Jak koupit 3D tiskárnu

Budoucnost je tady: 3D tiskárny, které dokáží vytvářet předměty na zakázku, jsou nejen úžasné, ale také cenově dostupné. Tato nově se rozvíjející oblast technologií nabízí velký potenciál, ale také mnohá úskalí. Co je tedy o 3D tiskárnách potřeba vědět a která je ta pravá?

První věc, kterou bude člověk, je trpělivost. 3D tisk je oblast, která se velmi rychle rozvíjí, ale 3D tiskárny, které si nyní můžete koupit, mají k replikátorům ze slavného Star Treku daleko. Tisknou pomalu – výroba jednoho předmětu jim často trvá mnoho hodin – a nabízejí omezený sortiment materiálů (většina z nich používá dva typy plastů, tzv. PLA a ABS).

I ty nejlepší spotřebitelské 3D tiskárny mohou vytvářet objekty pouze do velikosti bochníku chleba a levnější modely mají menší konstrukční plochy, které obvykle měří jen několik centimetrů na každé straně. Tyto tiskárny však mohou vytvářet předměty s překvapivou pevností, hladkostí a čistotou, které mohou být v domácnosti velmi užitečné, od vlastních solniček až po podomácku vyrobené náhrady těžko dostupných dílů.

Jak 3D tisk funguje

Na začátku potřebujete model předmětu, který chcete vyrobit. Může to být model, který si sami vytvoříte v softwaru pro 3D modelování, například v programu Blender, 3D sken existujícího objektu nebo model, který si stáhnete z internetu.

Software, který pracuje s tiskárnou, pak tento model převezme, rozřeže a převede na řadu tenkých vrstev, které může 3D tiskárna vytisknout jednu po druhé. Proto mají některé objekty vytištěné na 3D tiskárně schodovitý vzhled, který je tvořen vrstvami naskládanými na sebe.

Způsob, jakým 3D tiskárna tyto řezy vytiskne a vytvoří z nich finální model, se liší. Většina spotřebitelských modelů jsou filamentové tiskárny, které používají tenkou strunu plastu, která se roztaví v extrudéru, kde roztavený plast dopadá na stavební plochu. Pokročilejší (a dražší) 3D tiskárny používají pryskyřici a nejdražší modely používají prášek, který se roztaví nebo zkapalní (a pak rychle ztuhne) a spojí se s vrstvou pod ním.

Většina 3D tiskáren se dodává kompletně sestavená a připravená k tisku, ale některé se prodávají jako stavebnice, které si sestavíte sami. S předmontovanými modely je snazší začít, ale stavebnice nabízejí lepší přehled o tom, jak tyto tiskárny fungují, a umožňují vám, abyste si je po zprovoznění sami přizpůsobili a upravili. Součástek je hodně, ale většina stavebnic vyžaduje jen základní mechanické znalosti: Pokud jste sestavili knihovnu Ikea, můžete si sestavit stavebnici 3D tiskárny.

Přestože mají 3D tiskárny v současné době určitá omezení, jsou tato zařízení předvojem technologické a designové revoluce, v níž si můžete vyrobit, co chcete a kdy chcete. Pojďme si projít různé typy 3D tiskáren a výhody a nevýhody jednotlivých typů.

Typy 3D tiskáren

Nejlevnější 3D tiskárny jsou jednoduché modely, jako například Printrbot Simple s vyhřívaným lůžkem. Tyto tiskárny využívají proces, který se obvykle nazývá filament deposition manufacturing (FDM). Plastové vlákno se roztaví a poté se nanáší v tenkých vrstvách, z nichž se sestaví model. Existují dva možné typy plastu: ABS nebo organická verze známá jako PLA. Levné tiskárny mají jednu trysku pro nanášení vlákna.

Výhody: V případě, že se jedná o filament, je možné jej použít v několika variantách: Levné a jednoduché tiskárny jsou ideálním vstupním bodem pro 3D tisk. Jejich nastavení a konfigurace jsou obvykle poměrně jednoduché.

Nevýhody: Tento typ 3D tiskáren tiskne vždy pouze jednu barvu nebo materiál a stavební plocha je obvykle poměrně malá – obvykle asi 4 x 4 x 4 palce (10 x 10 x 10 cm).

Klíčové funkce a příslušenství: Tiskárna je vybavena dvěma funkcemi, které umožňují tisknout na tiskárně: Většina tiskáren tohoto typu obsahuje základní software, ale některé se dodávají bez softwaru, takže je třeba najít řešení s otevřeným zdrojovým kódem. Obvykle používají 1,75 nebo 3mm filament, který je běžně dostupný v rolích v různých barvách.

