Ako funguje 3D tlač

3D tlač predstavuje moderný spôsob vytvárania objektov využívaním rôznych technologických postupov. Ide o aditívnu výrobu, pri ktorom sa z elektronických dát vytvára fyzický model spôsobom postupne vrstveného materiálu – sadrového kompozitu, rôzne typy plastov, kovy, vosky, živice či sklo a keramika. Zdrojom pre počítačový model môžu byť CAD systémy, 3D skenovanie pomocou 3D skenerov, vedecké a technické dáta alebo dáta z medicínskych zobrazovacích systémov. Model vytvorený v počítačovom programe sa rozdelí na tenké horizontálne vrstvy a potom sa odošle do 3D tlačiarne.V technologicky najrozšírenejších prípadoch potom tlačiareň postupne nanáša tekutý materiál vrstvu po vrstve. Vrstvy postupne tvrdnú, až sa spoja do finálnej podoby produktu. Celý proces trvá iba niekoľko hodín s vývojom nových technológií sa stále skracuje a časová úspora je jedným z dôvodov, prečo je 3D tlači predpovedaná veľká budúcnosť.

Tlačíme modely v plnofarebnom sadrovom kompozite a ABS plast a PLA plast

Sadrový kompozit

Zvyšujúca sa popularita 3D tlačiarní tiež spočíva v tom, že na nich možno v priebehu krátkej chvíle vyrobiť takmer čokoľvek az akéhokoľvek oblasti – od strojárskeho priemyslu až po použitý dizajn. Skôr 3D tlačiarne slúžili predovšetkým veľkým firmám na výrobu prototypov, na základe ktorých sa potom schvaľovala alebo upravovala finálna verzia výrobku. Veľký potenciál 3D tlače sa prejavil aj v oblasti medicíny, už na začiatku nového tisícročia začali prebiehať pokusy výroby funkčných náhradných orgánov.

Dnes sa 3D tlač stále zdokonaľuje, náklady na prevádzku tlačiarní sa postupne znižujú a s tým sa rozširuje aj ich využitie. Čím ďalej tým viac ho využívajú dizajnéri na výrobu drobných sériou originálnych šperkov alebo šiat, experimentuje sa s možnosťami vyrábať pomocou tejto technológie, autá, budovy, alebo dokonca potraviny. 3D tlač sa tiež ukazuje byť veľmi dôležitá pre prežitie v extrémnych podmienkach. V USA začala armáda využívať 3D tlač napríklad na výrobu vybavenia pre jednotky, ktoré slúžia ďaleko od civilizácie a nemajú možnosť si v rýchlom čase opatriť náhradné súčiastky.

 

3D tlač je vpodstate postupný proces následujúcich krokov:

  1. Pripravíme si 3D model v počítačovom programe
  2. Zvolíme materiál, z ktorého budeme výrobok tlačiť
  3. Prispôsobíme 3D model tak, aby bol použitelný pre konkrétnu tlačiareň
  4. Spustíme 3D tlač modelu
  5. Vyberieme vytlačený výrobok
  6. Vykonáme záverečnú povrchovú úpravu

 

3D tlac bratislava architektura 3

 

Pri 3D tlači vzniká výsledný produkt postupným nanášaním stavebného materiálu po veľmi tenkých vrstvách, ktoré sa vzájomne spájajú napríklad tavením alebo lepením. Na rozdiel od bežných spôsobov výroby, ako je napríklad trieskové obrábanie, pri ktorom je materiál naopak odoberaný, ide pomocou 3D tlače vytvárať náročné tvary a konštrukcie, než by bolo možné vytvoriť akýmkoľvek iným spôsobom ako je 3D tlač. 3D tlač je pre rýchlu prípravu výroby veľmi vhodný predovšetkým pre kusovú a malosériovú výrobu. Často je preto využívaný pre výrobu funkčných prototypov, dizajnových modelov a nástrojov v priemysle.

 

3D tlac bratislava topanka

 

Kto všetko využíva 3D tlač

Je možné povedať, že 3D tlač využívajú pomaly všetky odvetvia ľudského vedenia. Plnofarebnú 3D tlač zo sadrového kompozitu využíva reklamný priemysel pre prezentáciu svojich návrhov. Architekti a dizajnéri predstavujú svoje návrhy. Umelci plne rozvíjajú svoju fantáziu. Lekári sa pripravujú na zákroky a študenti medicíny študujú časti ľudského tela. Obchodné oddelenie firiem zas navrhujú nové výrobky a reštaurátori rekonštruujú skôr nenávratne stratené cenne artefakty. 3D tlač tak zjednodušuje množstvo skôr nákladných a komplikovaných postupov a procesov a prispieva k ich ďalšiemu rozvoju.

Materiály

Aké materiály sa využívajú pre 3D tlač? 3D tlač  využíva sadrový kompozit, ABS plast, PLA plast, nylon, kov, fotopolymér, nylon, keramika a mnoho ďalších. Každý z týchto materiálov je vhodný pre iný druh výrobku z 3D tlačiarni. Zo sadrového kompozitu sa dajú vytlačiť napríklad architektonické modely, 3D mapy, modely krajiny či figúrky, z ABS plastu prototypy a formy produktov alebo fotopolyméru potom šperky a prvky s detailným spracovaním. Zabezpečujeme 3D tlač na zakázku.

 

Kvalita 3D tlače na zákazku

Kvalita 3D tlače závisí na kvalite počítačového 3D modelu, ale kľúčová je kvalita samotnej 3D tlačiarne. V súčasnosti sa vývoj týchto zariadení rozdeľuje na dva smery, kde sa popri stojov určených k profesionálnemu a produkčnému využitiu objavujú neporovnateľne lacnejšie prístroje zamerané na bežných spotrebiteľov z radu technických nadšencov a domácich kutilov.

