Základy 3D tisku

3D tisk, nebo-li aditivní výroba, představuje revoluční technologii, která transformuje zavedené průmyslové postupy. Díky všestranné možnosti využití a dostupnosti 3D tiskáren již není výsadou pouze velkých firem. Své uplatnění najde jak mezi odborníky, tak mezi umělci či domácími kutily.

Jaké jsou zásadní rozdíly ve srovnání s tradiční výrobou a kde má 3D tisk navrch?

Konkurenční výhodu nachází při výrobě nestandardních a maloobjemových zakázek, kdy použití tradičních výrobních technologií představuje značné obtíže. Nevýhodná investice a složitá úprava výrobních nástrojů – to jsou okolnosti, kde 3D tisk na zakázku nabízí efektivní alternativu, především u výroby tvarově složitých nebo customizovaných dílů, a to kvůli odlišnému způsobu, jakým 3D tiskárna funguje. Zatímco konvenční technologie, jako je obrábění, materiál odebírá, 3D tisk ho přidává vrstvu po vrstvě. Tímto procesem vytvoříme 3D tisk modely bez velkého množství odpadního materiálu. S rostoucími cenami nerostných surovin je technologií, která vede k úsporám a udržitelnosti.

Zároveň se jedná o mnohem jednodušší a časově úspornější proces. Na CNC strojích (počítačem řízený obráběcí stroj) je třeba dlouhé programování vybraných tras nástrojů. U vstřikolisů musíte investovat peníze a čas do výroby forem a ujistit se, že se vám tyto náklady vrátí v podobě dostatečné vysoké produkce. U průmyslové 3D tiskárny stačí vytvořit digitální model dílu, který může ihned do výroby. Takto dokážeme být flexibilní a rychle reagovat na designové změny a přání zákazníka.

Za jak dlouho jsou 3D tiskárny schopny vytisknout finální díl?

Základním parametrem ovlivňujícím rychlost 3D tisku je výběr samotného tiskového zařízení:

• Desktopové tiskárny (převážně tzv. filamentové tiskárny) jsou běžně cenově dostupné pro domácí nebo dílenské použití, ale nejsou schopny vyrobit finální díly s dostatečnou mechanickou a chemickou odolností. Doba tisku se bez konečných úprav pohybuje v řádu hodin nebo desítek hodin.
• Průmyslové 3D tiskárny mají nejen znatelně vyšší produktivitu, ale také vlastnosti a certifikace nezbytné pro výrobu finálních dílů.  Pro finální úpravy lze také využít automatizovaný post-procesing (lakování, barvení, vaporizace...), díky kterému jsou firmy schopny vyrobit rozličné díly s kvalitní povrchovou úpravou. Oproti desktopovým tiskárnám není doba výroby obvykle nijak ovlivněna tvarovou složitostí vytištěných komponentů.

Zároveň je důležité zvážit i vhodný výběr aditivní technologie a materiálu pro 3D tisk s ohledem na konkrétní projekt a jeho požadavky. V závislosti na použitém materiálu volíme i vhodný typ průmyslové tiskárny:

• FDM tiskárny pracují s pevnými nebo pružnými plastovými filamenty, které se tavným procesem nanášejí na tiskovou plochu. Jedná se o široce dostupnou technologii jak v průmyslu, tak pro různé domácí účely. Průmyslové tiskárny od firmy Stratasys umožňují výrobu rozměrově velkých, avšak stále přesných dílů.
• Resinové tiskárny (DLP nebo SLA technologie) pracují se syntetickou pryskyřicí, ale rozdíl je ve způsobu, jakým se UV světlo nebo laserový paprsek promítá na tekutinu. Technologie Origin One od společnosti Stratasys je ideální pro vytváření drobných i objemnějších objektů s výraznou mírou detailu a přesnosti. Obdobně jsou na tom desktopová řešení od společnosti Formlabs. Nevýhodou resinových tiskáren jsou vyšší náklady na materiál, a tedy omezené možnosti pro sériovou produkci.
• Laserové tiskárny nebo-li SLS technologie využívají tiskárny, které spojují tenkou vrstvu polymerního nebo kovového prášku laserem. Tento postup umožňuje vytvářet pevné a odolné součástky jak v oblasti prototypů, tak vyšších sérií. Viz menší řešení Fuse 1+ od společnosti Formlabs.
• MJF technologie je založena na velmi přesném a zároveň rychlém nanášení stavebního materiálu a speciálních roztoků a následné interakci s teplotou. 3D tisk jedné vrstvy je konstantní bez ohledu na to, jak složitý díl tisknete. MJF technologie od společnosti Hewlett Packard umožňuje objemovou průmyslovou výrobu plastových dílů.

Aditivní výroba se nejvíce prosazuje v oblasti plastů, konkrétně termoplastů, kde dosahuje sériové výroby. To platí i pro 3D tisk kovů, díky technologii jako je Metal Jet od HP. Nicméně, obecně je sériová výroba kovových dílů stále spíše na začátku. Polymerní výroba už naopak dosahuje úrovně automatizované produkce.