Špičkové tiskárny s vlákny

Sofistikovanější tiskárny FDM filamentů, jako je Ultimaker 2nebo open-source tiskárna RepRap Mendel, přidávají ke standardní 3D tiskárně filamentů další funkce, jako je více extrudérů a tenčí vrstvy (až 0,0039 palce, tedy 0,1 milimetru) pro hladší výtisky.

Výhody: V případě, že je tiskárna vybavena speciálními funkcemi, je možné ji použít pro tisk: Větší tiskové plochy znamenají větší výtisky, než jaké dokáží vytvořit jejich jednodušší příbuzní. Více extrudérů znamená více barev nebo materiálů v jednom objektu.

Nevýhody: Vyšší cena. Složitější konstrukce a díly mohou znamenat více dílů, které se mohou při intenzivním používání rozbít.

Klíčové funkce a příslušenství: Rozhodujícími faktory jsou zde počet extruderů, které jsou buď součástí dodávky, nebo jsou k dispozici jako upgrade, a lepší vertikální nebo Z rozlišení. Tyto modely obvykle nabízejí větší konstrukční plochy, často až do velikosti přibližně 10 x 6 x 6 palců (25 x 15 x 15 cm).

3D tiskárny FDM z jiných materiálů

Na trhu se začínají objevovat relativně levné tiskárny, které mohou používat i jiné materiály než plast. Společnost Hyrel nabízí u svých tiskáren řady E – jako je model E2 – extrudér, který dokáže tisknout z jakéhokoli na vzduchu sušeného materiálu, jako je hlína, plastelína nebo populární na vzduchu vytvrzovaný plast Sugru. Plastelína může být vhodná pro výrobu pružnějších modelů a Sugru je známý svou pružností. Na rozdíl od většiny tištěných plastů se Sugru může ohýbat, natahovat a ohýbat téměř jako guma.

Klady: Sugru je vhodný pro použití v průmyslu, kde se vyznačuje vysokou odolností proti poškození: Podpora tisku jiných materiálů než plastů znamená flexibilnější tisk z řady materiálů, které mohou být pro daný úkol vhodnější. Můžete například tisknout hrnce a nádobí ze vzduchem sušené hlíny.

Nevýhody: Podpora jiných materiálů je často experimentální, takže musíte zjistit, co umí (a neumí).

Klíčové funkce a příslušenství: Tiskárna se může pochlubit různými funkcemi, např: Podívejte se na počet extruderů, které zařízení podporuje, a na cenu těchto a dalších doplňků, které mohou být pro vaše materiály potřeba.

Stereolitografické (SLA) 3D tiskárny

Novinkou na trhu 3D tiskáren jsou modely nazývané stereolitografické nebo SL tiskárny, jako je Form 1+, které používají světlocitlivou pryskyřici a digitální projektor nebo laser. Světlo svítí na pryskyřici ve vzoru vrstvy a způsobí její ztuhnutí. Poté se konstrukční plocha sníží a světlo vytvoří další vrstvu, dokud není objekt kompletní. Tyto tiskárny mohou vytvářet objekty s velmi vysokým rozlišením, ale barvy pryskyřice jsou omezené.

Výhody: Velmi vysoké rozlišení, hladké výtisky s detaily jemnými až 0,012 palce (0,030 cm) a vrstvami tenkými až 0,001 palce (0,003 cm). Proces tisku je obvykle rychlejší než u modelů z vláken FDM.

Nevýhody: Omezená nabídka barev pryskyřice a novost technologie prodražuje tiskárnu i tiskovou pryskyřici.

Klíčové funkce a příslušenství: Tiskárna je vybavena systémem, který umožňuje tisknout na tiskárně. Rozhodující vlastností, kterou je třeba vzít v úvahu, je také konstrukční plocha; většina tiskáren nabízí malé konstrukční plochy o rozměrech přibližně 6 x 5 x 5 palců (15 x 13 x 13 cm).

Práškové 3D tiskárny

Jiný přístup se nazývá práškový tisk, při kterém se na tiskovou plochu rozprostře jemný prášek a buď laser prášek spéká (taví) (proces se nazývá selektivní laserové spékání nebo SLS), nebo rozpouštědlo prášek zkapalní, čímž se spojí a vytvoří vrstvu. Výhodou práškového tisku je, že může podporovat širokou škálu materiálů, včetně kovů, skla a plastů. Smícháním různých barev prášku jsou jediné tiskárny, které mohou vytvářet 3D výtisky v barvách podle přání zákazníka.

Práškové tiskárny jsou však složitější na konstrukci a potřebují buď výkonný laser, nebo rozpouštědlo, takže jsou drahé. Trpěliví kutilové se mohou k této technologii dostat cenově dostupněji tím, že si postaví vlastní tiskárnu s využitím open-source designu experimentální tiskárny pwdr.

