Náhradní díly pro modelářství
• Dekorace jako např. vázy, šálky, nádoby
• Ozdobné prvky jako například nápisy, ornamenty, vánoční ozdoby na stromek
• Akční nebo herní figurky
• Pomůcky pro hobby nebo každodenní použití, jako jsou držáky na lahve nebo nářadí, kytarová trsátka

Předměty lze dále kdykoli dotisknout u vás doma podle vašich individuálních požadavků.

3D tiskárnu se vyplatí mít i doma.

Shrnuli jsme pro vás nejdůležitější výhody a nevýhody 3D tisku pro soukromé použití:

Výhody 3D tiskáren

• Mnoho předmětů si můžete vyrobit sami.
• Předměty lze napodobit velmi detailně.
• Tištěné produkty je možné individuálně přizpůsobit a upravit.

Nevýhody 3D tiskáren

• Je třeba zvážit relativně vysoké pořizovací náklady a náklady na materiál.
• V závislosti na velikosti a složitosti předmětu může tisk trvat dlouho.

2. Princip fungování 3D tiskárny a její konstrukce – krok za krokem

Při domácím použití se obvykle používá 3D tiskárna, která využívá proces taveného dispozičního modelování (Fused Deposition Modeling, krátce zvaný také FDM). Tento proces 3D tiskárny probíhá následovně:

1. Předmět, který má být vytištěn, musí být k dispozici v digitální podobě jako trojrozměrný model a může být buď stažen jako hotový soubor z příslušných platforem, nebo vytvořen pomocí aplikace pro 3D modelování.
2. Speciální tiskový software (obvykle dodávaný s 3D tiskárnou) převede požadovaný tvar vrstvu po vrstvě do trojrozměrných pohybových příkazů, na jejichž základě je příslušným způsobem řízen tzv. extruder (tisková hlava) tiskárny. Tento software se rovněž nazývá slicer.
3. Plast ve tvaru drátu (filament) se navlékne do tiskové hlavy a zahřívá se tak, aby se extruder pohyboval podle specifikací předem vytvořeného souboru po předem vypočítaných drahách po tiskovém loži umístěném ve spodní části 3D tiskárny. Zkapalněné vlákno / filament přitom vystupuje jako tenké vlákno z trysky (nozzle) na tiskové lože a nanáší se v několika vrstvách na sebe. Jakmile se materiál dostane na vzduch, ochladí se a ztvrdne.
4. Jednotlivé vrstvy se nakonec spojí v ucelený model – tištěný produkt.
5. Převislé části předmětů se obvykle tisknou s podpůrnou konstrukcí, aby byl zajištěn kontakt s podložkou. Tento nosný materiál musí být při procesu dokončení tištěného produktu odstraněn.

3. Materiály pro 3D tiskárny

U FDM tiskáren se obvykle používá surovina z plastu, tzv. filament, který je dostupný v mnoha různých barvách, stejně jako v tiskových a materiálových vlastnostech. Liší se například dvěma standardními průměry: 1,75 mm a 2,85 mm. U profesionálních tiskáren lze používat materiály, jako jsou směsi se dřevem, keramika, polykarbonát, uhlík nebo nylon. Záleží však na tom, jaký materiál dokáže vaše 3D tiskárna zpracovat, a na zamýšleném použití tištěného produktu.

Tisková vlákna / filament jsou k dispozici v mnoha provedeních.

Níže vám představíme obě nejoblíbenější standardní suroviny.

3.1 Vlákno PLA pro 3D tiskárny

Nejoblíbenější surovinou je PLA vlákno (polyaktid, kyselina polymléčná), a proto se toto vlákno často používá v 3D tiskárnách. S tímto materiálem se snadno pracuje, a je proto vhodný pro začátečníky.

Používání PLA vláken pro 3D tisk má oproti jiným materiálům následující výhody:

• PLA nepotřebuje vyhřívané tiskové lože.
• Téměř každá FDM tiskárna jej dokáže zpracovat.
• Materiál je biologicky odbouratelný.
• Při tisku nevznikají nepříjemné pachy ani toxické výpary.

3.2 Vlákno ABS pro 3D tiskárny

Druhou nejoblíbenější surovinou je ABS vlákno (akrylonitrilbutadienstyren). Tento materiál se používá pro výrobu mnoha spotřebních předmětů, jako jsou hračky, elektronické součástky a cyklistické přilby. Na rozdíl od PLA je tento materiál při 3D tisku obtížněji zpracovatelný, protože vyžaduje vyšší bod tání.

Vlákna ABS mají pro 3D tisk následující výhody:

• ABS dosahuje mimořádně vysoké tuhosti a odolnosti.
• Vyznačuje se dlouhou životností.
• Materiál je biologicky odbouratelný.
• Materiál je odolný vůči teplotám a poškrábání.

