Jak vybrat 3D tiskárnu

3D tiskárny zažívají v posledních letech obrovský boom. Není se čemu divit. Tiskárnu pro 3D tisk může mít doma každý a díky široké databázi tiskových modelů si lze vytisknout prakticky cokoliv - od chutných dortíků, přes chybějící součástky do motoru, až po rodinný dům. Pojďme se podívat na to jak vybrat 3D tiskárnu.

K čemu 3D tiskárna slouží?

Nejjednodušeji lze 3D tiskárnu popsat jako přístroj, který dokáže nehmotný grafický návrh změnit v hmatatelný trojrozměrný objekt. V závislosti na typu tiskárny lze modelovat s různou přesností a náročností modelů.

Pro koho jsou určeny 3D tiskárny

V domácnosti 3D tiskárnu nejvíce ocení kutilové, umělci a amatérští vynálezci. I se základní znalostí AutoCADu či jiného softwaru lze pomocí 3D tisku vyrobit neuvěřitelné věci. Mít tiskárnu po ruce se hodí i v případě, že potřebujete zrovna atypický náhradní díl nebo praktickou vychytávku pro usnadnění života jakou byly například úchyty na gumičky u roušek během pandemie koronaviru.

Všeobecně mají 3D tiskárny široké uplatnění především v automobilovém a leteckém průmyslu či v strojírenství. Zde se využívají k výrobě prototypů či při konstruování součástek, které musí přesně zapadnout na dané místo.

Hojně se v poslední době využívá 3D tisku ve zdravotnictví. Ať už jde o výrobu protéz, implantátů, zubních náhrad či umělých cév – 3D tiskárny odvádějí ve spolupráci s lékaři skvělou práci a v budoucnosti se bez nich zřejmě neobejdeme.

Trošku překvapivé může být využití 3D tiskárny v potravinářství, ale i v tomto oboru lze uplatnit nejnovější technologie. 3D tiskárny na čokoládu dokáží vytvořit neuvěřitelně propracované a chutné kreace.

Kolik stojí 3D tiskárny?

Nejlevnější 3D tiskárny (FDM nebo FFF) pro domácí hobby použití se dají pořídit za cenu kolem 5 tisíc korun. Musíte však počítat s tím, že kromě samotného přístroje budete potřebovat také filamentové náplně, kde se podle typu a délky filamentového vlákna pohybují ceny v řádech stokorun.

3D tiskárny typu SLA jsou pak již finančně náročnější. U základních modelů se také vejdete do 10 tisíc korun, ale cena náplní (resinů) je výrazně vyšší.

Jaké jsou typy 3D tiskáren?

Na trhu existuje celá řady různých typů 3D tiskáren. Liší se nejen způsobem tisku samotného, ale i v mnoha dalších parametrech.

Úplně nejrozšířenější jsou 2 typy – FDM a SLA. Na ty se nyní podíváme podrobněji:

FDM tiskárny

Písmena FDM v označení tiskárny vycházejí z anglického označení „Fused Deposition Modeling”, ale v praxi se můžete setkat i s označením FFF ( Fused Filament Fabrication).

Modely tiskáren FDM jsou oblíbené pro svou nenáročnost a také příznivou cenu.

Jaký je princip 3D tisku u FDM tiskáren?

Uvnitř každé FDM tiskárny se nachází tisková hlava a cívka s termoplastickou plastovou strunou, tzv. filamentem. Z cívky se filamentové vlákno pomalu odvíjí a v tiskové hlavě se na tzv. hot endu zahřívá na teplotu, při které se materiál filamentu taví. Pomocí trysek se na tiskovou podložku vrstvu po vrstvě tiskne zvolený objekt. Objekt je na podložku vystavěný od spodu nahoru.

Nevýhodou tohoto typu 3D tiskárny je, že není příliš vhodný pro složitě strukturované modely. Díky vysokým teplotám tavení a následnému tuhnutí může model měnit své proporce a tisk tak není tak přesný, jak je tomu u SLA tiskáren. U modelů jsou také na pohled i na dotek rozeznatelné jednotlivé vrstvy tisku. Vyšší přesnost umí zajistit vyšší rozlišení (horizontální i vertikální).

Z jakých materiálů lze tisknout na FDM tiskárně?

Obrovskou výhodou FDM tisku je, že si při něm můžete vybírat z nepřeberného množství vláken pro tisk. Liší se nejen barvou, ale především svými schopnostmi. Výrobky mohou být odolné, lesklé, biologicky odbouratelné, pružné, magnetické, svítící ve tmě či vodivé.

Nejpoužívanějšími typy filamentů jsou:

ABS – filament s univerzálním použitím. Jde o plast, se kterým se běžně můžeme setkat jak u průmyslových výrobků, tak i u věcí denní potřeby. Z materiálu ABS se vyrábí například stavebnice Lego.

