Doba, kdy budou 3D tiskárny běžným vybavením domácnosti, je i přes rychlý rozvoj technologie stále ještě v nedohledu, nicméně v hobby sektoru se již jedná o známou vychytávku, kterou si pořizuje čím dál tím více nadšenců. Faktem je, že s 3D tiskárnou nevytisknete „všechno“, jak je často deklarováno. 3D tiskárny mají svá omezení, nicméně i přes to mohou dobře posloužit k tisku různých součástek či jiných užitečných předmětů denní potřeby. Pokud i vy uvažujete o jejím pořízení, ale zatím si nedovedete představit, jaké procesy se za 3D tiskem skrývají a jak vlastně probíhá, čtěte následující článek.

Sestavení tiskárny

Prvním krokem po zakoupení tiskárny bývá zpravidla její sestavení. K těmto „stavebnicím“ tiskáren jsou dodávány podrobné návody (často i s doprovodnými videi), tudíž by její zprovoznění neměl být velký problém. Je však zřejmé, že se neobejdete bez jistých technických dovedností a znalostí. Pokud máte ze sestavování tiskárny obavy, je možné si pořídit tiskárnu již sestavenou. Ceny hotových tiskáren jsou ale pochopitelně o něco vyšší.

Vytvoření 3D modelu

Po uvedení tiskárny do provozu se můžete pustit do přípravy svého prvního tisku. Dalším krokem je vytvoření 3D modelu. Ten můžete získat v zásadě dvěma způsoby – buď si ho sami vymodelovat ve speciálním programu či si ho zdarma nebo za malou úplatu stáhnout z některé z volně přístupných databází na internetu (např. Thingiverse nebo PinShape). K vytvoření vlastního modelu můžete využít například program TinkerCad, který je dostupný on-line přímo z internetového prohlížeče. Jeho ovládání je jednoduché a obsahuje i velmi propracovaný tutoriál. Při přípravě složitějších modelů si však s tímto programem pravděpodobně nevystačíte a budete muset využít komplikovanější software jako FreeCAD, Blender nebo některé z komerčních programových řešení.

Slicování

Vytvořením 3D modelu však práce nekončí. Soubor z modelovacího programu ve formátu *.stl je nutné převést do „jazyka tiskárny“. K tomu slouží tzv. slicingové programy. „Slicing“ v překladu doslova znamená „řezání“ či „plátkování“ a přesně to také slicingové programy dělají. Objekt je rozdělen na jednotlivé tiskové vrstvy, pro které je počítán průběh tiskové hlavy, rychlost vytlačování materiálu, teplota nahřívání podložky apod. Model v tomto formátu je v podstatě určen na „jedno použití“, jelikož je vázán na konkrétní typ tiskárny a použitý materiál. K slicování je možné využít programy Cura nebo Slic3r.

Tisk

Výstup ze slicingového programu posléze nahrajete na SD kartu, kterou vložíte do tiskárny. Pak už jen zbývá zadat příkaz k tisku. Doporučujeme nenechávat tiskárnu dlouho předehřátou, aby materiál neucpal trysku. Po zahájení tisku se už jen ujistěte, že první vrstvy materiálu dobře drží na podložce a že se nezacuchává tisková struna. Tiskárnu při tisku průběžně kontrolujte, aby vše proběhlo bez obtíží.

Finální úpravy

Po dokončení tisku můžete objekt opatrně sundat z podložky rukou nebo pomocí špachtle. Podle povahy materiálu je pak možné 3D výtisk různě povrchově upravovat a opracovávat, aby výsledek co nejvíce odpovídal Vašim představám.

3D tisk: jak funguje a kde začít?

3D tisk se zdá jako relativně mladá technologie, nicméně první projekty se objevily již před téměř 40 lety. Masovějšímu rozšíření však až dosud bránila vyšší cena, komplikovaná dostupnost a složitá obsluha. Řada z těchto mantinelů ale za poslední roky zmizela a 3D tiskárna tak už není jen pro nadšence a univerzitní laboratoře.
Nejzásadnějším přínosem 3D tisku je možnost vytvořit, respektive vytisknout prakticky jakoukoliv konstrukci. Zejména v leteckém průmyslu i kosmonautice se proto 3D tiskárnám daří čím dál tím více, neboť jsou vytištěné díly značně lehčí, než jejich obráběné protějšky.
Air New Zealand zkouší 3D tisk pro díly letadel (foto Metal AM)
S tím je ostatně spojena i další výhoda, neboť při 3D tisku vzniká jen nepatrné množství odpadního materiálu. Tiskárna totiž nanáší materiál pouze tam, kde je potřeba. Odborně se tento způsob označuje jako aditivní výroba. Naproti tomu dosud používané způsoby jako obrábění (vrtání, frézování, …) potřebují na začátek blok materiálu, ze kterého postupně odebírají. Takzvaně subtraktivní výroba vám tedy kromě finálního výrobku vytvoří i nezanedbatelné množství odpadu. Lze jej sice recyklovat, ale nikoliv za cenu surového materiálu.
V menších firmách a domácnostech si 3D tiskárny našly místo jako stroje pro tvorbu prototypů, nebo pro tvorbu menších sérií dílů, které by např. při výrobě vstřikolisem stály nepřiměřené částky. Na své si přijdou i kutilové, kteří si mohou znovu vyrobit rozbité součástky a nebo vytvořit zcela nové, avšak za zlomek ceny od průmyslového dodavatele.
3D tiskárna oproti CNC nepotřebuje paletu nástrojů (foto All3DP)
3D tisk má před sebou ještě notný kus cesty, než se stane zcela běžným výrobním postupem. Nelze ani očekávat, že by se firmy hromadně zbavovaly vstřikolisů a obráběcích center. Tyto dekádami ověřené technologie mají své nesporné výhody a 3D tisk je zkrátka dalším způsobem výroby dílů se svými výhodami i nevýhodami.
Prozatím stále panuje jistá ostražitost, avšak ti, kteří uvidí výhody a uplatní 3D tisk jako první, získají nespornou výhodu oproti ostatním. Pojďme se podívat, jakým vývojem si tento aditivní způsob výroby prozatím prošel a jaké materiály se dnes používají.