4. Aspekty pro koupi 3D tiskárny

Před nákupem 3D tiskárny byste měli zvážit tyto aspekty pro její pořízení:

• Tiskový prostor / objem: Tiskový prostor (často také označovaný jako build volume) udává maximální možnou velikost tištěného výrobku, kterou může 3D tiskárna vyrobit. Specifikace se obvykle udává pomocí osy X (šířka), osy Y (hloubka) a osy Z (výška).
• Rozlišení vrstev / minimální výška vrstvy: Údaj minimální výšky vrstvy znamená, jak vysoká má být každá jednotlivá tištěná vrstva. Čím tenčí je vrstva vláken, tím méně drážek vzniká při vrstvení materiálu a tím hladší nebo jemnější bude výsledný povrch. Hodnota výšky vrstvy se u základních modelů 3D tiskáren pohybuje kolem 0,1 až 0,2 milimetru. Čím menší je tento údaj, tím detailnější bude výsledek tisku. Výška vrstvy však nezávisí pouze na kvalitě mechaniky a schopnostech tiskárny, ale může být také ukazatelem toho, jak spolehlivě a přesně jsou vrstvy umístěny tiskovou hlavou na tiskovém loži – jinými slovy, jak pečlivě a přesně extruder řídí tok materiálu.
• Rychlost tisku: Maximální rychlost tisku udává rychlost, kterou se tisková hlava pohybuje po tiskovém loži a dopravuje vlákno / filament. Tato hodnota je také ukazatelem toho, jak dlouho bude přibližně trvat zhotovení tištěného produktu.
• Přesnost pozice: Údaj o přesnosti pozice udává, s jakou přesností se tisková hlava může opakovaně přesunovat do bodu na osách X a Y. Čím nižší je tato hodnota, tím lepší je mechanika a řídicí elektronika 3D tiskárny. Přesnost pozice je důležitá proto, aby bylo možné přesně dodržet rozměry předmětu. Tato hodnota by měla být menší než hodnota výšky vrstvy.
• Průměr otvoru trysky: Čím menší je průměr trysky (nozzle) na extruderu, tím přesnější bude dávkování roztaveného vlákna.

Možný tiskový prostor 3D tiskárny poskytuje informace o maximální velikosti tištěného produktu.

5. 3D tisk – 7 tipů

3D tisk se v současnosti těší velké oblibě a pro mnoho lidí se stal koníčkem. Aby se vám tisk vždy podařil, připravili jsme pro vás několik užitečných tipů:

1. Nenechávejte tiskárnu bez dozoru: V závislosti na velikosti a složitosti 3D modelu může tisk trvat dlouhou dobu. Dbejte na to, abyste během tisku nenechávali 3D tiskárnu bez dozoru. Zamezíte tak nežádoucím chybným výsledkům a v případě, že vám dojde materiál, můžete včas vlákno doplnit.
2. Instalace požárních hlásičů: Instalace požárního hlásiče nad tiskárnou není na škodu, protože při zahřívání vlákna dochází k jeho roztavení a může vznikat kouř.
3. Správné vyrovnání tiskové desky: Dbejte na to, abyste byla tisková deska nebo tiskové lůžko vždy přesně vyrovnány a výsledek tisku nebyl deformován.
4. Vytiskněte si sami pomocné díly pro 3D tiskárnu: Abyste si mohli 3D tisk co nejlépe zorganizovat, můžete si například sami vytisknout vodicí prvek pro vlákno, který lze k tiskárně připevnit. Tento díl pak vede vlákno přesně k tiskové hlavě.
5. Přídavné látky ve filamentech: V závislosti na zamýšleném použití vaší 3D tiskárny (například pokud bude předmět přicházet do styku s potravinami) zkontrolujte před tiskem, jaké přísady obsahuje použité vlákno.
6. Správné skladování vláken / filamentu: Vlákna / filament skladujte v roličkách ve vzduchotěsných nádobách, aby nedocházelo ke křehnutí materiálu.

6. Základní vybavení pro 3D tisk

Pokud si kupujete 3D tiskárnu, může se vám hodit toto příslušenství:

1. Lihový roztok isopropanol je vhodný zejména k odstranění otisků prstů nebo jiných zbytků z tiskové desky 3D tiskárny, aby nedošlo k narušení přilnavosti tištěného výrobku k povrchu. Tento prostředek můžete použít také k odstranění zbytků vláken z trysky.
2. Štípací kleště, brusný papír a nůž na koberce byste měli použít k dodatečnému opracování, například k proříznutí vlákna nebo odstranění podpůrného materiálu a k odstranění otřepů materiálu.
3. Pomocí spárové měrky můžete nastavit vzdálenost mezi tiskovým lůžkem a tiskovou hlavou, popř. její tryskou.
4. Pokud byste měli problémy s přilnavostí tištěného produktu na tiskovém lůžku, doporučujeme použít tzv. permanentní tiskové desky.
5. Pomocí špachtle můžete svůj 3D model snadno oddělit od tiskového lůžka.

7. Často kladené otázky

• Jaké materiály je vhodné použít pro 3D tiskárnu?

  Které vlákno pro 3D tisk použijete, závisí na konkrétním účelu tištěného produktu a na materiálu, který vaše 3D tiskárna dokáže zpracovat. Zpravidla se používají plasty jako PLA nebo ABS, které mají své individuální výhody a nevýhody.

• Která 3D tiskárna je nejlepší pro začátečníky?

  Pro začátek s 3D tiskem je vhodná tzv. FDM tiskárna (fused deposition modeling, zkráceně FDM). Tu lze zpravidla nejsnadněji ovládat a využívá proces taveného dispozičního modelování.

• Jak rychlá je 3D tiskárna?

  Doba trvání 3D tisku závisí na velikosti a složitosti tištěného produktu. Potřebný čas se může pohybovat od několika minut až po několik dní. Doba trvání tisku je dána rychlostí tisku.

• Musím si 3D tiskárnu sestavit?

  V závislosti na vašem rozpočtu jsou 3D tiskárny k dispozici buď jako stavebnice, nebo jako kompletně sestavené zařízení. Platí zde pravidlo: Čím nižší máte rozpočet, tím více musíte přiložit ruku k dílu.

8. Související odkazy

• 3D tiskárny Ender
• Příslušenství k 3D tiskárnám
• Plotry
• 3d pera
• Gravírovací stroje