Technicky vzato jde o termoplast na bázi oleje. Výsledné výrobky jsou dostatečně pevné, avšak pružné a odolné. Tisknutí ABS je snadné a díky svým vlastnostem se filament ABS hodí pro výrobu prototypů.

PET – nejběžnější a nejrozšířenější typ plastu, ze kterého se vyrábějí například PET lahve se hojně využívá i při 3D tisku. Pro větší odolnost se do polyuretanu přidává ještě modifikovaný glykol (filament pak nese označení PET-G). Výsledný výrobek z PET-G je odolný, dostatečně pružný a je u něj jen minimální riziko smrštění či zkroucení při chladnutí.

Tisknutí s PET-G ale není zdaleka tak snadné jako u ABS a než dosáhnete perfektních výsledků, budete si trošku muset pohrát se správným nastavením teploty a rozlišení tisku.

PLA – je základní filament z biologicky rozložitelného plastu ze škrobu kukuřice, brambor či z cukrové třtiny.

Přidáním nejrůznějších přísad do základní směsi vzniknou filamenty se specifickými vlastnostmi:

- PLA + částečky dřeva – WOOD
- PLA + sádra – PLASTER
- PLA + bronz – BRONZEFILL
- PLA + ocel – STEELFILL
- PLA měď – COPPERFILL
- atd.

NYLON – je všestranný materiál s perfektními vlastnostmi. Po vytištění má poměrně drsný povrch, ale lze jej snadno vyleštit do vysokého lesku. Tiskne se o něco obtížněji než PLA či PET, ale vytištěné díly se dají využít jako funkční technické součástky.

Nevýhodou NYLONU je, že filament do sebe nasává velké množství vzdušné vlhkosti. Pokud je vlákno vlhké, jsou pak ve výsledném výrobku bublinky a není tak odolný. Před tiskem se doporučuje vlákno umístit do vysoušeče filamentů.

SLA tiskárny

Písmena SLA jsou zkratkou pro stereolitografii, což je název pro technologii, kterou využívá druhý nejpoužívanější typ 3D tiskáren na českém trhu. Proces vytváření 3D modelů je zcela jiný než je tomu u FDM tiskáren. Médiem, ze kterého modely vznikají je v případě SLA tekutá fotoreaktivní pryskyřice (resin).

Výrobky, které pocházejí ze SLA tiskáren jsou velmi přesné a na rozdíl od FDM výrobků jsou na povrchu krásně hladké.

Jaký je princip tisku u SLA tiskáren?

U SLA hraje při tisku hlavní roli resin a světlo, které jej na přesně daných místech osvětluje a tím vytvrzuje (laser, diody). Celý proces tisknutí vypadá velmi futuristicky, ale oproti FDM technologií je tisknutí pomalejší.

Do nádoby, ve které je nalitá fotoreaktivní pryskyřice se ponoří tisková platforma a za pomoci světla se přesně vymezí část, která se má vytvrdit. Po dokončení jedné vrstvy, která je tenká desetiny či setiny milimetru, se platforma nepatrně zvedne a proces se opakuje.

Díky využití přesně mířených světelných paprsků a také díky tomu, že se zde při procesu nevyužívá zahřívaného materiálu, nedochází po prvotním vytvrzení již k žádným změnám a výrobek z tiskárny vyjde přesně v takové podobě, v jaké byl navržený.

V zásadě se u SLA tiskáren rozlišují 3 typy podle druhy světla, který je při tisku využíván:

- SLA – u těchto tiskáren se pomocí jednoho laseru vykresluje vrstva tisku. Tento proces je velmi zdlouhavý.

- DLP SLA (Digital Light Processing) – k vytvrzení vrstev se využívá projektor, který ozařuje celou vrstvu naráz. To je výrazně rychlejší varianta než SLA.

- MSLA (mask SLA) – v současnosti tuto technologii využívá nejmodernější typ SLA tiskáren. Pro tisk kombinují vlastnosti UV diod a LCD displej, který slouží jako maska a světlo z diod přesně tvaruje do požadovaného tvaru pro každou vrstvu.

Důležité parametry pro výběr 3D tiskárny

Prostor

Jako u každého vybavení domácnosti i u 3D tiskáren je vhodné si před nákupem položit otázku: „Kam s ní?”. Myslete na to, že pro kvalitu tisku je nutné, aby měla tiskárna stabilní základnu. Ideálně pevný stůl, který se ani při zatížení nebo pohybu tiskové hlavy nehne. Tiskárny jsou také poměrně hlučné a tak je vhodné jí umístit někam, kde vás při své činnosti nebude rušit.

