3D tisk: jak funguje a kde začít?

Když se řekne “3D tisk”, řada lidí si představí jeden způsob, kterým dosáhneme finálního výrobku, avšak technologií pro zpracování materiálu je hned několik. Každá má své výhody, ale zároveň i jistá omezení. Rozhodně neplatí, že by se stejný model dal jednoduše vytisknout na jakékoli tiskárně. Vždy je důležité vědět, co od daného výrobku požaduji a podle toho zvolit patřičnou technologii.

Jednotlivé technologie si postupně detailně představíme v dalších dílech. Pojďme si jen v rychlosti představit ty nejvíce populární:

 

Tisk roztaveným materiálem, nejčastěji ve formě plastových strun aka filamentů.

 

 

Vytvrzování tekutých roztoků pomocí UV světla, materiál označujeme jako UV Resin.

 

 

 

“Spékání” velmi jemného prášku laserem, materiálem je kov nebo plast.

 

 

Technologií je samozřejmě mnohem více, ale často se jedná o vylepšené verze výše zmíněných a postupně si představíme majoritu z nich. Zaměříme se také na nové technologie, které si v 3D světě teprve hledají svoje místo.

Společně s množstvím technologií 3D tisku roste i počet materiálů, které dokážeme pro výrobu použít. Zatímco levnější tiskárny pracují především s plastovými strunami a případně tekutými roztoky (Resiny), v případě dražších strojů se používá kovový prášek.

Často je diskutována pevnost 3D tištěných dílů v porovnání s těmi, které byly vytvořeny vstřikolisem nebo obráběním. Vrstvený materiál z principu nemůže dosahovat takové pevnosti jako jeho homogenní protějšek, avšak pro aditivní výrobu již dnes existují postupy, které navyšují výslednou pevnost a na dalších se usilovně pracuje. Jedná se o různé formy vytvrzování materiálu po jeho dotištění. Pro příklad uveďme vystavení výrobků z SLA tiskáren UV záření.

 

u 3D tisku hraje směr zatížení roli, avšak ... (foto sculpteo)

 

V případě kovových dílů z 3D tiskárny může být zásadní výhodou absence jakýchkoliv svarů, které jsou často nejslabším článkem, neboť u nich časem a vlivem opakovaného namáhání může dojít k prasklinám a následné destrukci. Byť ve výchozím stavu je svar navržen na větší napětí (únosnost) než zbytek konstrukce.

... správnou geometrií lze dosáhnout vysokých pevností (foto SpaceX)

 

Stejně tak je v případě práškových 3D tiskáren lepší kontrola nad kvalitou vstupního materiálu a absence napětí v materiálu, které vznikají u kovových ingotů nebo za tepla tvarovaných nosníků, jenž kromě reziduálních stresů mohou obsahovat dutiny (bubliny) a výrazně tak ovlivnit výslednou pevnost výrobku.

Kromě tradičních materiálů vznikají i kompozity, tedy mixy různých materiálů. Prozatím přidávají spíše estetické vlastnosti v podobě imitace kovu, nebo dřeva, avšak na trhu jsou již k dispozici materiály s uhlíkovými vlákny, které vylehčují a ve směru vláken navyšují výslednou pevnost, především v tahu.

3D tisk s rozpustnými podporami 

 

S příchodem multi materiálových tiskáren se ke slovu také dostává kombinace materiálů a v případě FDM tiskáren se poměrně úspěšně experimentuje s vodou rozpustitelnými podporami a pozadu nezůstává ani kombinace pevných a pružných plastů.

Obecně lze říci, že oblast 3D tisků zažívá velmi dynamický rozvoj a pokud dnes existuje jakákoli technologická nebo materiálová limitace, může být již “zítra” vyřešena.