CDR.cz - Vybráno z IT

Jak funguje 3D tisk a jaké jsou jeho hlavní technologie?

Zdroj: Shutterstock

3D tisk je dnes velmi populární téma, které už se dávno netýká jen výrobních procesů velkých firem, ale stále více se dostává i do obyčejných škol a do rukou garážových kutilů.

Hlavní technologie se liší buď tím, jaký využívají k tisku materiál, nebo tím, jakým způsobem jsou u nich vrstvy vytvářeny. Od toho se pak také odvíjí cena tisku, dostupnost i použití v praxi (nebo třeba i v domácnosti). V zásadě ale všechny pracují na stejném principu - přidávání materiálu v určitých vrstvách tak dlouho, dokud nevznikne výsledný 3D předmět. Trochu podrobněji si rozebereme ty nejzásadnější a nejpoužívanější z nich.

SLA, DLP a LCD

Technologie stereolitografie (SLA) je považována za jednu z prvních metod 3D tisku vůbec. Vznikla na základě patentu z osmdesátek minulého století a byla také použita ve vlastně úplně první komerční 3D tiskárně. Dodnes se také jedná o velmi hojně používanou technologii a po FDM je to druhá nejpoužívanější technologie pro domácí tisk. 

SLA funguje tak, že se pomocí působení UV laserového záření postupně vytvrzuje tekutý polymer - laicky by se dalo říct, že jde o několik druhů pryskyřice, které reagují při kontaktu se světlem. Vše je pak jen o správném nastavení - laser prosvěcuje jednotlivé vrstvy jen na předem určených místech (a po přesně předem určenou dobu, často v rámci několika sekund), a ty pak tvrdnou a tím tvoří finální výrobek. Díky tomu jde o jednu z nejpřesnějších metod 3D tisku vůbec, protože je schopná tvořit i vrstvy o výšce několika setin milimetru.

DLP funguje podobně, ale místo paprsku používá projektor, a tím osvětluje celou vrstvu naráz. LCD pak jak už název napovídá, používá LCD displej, a funguje tak prakticky stejně, jako DLP.

Zdroj: Shutterstock

Existují dvě varianty, v jedné je tisková plocha úplně ponořená až na dno nádoby s polymerem a postupně se posouvá nahoru jak paprsek zezdola vytvrzuje jednotlivé vrstvy (viz obrázek), v druhé se naopak postupně ponořuje dolů a paprsek působí shora. 

Mezi nejznámější značky 3D tiskáren převážně pro domácnosti, malé firmy a školy s technologií SLA můžeme zařadit Prusa, Anycubic, Creality, nebo třeba Elegoo. Jejich ceny se často pohybují v řádech tisíců až nižších desítek tisíc, ale je vhodné k nim dokoupit ještě vytvrzovací a mycí stanici (také v ceně v řádech pár tisíc), která odstraní přebytečný materiál a zvýší tvrdost výsledného modelu. V praxi se pak používají např. v zubním lékařství.

DMLS a SLS

Další technologie fungující na principu laseru jsou ještě velmi podobné DMLS (Direct Metal Laser Sintering) a SLS (Selective Laser Sintering), které pomocí něj taví/spékají prášek (namísto tekutiny). Laser je v této technologii přesně zaměřen na rovnoměrnou vrstvu prášku, a díky vodivosti tepla se nová vrstva dobře spojí s těmi předešlými. DMLS se používá na spékání práškových kovů - titanu, hliníku, oceli, niklu a dalších, kdežto u SLS je nejčastěji používaný nylon (s různými příměsmi), polystyren, ale také třeba keramika. 

Zdroj: Shutterstock

Výhodou je, že se nespečený prášek může často prosít a znovu použít, nevýhodou je ale nutnost velmi složitě čistit celou tiskárnu v případě potřeby výměny materiálu, a samozřejmě také vysoká cena pro pořízení. Hojně se ale používá pro tvorbu různých prototypů, které už mají plnit i nějakou funkčnost - jiné možnosti by totiž vyšly ještě mnohem dráž.

S těmihle tiskárnami se setkáte pouze v průmyslovém prostředí a jejich cena se pohybuje i vysoko nad 100 tisíci korunami. Jejich popularita ale stále stoupá. 

FDM/FFF

Nejznámější a v dnešní době hlavně mezi kutily nejrozšířenější technologií 3D tisku je bezpochyby FDM (Fused Deposition Modeling), někdy také nazývaná jako FFF (Fused Filament Fabrication). Význam těchto dvou zkratek se v původním smyslu trochu liší, dnes se však často používají jako synonyma.Tato technologie pří různých teplotách (dle přesného typu a značky) taví plastovou strunu (filament) a nanáší ji (vytlačuje) ve vrstvách na podložku. 

Zdroj: Shutterstock

Nejčastěji se nyní setkáváme s tiskárnami, které pro tvorbu třetího rozměru (výšky) pohybují tiskovou hlavicí směrem vzhůru, některé tiskárny ale namísto toho pohybují podložkou. Přestože základním materiálem je plast, velmi významně se přesné typy liší svými vlastnostmi, kvalitou i cenou. 

S touto technologií se dnes asi setkáváme nejčastěji. Nejen že je velmi rozšířena ve firmách, ale díky relativně nízké ceně si ji velmi často pořizují i různá věděcká a zdravotnická zařízení, školy a v neposlední řadě i obyčejné domácnosti. Cena takové tiskárny se bude lišit podle požadavků jejího uživatele, nejčastěji se pohybuje v rámci několika desítek tisíc korun.

 Zdroj: Shutterstock

Mezi nejznámější výrobce pro domácí užití můžeme zařadit například Prusa (české tiskárny, upravený model na obrázku), Bambu Lab, Creality, Anycubic, Snapmaker nebo třeba také kity (k sestavení) Voron. Mnohé z těchto značek však vyrábí i tiskárny pracující na jiných principech a nezaměřují se pouze na FDM/FFF technologie. Profesionální tiskárny pak už od devadesátých let vyrábí společnost Stratasys (která si tehdy právě technologii FDM nechala patentovat), nebo také 3D Systems.

A další…

Mezi další, avšak technicky velmi podobné technologie, můžeme zařadit např. WAAM, která pracuje s kovy a vrství je na sebe podobně jako FDM, ale dochází při ní ke svařování jednotlivých vrstev. Používá se hlavně k tvorbě složitějších nebo špatně dosažitelných modelů z kovu a hojně se používá například v leteckém průmyslu - ušetří totiž mimo ceny i materiál, a tím i váhu výsledku, což je v tomhle odvětví rozhodně důležitý faktor.

Zdroj: Shutterstock

Další takovou specifickou technologií je třeba i 3DCP, která vznikla už před třiceti lety a slouží ke konstrukci budov a jejích částí. Podobně jako FDM na sebe vrství samotvrdoucí materiál, ale pro jeho vznik používá prášek jako DMLS/SLS, který se smísí s tekutým spojovačem (namísto použití laseru). 

Mohli bychom pokračovat, ale v zásadě každá další technologie je jen malou odnoží některé z těch, které jsme si již představili. Příště se zaměříme na výběr tiskárny a materiálů pro začátečníky.

Tagy: 
Zdroje: 

Diskuse ke článku Jak funguje 3D tisk a jaké jsou jeho hlavní technologie?

Žádné komentáře.