Naša profesionálna 3D tlačiareň

PROJET 660 Pro

Technológia ColorJetPrinting umožňuje ako jediná tlač plnofarebných modelov z vysoko výkonného sadrového kompozitu s rozlíšením 600×540 DPI. Tlačová plocha o veľkosti 254 x 381 x 204 mm je vodná pre tlač architektonických a dizajnových modelov, rýchlu výrobu nefunkčných prototypov, zdravotníckych pomôcok, ale tiež na tlač ľudských figurín. Hrúbka vrstvy 0,1 mm zaručuje vysokokvalitné zachytenie detailov a modelov malých rozmerov. Výhodou je rýchlosť tlače a to až 28mm/h a možnosť tlačiť viacero rozdielnych modelov naraz.

 

3D tlac bratislava

Vytlačiť môj model

Technológia 3D tlače

Dnešné 3D tlačiarne využívajú pre zhotovenie modelov ako materiál predovšetkým plast, vosk, sadru alebo kov. Najčastejšie sa u nich stretávame s týmito technológiami:

Fused deposition modeling (FDM) – Nanášanie roztaveného plastu (PLA, ABS) alebo kovového drôtu vo vrstvách, výsledný model má hrúbku okolo 0,25 mm. Najrozšírenejšie a cenovo najdostupnejšie technológie, s ktorou sa často stretávame pri prezentáciách prototypov a vzoriek výrobkov. Tlačiareň vyrába pevné a tvarovo stále modely.

Selective Laser Sintering (SLS) a Direct Metal Laser Sintering (DMLS) – Zapekanie kovového alebo polymérového prášku vo vrstvách pomocou lasera. Modely z týchto tlačiarní sú veľmi presné. Obstaranie a prevádzku týchto tlačiarní býva veľmi nákladné. Táto technológia sa využíva predovšetkým v automobilovom a strojárenskom priemysle alebo medicíne.

Electron beam melting (EBM) – Výstavba modelov pomocou tavenia kovového prášku (zliatiny titánu) vo vrstvách pomocou lúča elektrónov vo vysokej vákuu. Veľkou výhodou tejto technológie je ale výnimočná presnosť a vynikajúce technické vlastnosti vytlačených objektov. Technológia sa využíva v automobilovom, strojárskom priemysle a medicíne, jej vyhotovenie je ale veľmi nákladné.

Inkjet head 3D printing – Vytváranie modelu pomocou nanášania tenkej vrstvy prášku (sadra alebo živica) a tlačou spojovacieho lepidla z tlačových hláv (obdoba inkjetové tlačiarne). Relatívne dostupná a ekonomicky výhodná technológia s využitím v modelárstve, architektúre a dizajne. Umožňuje tiež plnofarebnú tlač.

Laminated object manufacturing (LOM) – Zlepovanie vrstiev lepiaceho papiera, plastu, alebo kovovej fólie na seba a následné tvarovanie nožom alebo laserom. Vytvára veľmi presné modely s kvalitným povrchom a náklady na jej obstaranie nie sú príliš vysoké. Táto technológia je však teraz skôr na ústupe a využíva sa prevažne v architektúre a geografii.

Polyjet MatriX- Vytláčanie fotopolyméru tlačovými hlavami a následné vytvrdzovanie pomocou UV lampy. Vytvára modely s veľmi kvalitným povrchom a hodí sa pre vytváranie detailov. Najčastejšie využívané v automobilovom priemysle, elektronike, medicíne alebo pre výrobcu odevov.

MultiJet Modelling- Vytláčanie vosku tlačovými hlavami. Modely vytvorené pomocou tejto technológie sú presné a detailné, na druhej strane sú tiež veľmi jemné a ťažko sa s nimi manipuluje. Vhodné napríklad do konštrukčných kancelárií k vytváraniu menších vzoriek.

Stereolitografia (SLA) – Vytvrdzovanie tekutého kompozitu (fotopolymér) UV lúčom. Výsledkom sú veľmi presné modely s hladkým povrchom. Táto technológia je schopná vytvárať aj veľké objekty. Nevýhodou je vyššia nákladnosť tejto metódy a nemožnosť výberu materiálu.

Viac o súčasných technológiach využívajúcich pre 3D tlač sa môžete dočitať na technológia 3D tlače a o materiáloch na materiály.

 

Vývoj ďalších technológií 3D tlače

V súčasnej dobe sa tiež experimentuje s využívaním ďalších druhov materiálov. Vedci napríklad používajú špeciálne upravené 3D tlačiarne k vytváraniu modelov pomocou kmeňových buniek. Na začiatku roka 2013 bola napríklad prvýkrát vyskúšaná 3D tlač s ľudskými embryonálnymi bunkami. V budúcnosti sa tak počíta s vytváraním vernejších modelov ľudských tkanív, čo by malo pomôcť napríklad pri výrobe nových liekov.

Ďalším netradičným materiálom môže byť napríklad čokoláda. 3D tlač začínajú totiž využívať cukrári na výrobu originálnych čokoládových tvarov, na ktoré by inak boli potrebné drahé modelovacie nástroje. Navyše si každý zákazník môže vytvoriť vlastný návrh finálneho výrobku.

Špeciálny druh 3D tlačiarne vyvíja tiež NASA. Vo vesmíre je totiž celá posádka lode odkázaná sama na seba a musia mať dostatok nástrojov na to, aby si dokázala poradiť so všetkými problémami, napríklad s opravou lode. Možnosť výroby súčiastok priamo na mieste pomôže tiež celkovo znížiť objem zásob, ktoré cestujú s ľuďmi do vesmíru.