Výhody: Tiskárna dokáže vyrobit předměty v několika přizpůsobených barvách smícháním různých barevných prášků. Některé modely mohou tisknout z práškových kovů.

Nevýhody: V současné době jsou práškové tiskárny buď velmi drahé, nebo jsou k dispozici pouze jako open-source návrhy, které si můžete zkusit postavit sami. Tiskové materiály jsou také drahé.

Klíčové funkce a příslušenství: Stejně jako u všech 3D tiskáren zvažte velikost tiskové plochy a náklady na tisk. Pokud musíte kupovat tiskový materiál od jedné společnosti (jako je tomu u modelů ZCorp), měli byste to zahrnout do svých kalkulací, protože materiál je obvykle dost drahý.

Důležité funkce a specifikace 3D tiskárny

Plocha pro sestavení: Jedná se o maximální velikost objektu, který může 3D tiskárna vytvořit. Obvykle se měří v rozměrech XYZ, například 8 palců na šířku (X) krát 8 palců na hloubku (Y) krát 8 palců na výšku (Z). Menší sestavovací plocha může být omezující, ale většinu tiskových úloh lze rozdělit na menší části, které lze následně spojit, takže nemusí být tak omezující, jak se na první pohled zdá. Obecně hledejte sestavovací plochu o rozměrech alespoň 5 x 5 x 5 palců (13 x 13 x 13 cm), která by měla být dostatečně velká pro většinu tištěných dílů.

Extrudéry: Extruder je pracovní část tiskáren s filamenty, kde se tiskový materiál taví a vytlačuje, aby se položily jednotlivé vrstvy objektu. Většina modelů má jeden extrudér, což znamená, že mohou tisknout vždy jen z jednoho materiálu nebo v jedné barvě.

Šířka filamentu: Většina spotřebitelských 3D tiskáren používá plastový filament, který se obvykle prodává v rolích o hmotnosti 1 kilogram. To je k dispozici ve dvou šířkách: 1,75 milimetru a 3 mm, přičemž většina tiskáren používá typ 1,75 mm. (Tloušťka vrstev, které tiskárna používá, je určena extrudérem, nikoli velikostí vlákna). U většiny tiskáren můžete zakoupit a používat filament od jakéhokoli výrobce. Výjimkou jsou tiskárny od společností Cubify a Stratasys, které používají filamentové kazety, které musíte zakoupit od výrobce, a to za mírně vyšší cenu.

Rychlost tisku: Jedná se o rychlost, kterou se může extrudér pohybovat při pokládání tiskového materiálu u tiskárny s filamentem. Vyšší rychlost tisku obvykle znamená rychlejší výtisky. Rychlost tisku však může ovlivnit i typ použitého materiálu a zpomalit tisk může i složitost tisku: Složité modely se spoustou hran jsou příčinou pomalých tisků. Pokud je to možné, měli byste hledat maximální rychlost alespoň 20 mm za sekundu. U jiných typů tiskáren (například SLA a SLS) se rychlost neměří stejným způsobem.

Horizontální, XY nebo Feature Resolution: Stejně jako u papírových tiskáren mají 3D tiskárny minimální rozlišení, které určuje úroveň detailů, které mohou vytvářet. Horizontální (nebo XY) rozlišení je nejmenší pohyb, který může extruder nebo tisková hlava v rámci tištěné vrstvy vykonat. Menší horizontální nebo XY rozlišení znamená více jemných detailů na výtiscích, proto hledejte hodnotu alespoň 0,01 palce (0,03 cm).

Vertikální rozlišení Z nebo tloušťka vrstvy: Jedná se o minimální tloušťku vrstvy, kterou může 3D tiskárna položit v jednom průchodu. Větší číslo pro tuto hodnotu znamená silnější a zřetelnější vrstvy ve finálním výtisku, zatímco menší číslo znamená hladší a realističtější výtisky. Jen mějte na paměti, že proces bude pomalejší, protože tiskárna musí vytvořit více vrstev.

Většina tiskáren pracuje s tloušťkou vrstvy 0,2 nebo 0,3 mm, ale schopnost vytvářet vrstvy o tloušťce 0,1 mm nebo menší vytváří znatelně hladší modely. Některé tiskárny umožňují nastavit tloušťku vrstvy, takže se můžete rozhodnout, zda tento kompromis učiníte.

Software pro 3D modelování

Digitální soubory pro tisk si můžete stáhnout ze stránek, jako jsou Thingiverse a Youmagine. Chcete-li si je však přizpůsobit nebo být zcela kreativní a navrhnout si vlastní kousky, začněte s jednoduchou bezplatnou aplikací pro 3D modelování.