Spis treści:
Chcete začít s 3D tiskem, ale nevíte jak? O tomto tématu se toho dozvíte poměrně dost, a to rychle!
První kroky do světa 3D tisku
Tento článek je výukovým materiálem, který vás seznámí se základy technologie 3D tisku a metodami 3D tisku. Seznámíme se s principy 3D tiskáren a konstrukcí potřebných zařízení. Výroba trojrozměrných objektů využívá výdobytky mnoha technologických oborů a realizuje se pomocí zařízení, která spojují výhody elektroniky, robotiky, automatizace a informatiky. Pokročilejší znalosti naleznete na adrese v kategorii 3D tisk Botland Blog.
Jak funguje 3D tisk?
3D tisk je proces zahrnující aditivní výrobu fyzických trojrozměrných objektů podle informací obsažených v souboru dodaném do 3D tiskárny. Takový soubor obsahuje digitální obraz objektu vytvořený v softwaru. Zjednodušeně řečeno, hotový soubor s modelem jednoduše nahrajeme do tiskárny, aby se vytvořil na našem stroji, a začneme tisknout. Bezplatné soubory .STL lze nalézt prakticky všude.
Nejoblíbenější metodou výroby trojrozměrných objektů na 3D tiskárnách je FDM (inkrementální metoda). Spočívá v dopravě suroviny (filamentu) přes extrudér do hlavy s vyhřívaným kovovým blokem. Zde se filament roztaví a dopraví do výstupní trysky o malém průměru, odkud je roztavený materiál veden do tiskové zóny. Roztavený filament se rozprostře ve vrstvách ve správném pořadí a ve správném rozlišení. Více pod dlaždicí níže.
Extruder v 3D tiskárně
Jednou z nejdůležitějších součástí konstrukce 3D tiskáren je extruder. Úkolem extrudéru je odebírat filament z cívky a čerpat jej přes přesné ozubené kolo poháněné krokovým motorem.
Typické konstrukce používají dva porty – studený a horký port. Filament je nejprve přiváděn do studeného portu, poté do horkého portu s topným blokem a nakonec do distribuční trysky v tiskové zóně. Vytlačovací mechanismus je namontován na pohyblivém rámu, který umožňuje trojrozměrný pohyb vytlačovacího zařízení v prostoru.
Topný blok a výfuková tryska v 3D tiskárně
Filament je termoplastický materiál, který mění svou strukturu vlivem teploty. Po počátečním roztavení v extrudéru se filament dostane do topného bloku, kde změní svou konzistenci na částečně kapalnou. Výsledkem je přesné rozvržení tisku po jednotlivých vrstvách. Vlákno roztaveného filamentu vstřikované z trysky do tiskové zóny má mnohem menší průměr, než je počáteční průměr materiálu vstupujícího do extrudéru. Aby bylo zajištěno dostatečně rychlé tuhnutí filamentu během tisku, je blok trysky dodatečně chlazen pomocí ventilátoru.
Vyhřívaný stůl ve 3D tiskárně
Základem, na kterém je 3D tištěný objekt vytvořen, je stůl. Jeho hlavním úkolem je zajistit, aby objekt během tisku správně přilnul k podkladu. Volitelně se navíc používají lepicí a podpůrné podložky, které zajišťují ještě lepší přilnavost. Pod stolem bývá často umístěna přídavná vyhřívací plošina, která je nezbytná zejména při tisku objektů ze surovin, které mají větší tendenci se smršťovat.
Řídicí a napájecí systém 3D tiskárny
Aby 3D tiskárna fungovala, je nutné ji připojit ke zdroji napájecího napětí. 3D tiskárny jsou napájeny napětím 230 V, které je přiváděno do speciálně navrženého spínaného zdroje. Takový zdroj využívá uzavřenou zpětnou vazbu, která zajišťuje vysokou stabilitu procesu 3D tisku, a to i v případě, že v reálném čase dochází k výrazným poruchám v síti. Napětí ze zdroje je rozváděno do krokových motorů, obvodu ohřevu stolu a také do řídicího systému 3D tiskárny.
Řídicí jednotka 3D tiskárny má za úkol měřit a kontrolovat parametry krokových motorů v reálném čase, řídit vytlačování, ohřev bloku trysek, teplotu ohřívacího stolu, jakož i rozlišení a další parametry 3D tisku. Připojení 3D tiskárny k počítači může probíhat klasicky přes USB, ale standardem se stále častěji stává bezdrátové připojení přes Wi-Fi.
Filamenty pro 3D tiskárny
Filament je surovina používaná k vytváření trojrozměrných objektů vyráběných na 3D tiskárnách. Nejčastěji má filament podobu lana s kruhovým průřezem a je navinut na cívku. Standardní průměr filamentu pro 3D tiskárny je 1,75 mm, i když se lze setkat i s filamenty o průměru 2,85 mm. Nejběžnějšími filamenty, které se používají při hobby 3D tisku, jsou PLA (polylaktid), plast ABS a PETG, který je kombinací výhod filamentů PLA a ABS. PLA filament je plně biologicky odbouratelný a netoxický a snadno se tepelně zpracovává. ABS má naproti tomu mnohem lepší mechanickou odolnost a je pružnější, ačkoli má vyšší bod tání než PLA a při tisku s touto plstí musíme navíc zajistit odsávání výparů s HEPA filtrem, abychom odstranili karcinogenní výpary ABS.
Jak začít s 3D tiskem?
Pokud s 3D tiskem začínáte, ale ještě nejste obeznámeni s vlastní tvorbou 3D objektů, zkuste si nejprve stáhnout a vytisknout některé hotové vzorové návrhy objektů. Návrhy si můžete stáhnout z webových stránek věnovaných 3D tisku. Jednou z nejoblíbenějších stránek tohoto typu je např. repozitář Thingiverse. V současné době se jedná o sbírku více než dvou milionů souborů ve formátu STL, mezi kterými najdete doslova vše.
A pokud vás zajímá modelování jako takové, společnost Botland pro vás připravila bezplatný kurz Fusion 360.
