Možnost vyrobit si jakýkoliv předmět má nezměrný potenciál. Právě od toho je tu 3D tisk, který s nadšením využívá nejen průmysl, medicína, techničtí projektanti a další profesionálové, ale i domácí kutilové, umělci nebo fanoušci příležitostného vyrábění různorodých předmětů. 3D tiskárny si nachází mnoho příznivců ve všech oblastech. Co je ale vlastně 3D tiskárna a jak funguje?
Za prvního neoficiálního průkopníka 3D tisku je považován japonec Hideo Kodama, který se pokoušel polymerizovat pryskyřici vrstvu po vrstvě UV světlem (z tekuté pryskyřice vytvrdit požadovaný 3D model). Proč neoficiálního? Nepodařilo se mu totiž získat patent, stejně jako třem francouzským vědcům o pár let později.
První patent získal až Američan Charles Hull, který tuto technologii nazval stereolitografie (viz níže), založil společnost 3D Systems Corporation a začal tento typ 3D tiskáren komerčně prodávat. Jen asi o 2 roky později vynalezl Carl Deckard technologii SLS, která místo pryskyřice používá prášek, a přibližně ve stejnou dobu vznikla i známá technologie FDM, která staví 3D objekty pomocí filamentů (o ní se také dočtete). Na trhu ale dlouho dominovala firma 3D Systems s technologií SLA.
Nástup 3D tisku byl pomalý. Jeho provoz byl drahý, složitý a zdlouhavý - vytisknout primitivní objekty trvalo mnohdy celé dny. Tiskárny byly o mnoho větší než dnes a byly postupně miniaturizovány.
V 90. letech existovala celá řada startupů a společností, které se snažily přicházet s různými technologiemi 3D tisku, ale revoluce nastala až v novém tisíciletí. V roce 2009 všechny patenty vydané v 80. letech přešly do veřejné sféry, což odstartovalo velké úsilí o inovace a podpořilo vznik konkurence. Tyto skutečnosti stlačily ceny 3D tiskáren dolů a zvýšily kvalitu a jednoduchost užívání.
Mezitím se veřejnost čím dál více dozvídala o úspěchu 3D tisku, který tak vstupoval do obecného povědomí. Na poli medicíny se jednalo o úspěchy jako zhotovení močového měchýře v roce 1999, který pacientovo tělo neodmítlo, nebo protetické nohy v roce 2008 (od té doby se protézy tiskly běžně). V roce 2011 inženýři z University of South Hampton vytiskli letadlo.
A v roce 2009 se začal prodávat první kit s názvem BfB RapMan 3D, který si člověk mohl koupit domů a sestavit si vlastní 3D tiskárnu. Od té doby se tiskárny přizpůsobily běžnému uživateli, začaly se prodávat zkompletované, za nižší cenu a jednoduše ovladatelné.
O tom, jak se do 3D tisku pustit, píšeme v článku Začínáme s 3D tiskem. Uvádíme zde první kroky a nezbytné potřeby a programy pro tisk. Samotnému výběru tiskárny jsme věnovali pak samostatný článek Jak vybrat 3D tiskárnu.
Tak jako při klasickém tisknutí potřebujete mít v počítači předlohu toho, co chcete tisknout (dokument, fotografii atd.), potřebujete i předlohu pro 3D tisk. Tím je třídimenzionální model vytvořený v jednom z programů, jako jsou například Freecad, Fusion 360, AutoQ3D, Blender, SketchUp a jiné. Jakmile je model hotový (lze je však i stahovat z internetu), stačí ho jen vytisknout.
Pokud vás zajímají tiskové technologie, přečtěte si i články princip laserové tiskárny, princip inkoustové tiskárny a princip LED tiskárny.
Narozdíl od tzv. substraktivně fungujících obráběcích strojů, které ořezávají a “ukrajují” z polotovarů tak dlouho, dokud nedosáhnou konečného výsledku, funguje 3D tisk přesně opačně, tzn. aditivně.
V případě technologie FFF nebo FDM skrze trysku prochází filamenty (vlákna) z umělé hmoty, které pokládá na sebe, přičemž se řídí 3D předlohou. Vlákna mohou být natavená, čímž se přilepí k sobě, nebo se spékají a případně vytvrzují pomocí UV záření nebo lepidla. Postupně z vláken vymodeluje celý produkt. V principu je to opravdu takto jednoduché. Možnosti tvarování jsou neomezené (více o tom, co vše lze na 3D tiskárně vytisknout) a narozdíl od obrábění nezbude žádný odpadní materiál.
Tato technologie 3D tisku má dva názvy: FDM, nebo FFF (Fused Deposition Modeling nebo Fused Filament Fabrication). FDM je ochranná známka, kdežto FFF je volně používaný název. Jedná se ale o tutéž technologii.
Při tisku tvarově složitých objektů si tiskárna vytvoří i tzv. “podpory”, neboli pomocné konstrukce podpírající jednotlivé části produktu, dokud není hotový. Potom se buď ručně odstraní, nebo se vyplaví ve speciální lázni. U domácích tiskáren je častější manuální odstraňování, u dražších a profesionálních tiskáren pak druhá možnost.
FFF 3D tiskárnu pořídíte už cca od 5 000 Kč a filamenty z různých materiálů a barev, takže i provoz vyjde poměrně levně. Materiály na 3D tisk mohou být měkké a poddajné, jiné tvrdé, křehké, ohebné, svítící ve tmě, vodivé, atd.