Počátky 3D tisku

Technologie vrstvení materiálu se používá již století, ale pokud se zaměříme na stroje, které materiál distribuují podle počítačového kódu, dostáváme se do Japonska v letech 1980-1981, kdy Hideo Kodama položil základy “Rapid Prototypingu”, což bychom volně přeložili jako systém zrychleného návrhu a výroby prototypů. Zároveň také popsal technologii vytvrzování tekutého roztoku UV světlem, kterou si o pár let později patentoval Chuck Hull pod názvem SLA (StereoLithogrAphy).
Hideo Kodama (foto sculpteo.com)
V té době se již 3D tisku věnovali inženýři a univerzity po celém světě. Další technologie tak vznikaly paralelně. Na jejich základu následně vznikaly firmy, z nichž některé dodnes patří mezi přední lídry trhu. Mezi nejznámější patří např. Stratasys, jehož zakladatelé vymysleli dnes velmi populární FDM (Fused Deposition Modeling), kterou můžete znát pod zkratkou FFF kvůli ochranné známce na originálu.
Tiskárny Stratasys  míří do průmyslu (Business Wire)
Ostatně všechny zmíněné technologie byly zpočátku zatíženy patenty a všemožně přeprodávány, což je v průmyslu standardní postup, na druhou stranu to nesmírně brzdilo rozvoj. Teprve v posledních letech některé z patentů vypršely a díky tomu zažívá 3D tisk skokový rozmach a na jeho rozvoji mohou pracovat i menší firmy, které by si licenční poplatky nemohly dovolit, nebo jim to zkrátka držitel patentu nedovolil.

Open source

Myšlenka sdílení svého know-how s komunitou vznikla v reakci na chování monopolistických praktik velkých softwarových firem a postupně se šíří i do dalších odvětví. V oblasti 3D tisku má naprosto zásadní význam a nebýt několika výrazných postav, které svými nápady zlevnily a zpřístupnily 3D tiskárny, mohli bychom o nich tak maximálně diskutovat na fórech.
Na Open source vyrostl zcela nový trh, který může co nevidět začít dělat vrásky na čele tradičním výrobcům, kteří si patentují každou drobnost a díky spletité byrokracii ztrácí na mladé dynamické firmy a komunitu okolo nich. Jak rychle budete postupovat s oddělením několika zaměstnanců, když naproti tomu lze svůj produkt budovat společně s desítkami tisíc nadšenců (profesorů, inženýrů, kutilů) po celém světě?
RepRap tiskárna tiskne díly pro další tiskárnu (foto RepRap)
Mezi nejzásadnější projekty patří RepRap, původem z britské univerzity. Kde výzkumník Adrian Bowyer přišel s myšlenkou strojů, které by se dokázaly samy replikovat, respektive si vytisknout plastové díly pro dalšího “potomka”. Právě díky své otevřenosti si získal zásadní postavení ve světě 3D tisku a kromě komunity díky němu vyrostla řada společností, nejznámějším příkladem je český výrobce Prusa Research.
Original Prusa i3 MK2 je jedna z nejpopulárnějších 3D tiskáren (foto All3DP)
Tradičně se rozjetého vlaku chytají čínské firmy a s vidinou velkých prodejů kopírují zbytek světa, jak to jen jde. Bohužel většina z nich vidí Open source jako samoobsluhu bez pokladní a zatímco si vesele stahují návrhy od ostatních firem, prakticky nepřispívají zpět a navíc se aktivně brání zveřejnění svých kódů a návrhů. Některé firmy pak zcela nepochopily podstatu věci, jako např. společnost XYZprinting, která si pod pojmem Open source představuje umožnění uživateli změnit nastavení tiskárny a použít neoriginální tiskové materiály.
Klon Raisecube Prusa i3
Až se budete příště ptát, proč stojí totožný čínský výrobek zlomek toho, co ten ze “západního” světa, bude často hrát roli odstavec výše.
Zdroje:
https://www.miroluk.cz/clanky-jak-zacit-s-3d-tiskem.html
https://www.svethardware.cz/3d-tisk-jak-funguje-a-kde-zacit/48403
https://cs.wikipedia.org/wiki/3D_tisk