Velikost tiskárny se samozřejmě odvíjí i od toho, jak velké modely plánujete tisknout. Koukejte tedy nejen na celkové rozměry přístroje, ale i na rozměry tiskové podložky či platformy.

Materiály

Výhody a nevýhody základních materiálů u FDM i SLA tiskáren jsou popsané v článku výše. U FDM tiskáren je výběr filamentů a jejich vlastnosti velmi pestrý. U SLA tiskáren je v tuto chvíli nutné spokojit se s omezeným výběrem resinů, jejichž vlastnosti jsou prakticky totožné.

U FDM modelů tiskáren by vás měla zajímat maximální teplota tiskové hlavy, která je důležitá pro jednotlivé typy filamentů.

Trysky

U FDM tisku je nesmírně důležité zvolit tiskárnu s tryskami, které odpovídají kvalitě, ve které chcete tisknout. Nejčastější průměr trysek, se kterými se u FDM tiskáren setkáte je 0,4 mm. To zcela stačí pro běžné tisknutí. Pokud však chcete dosáhnout lepších a přesnějších výsledků, je dobré pořídit si tiskárnu s vyměnitelnými tryskami a experimentovat s různými průměry.

Větší průměr trysky může, ale nemusí zrychlit tisk. Záleží na typu výrobku a nastavení šířky vrstvy. Menší průměry trysek si skvěle poradí s tisknutím textu, ale zároveň zde může docházet k častějšímu ucpávání.

Výběr vhodné trysky je ideální vyzkoušet na konkrétním modelu a s přímo vybraným filamentem. Na českém trhu jsou k dostání trysky s průměrem v rozmezí 0,2 až 1,2 mm.

Rychlost tisku

Vyšší rychlost tisku s sebou přináší méně kvalitní výtisky. U 3D tiskáren se uvádí jako orientační údaj, ale počítejte s tím, že pokud chcete získat perfektní a detailně vyvedené výrobky, bude čas tisku vždy o něco delší. Čas tisku se udává u 3D tiskáren v mm/s.

Tisková podložka

Tisková podložka (bed) je velmi důležitou součástí každé FDM tiskárny. Právě na ní je vrstvený tištěný výrobek. Vzhledem k tomu, že filament se při tisku taví až na teploty vyšší než 200°C, je nutné, aby byla podložka vyhřívaná a nedocházelo tak k nežádoucím deformacím modelů.

Rozměry tiskové podložky jsou jedním z důležitých parametrů, která určují, jak velké výrobky bude možné na 3D tiskárně vyrábět. U některých druhů filamentů je zapotřebí tisknout na speciální podložku, ke které materiál snáze přilne (NYLON).

Pro snadné a bezproblémové sejmutí modelu z podložky se hodí mít při tisknutí po ruce i špachtli nebo nůž.

Rozlišení

Rozlišení tiskáren je pro kvalitu výsledných produktů důležité jak u FDM, tak u SLA tiskáren.

U obou jde především o velikost tištěné vrstvy (vertikální rozlišení). Zatímco u FDM tiskáren se tato hodnota standardně pohybuje v rozmezí 0,1 – 0,3 mm, u tiskáren SLA je to od 0,004 mm) do 0,3 mm. Vyplývá z toho, že SLA tisk je opravdu velmi precizní a zvládne skvěle vykreslit i nejmenší detaily produktu.

U FDM tiskáren je pro rozlišení důležitý ještě jeden parametr, a to minimální tisknutelná stěna (horizontální rozlišení). Tato hodnota závisí na použité velikosti trysky a lze ovlivnit výměnou trysky za větší či menší průměr.

Náhradní díly a součástky

Před tím, než si tiskárnu přinesete domů by vás také určitě mělo zajímat jestli je dodávaná vcelku či v rozloženém stavu. Pokud se jedná o stavebnici, tedy přístroj dodávaný v jednotlivých součástkách, počítejte s tím, že vám montáž sice zabere určitý čas, ale alespoň se s tiskárnou lépe seznámíte a v případě pozdějších problémů budete vědět, kam sáhnout, abyste tiskárnu opravili.

Pro tiskárny od ověřených výrobců je na trhu k dostání celá řada náhradních dílů, ale i součástek, díky kterým můžete vaši tiskárnu upgradovat.

Pokud přeci jen s výběrem té správné tiskárny tápete, obraťte se na odborníky z 3D Fox. Rádi vám pomůžeme a pomůžeme vybrat 3D tiskárnu, která dokonale splní vaše potřeby. Napište na e-mail shop@3dfox.cz nebo zavolejte na telefonní číslo +420 774 849 168.

Leona Janovská

Odborný asistent prodeje 3D FOX