Tomuto tématu jsme se věnovali v samostatném článku Jak vybrat materiál pro 3D tisk.
Tiskárna vyžaduje minimální údržbu (čištění tryskové hlavy pomocí čistícího filamentu, občasná obměna některých součástek). S její pomocí lze vytvářet dekorativní předměty, funkční součástky, prototypy a spoustu dalších věcí.
Další výhoda FDM tiskáren je existence tzv. open source řešení. Buď můžete tiskárnu koupit jako zkompletovaný komerční stroj, nebo si ji sestavit podle návodu z jednotlivých součástek.
Není to tak těžké, jak se zdá, nevýhodou je však kromě nutné technické zdatnosti i manuální nastavení tisku. Možná vám nějakou chvíli potrvá, než vyladíte nastavení tak, aby konečný produkt odpovídal kvalitou vašim představám. Komerční řešení je dražší, ale přizpůsobené laickému uživateli. Vše si totiž tiskárna optimalizuje a nastavuje automaticky sama.
Nejstarší typ 3D tiskárny má název SLA (stereolitografie). Ačkoliv i typ SLA je povahou aditivní, jedná se o zcela jiný technologický princip. SLA 3D tiskárna obsahuje nádobu s tekutou pryskyřicí, jejíž horní vrstvu osvětluje zespodu světelný paprsek.
Bod zasažený světlem ztvrdne a přichytí se k tiskové platformě nad ním, která celý výrobek drží svrchu. Jakmile je osvětlena celá vrstva, platforma se zvedne o její tloušťku směrem vzhůru a začne se vytvářet další vrstva. Takto se postupně zkompletuje celý produkt.
SLA 3D tiskárny jsou celkově pomalejší než typ FFF, ale mají několik vylepšených podvariant, které rychlost tisku zvyšují:
Hlavní výhodou tiskáren SLA je fakt, že světelný paprsek je nesrovnatelně přesnější než filamenty FFF, čímž dokáže vytvořit mnohem jemnější detaily a hladší povrch. Nevýhodou je cena tiskárny i tisku (fotoreaktivní pryskyřice je drahá) a omezení druhů materiálů k tisku na jeden jediný, kterým je právě pryskyřice. Každý výrobek bude mít tedy ty stejné materiálové vlastnosti.
Třetím typem je SLS, neboli Selective Laser Sintering, která funguje stejně, jako SLA, jen místo pryskyřice používá prášek, který stroj nanese na podložku a po zásahu laserovým paprskem ztvrdne.
Tiskárna je materiálově omezená, povětšinou se používají nylon nebo polystyren obohacené o sklo, uhlíková vlákna nebo hliník. Materiál nelze změnit, aniž by se perfektně vyčistila celá tiskárna. Tyto tiskárny se nepoužívají v domácnostech a stojí v řádu statisíců a až milionů.
Pokud vás zajímá, jak zvolit 3D tiskárnu vhodnou pro vaše potřeby, není nic jednoduššího, než se na nás obrátit.
Autor článku
Vystudoval Informační management na VUT v Brně a v současnosti pokračuje ve vzdělávání studiem MBA programu Management a kybernetická bezpečnost na CEVRO univerzitě. Baví ho technologie, modernizace a to, že může být součástí projektů, které firmu posouvají dál.
Windows 11 lze nainstalovat i na počítač, který nesplňuje všechny hardwarové požadavky Microsoftu. Pomocí nástrojů, jako je Rufus, lze obejít kontrolu TPM 2.0 a nainstalovat systém i na nepodporované zařízení. Co tím získáte a jaká bezpečnostní a provozní rizika takový postup přináší si vysvětlíme v článku. Číst celý článek
Stačí jediná nezabezpečená přístupová cesta, zastaralý systém nebo chyba zaměstnance a firma se stává zranitelnou vůči potenciálnímu útoku. Audit kybernetické bezpečnosti pomáhá takové situaci předejít skrze zjištění, jak dobře je organizace připravená těmto hrozbám čelit a kde má v zabezpečení mezery. Číst celý článek
S rostoucím počtem tiskáren ve firmě se nenápadně zvyšují nároky na údržbu, servis, zabezpečení i kontrolu nákladů. Řešením je standardizace tiskové flotily, která sjednocuje používaná zařízení a zjednodušuje jejich správu. Jak k ní přistoupit si vysvětlíme v následujícím článku. Číst celý článek
Při výběru pracovního počítače bývá jednou z nejčastějších voleb značka Lenovo a její řada notebooků ThinkPad - jednotlivé podřady jako E, L, T, X, P a Z se ale mezi sebou liší jak zaměřením, tak výkonem. Následující článek vám pomůže se v jednotlivých podřadách Lenovo ThinkPad zorientovat. Číst celý článek
Výpadky připojení k Internetu, pomalé načítání firemních systémů nebo nestabilní videohovory mohou komplikovat práci zaměstnanců a zdržovat běžný provoz. Jedním z důležitých faktorů je správná volba modemu, který zajišťuje připojení firemní sítě k internetu. V tomto článku si představíme, co přitom vzít v úvahu. Číst celý článek
Každé zařízení připojené do firemní sítě představuje potenciální vstupní bod pro útočníky. Tzv. ochrana koncových bodů pomáhá těmto hrozbám předcházet, odhalovat podezřelé aktivity a omezovat dopady. V článku si vysvětlíme, jak taková ochrana vypadá. Číst celý článek
