Domácí 3D tisk představuje jednu z metod aditivní výroby. To „aditivní“ znamená něco plácat dohromady na sebe tak dlouho, až z toho vznikne výrobek. Opakem je třeba opracování dřeva na soustruhu, kdy na začátku máte víc dřeva (kmen), než na konci (noha stolu). U 3D tisku je to, co přidáváte, nejčastěji plast. Dál se ale jednotlivé druhy tisku hodně liší. V článku si představíme:
- Tiskárny na plastové struny (FDM/FFF)
- Tiskárny vytvrzující fotopolymery (SLA, DLP, MSLA)
Naopak záměrně chybí průmyslové tiskárny zpékající prášek (SLS, PolyJet a jiné), ty si domů na stůl nejspíš nepořídíte kvůli vysoké ceně.
Tiskárny na plastové struny (FDM, FFF)
Tyto tiskárny vezmou plastovou strunu (filament) namotanou na cívce, proženou ji přes rozžhavenou kostku s tryskou (hot end) a postupně, vrstvu po vrstvě, jako cukrářské zdobítko, vyrábí finální předmět. Odborně se tomuto procesu říká fused deposition modeling (FDM) nebo fused filament fabrication (FFF), s těmito zkratkami se občas setkáte. Jak to v praxi vypadá se můžete podívat na videu:
Aby tenhle postup fungoval, musíte obvykle pracovat s termoplastem (čím se tiskne si povíme v některém z dalších článků). Tedy materiálem, který vlivem teploty (nejčastěji 200-400 °C) změkne a lze jej tvarovat. Po ochlazení má ale zase svoje původní vlastnosti (tvrdost, křehkost, pružnost).
Zajímavost: Předchozí napsané není ale úplná pravda, existují i tiskárny na čokoládu, beton, keramické jíly nebo dokonce kov. Čokoláda se nechá vychladnout (jako plast), keramika se vypálí, beton se nechává vytvrdit a filament s obsahem kovu se zahřeje v peci. Dokonce existují i lidé, kteří experimentují s tiskem z papírové kaše.
FDM tiskárny vypadají různě, jejich vzhled nejvíce ovlivňuje tzv. kinematika – tedy způsob, jakým se tisková hlava umí pohybovat v 3D prostoru. A pak také to, z jaké materiály umí tiskárna zpracovat. Druhům FDM tiskáren se bude věnovat jeden z dalších článků a bude plný slov jako kartézská (Průša tiskárny), delta (Trilab tiskárny), coreXY (Voron tiskárny), polární a dalších.
Na výstupu z tiskárny jdou obvykle pozorovat jednotlivé vrstvy, které jsou typicky vysoké 0,1-1 mm (dle díry v použité trysce a nastavení tiskárny).
Tiskárny tisknoucí z fotopolymerů (SLA)
SLA znamená Stereolitography a jde také o princip starý několik desítek let. Podložka, na kterou se tiskne, je obvykle zavěšená vzhůru nohama a ponořuje se do tekutého resinu (nevoňavé směsi těkavých organických látek). Ten po osvícení UV světlem v daném místě ztuhne. Podložka vyjede o kousek nahoru, aby udělala prostor další vrstvě, která se nalepí na tu předchozí.
Jde (minimálně v domácích podmínkách) celkově o špinavější a náročnější proces s nebezpečnými chemikáliemi. Výtisky musíte navíc umýt (v IPA – Izopropylalkoholu – nebo například technickém lihu) od zbytků resinu a následně jej dále vytvrdit pomocí UV světla.
Odměnou (a důvodem, proč si tímto typem tisku tolik lidí špiní ruce) jsou daleko detailnější tisky, kdy vrstvy už nejsou viditelné pouhým okem (vrstva má typicky kolem 0,01-0,05 mm). Nevýhodou je obvykle delší čas tisku.
SLA tiskáren existuje více druhů v závislosti na zdroji světla, který vytvrzuje resin. Domů si nejčastěji pořídíte MSLA nebo (pokud máte hodně peněz) laserovou SLA tiskárnu. Existují také DLP tiskárny. Všechny vypadají na první pohled podobně, ale uvnitř se liší.
Tiskárny s maskováním UV světla displejem (MSLA)
MSLA znamená Masked Stereolitography. Mezi zdrojem světla (dnes nejčastěji pole UV LED nebo jedna silná UV LED) a tiskovou podložkou v resinu je umístěn displej. Právě ten má roli masky – přes některé pixely UV světlo projde a přes jiné ne. Dříve se používaly displeje stejné jako najdete například v telefonech, dnes už specializované displeje bez barevných subpixelů, tzv. mono displeje).
Tam, kde světlo projde skrz displej (masku), se tenká vrstva resinu trochu vytvrdí, podložka s nalepeným vytvrzeným resinem se posune nahoru a opět pod ní zůstane úzká vrstva tekutého resinu – proces se opakuje.
Největší výhodou těchto tiskáren je jejich cena a tedy i přístupnost. Od firem jako Anycubic (Čína) nebo Phrozen (Taiwan), můžete získat MSLA tiskárnu už za méně než 10 000 Kč. Česká SL1S od Prusa Labs stojí (červenec 2021)
Tiskárny s vytvrzováním pomocí projektoru (DLP)
Tyhle tiskárny fungují velice podobně jako MSLA s tím rozdílem, že zde chybí „maskovací“ displej, ale světelným zdrojem je projektor, který už sám o sobě říká, které místo v dané vrstvě osvítit a které ne.
Laserové SLA tiskárny
Tiskárny, kde osvit resinu zajišťuje laserový paprsek, byly originálním typem SLA tiskáren. Na to, aby to fungovalo dobře, ale potřebujete odladěný mechanismus přesného směrování laserového paprsku, například přes soustavu zrcadel (přesněji zrcadlových galvanometrů).
Tyhle tiskárny jsou obvykle dražší než hobby MSLA tiskárny, domů si je na vyrábění figurek nejspíš nepořídíte. Pokud se ale budete živit tiskem přímo nebo vyráběním detailních výrobků (šperky, modely aut), můžou být alternativou k MSLA tiskárnám.
Co si zapamatovat?
3D tisk je aditivní výrobní proces. Nejčastější typ tiskárny, který si pořizují kutilové a makeři domů, je FDM tiskárna tavící filament skrze hot end s tryskou. Domů se nám dostávají postupně i SLA tiskárny, u kterých pracujete s toxickým resinem. Ten je osvětlován UV světlem a tím vznikají jednotlivé vrstvy výrobku. Nejlevnější SLA tiskárny jsou MSLA tiskárny (s maskovacím displejem) od výrobců jako Anycubic nebo Phrozen, řádově dražší pak laserové SLA tiskárny (např. Formlabs).