Představte si automatizovanou pistoli na tavení plastu, kterou ovládá robot. Místo lepidla používá plastovou strunu. Právě to je základní princip 3D tiskárny. Plastové vlákno je vkládáno do tiskové hlavy, která ho zahřívá, aby se materiál roztavil. Tisková hlava se velmi přesně pohybuje ve třech dimenzích a nanáší proužky roztaveného plastu na tiskovou podložku – pracovní plochu, na které se tisk odehrává. Opakováním tohoto procesu tiskárna vytváří vrstvy plastu, dokud se nevytvoří 3D objekt.
Základem jsou 3D modely
Každý předmět, který vytvoří 3D tiskárna, začíná u 3D modelu. Tyto modely se obvykle vytvářejí v CAD (Computer-Aided Design) programech, které jsou specializované pro tvorbu reálných 3D modelů. Patří mezi ně například TinkerCAD, Fusion360 nebo Sketchup. Způsob tvorby 3D modelů pro 3D tisk se mírně liší od tvorby modelů pro filmy nebo hry, i když samozřejmě lze i detaily z tradičního 3D modelovacího softwaru vytisknout.
Jednou z hlavních výhod 3D tisku je možnost vytvářet prakticky jakýkoli tvar. Některé modely jsou tak složité, že je nelze vyrobit běžnými výrobními metodami, jako je lisování nebo CNC obrábění. V těchto případech 3D tiskárny jasně vedou. Nejsou však určeny jen pro tvorbu složitých geometrických tvarů. Pro výzkumná a vývojová oddělení velkých továren je často mnohem levnější vytisknout prototyp z plastu, než investovat do celého výrobního procesu pro jediný díl. Tomu se říká prototypování. Jde o vytvoření hrubého návrhu, který pomáhá otestovat finální produkt bez zbytečné ztráty času a materiálů.
Příprava modelu pro tisk
Tiskárna nedokáže sama interpretovat složitý 3D model a přeměnit ho na tištěný objekt. Proto je nutné 3D model rozložit na informace, kterým tiskárna rozumí. Tento proces se nazývá krájení. Slicer, specializovaný software, proskenuje model po vrstvách a určí, jak se má tisková hlava pohybovat, aby postupně vytvořila každou vrstvu. Mezi oblíbené slicery patří například CraftWare nebo Astroprint.
Slicer také řeší „výplň“ modelu. U masivních objektů vytváří vnitřní mřížkovou strukturu, která modelu dodává stabilitu. Jedná se o oblast, kde 3D tiskárny excelují. Dokážou vytvářet pevné, ale zároveň lehké objekty strategickým vytvářením vzduchových kapes uvnitř struktury.
Dalším úkolem sliceru je generování podpůrných struktur. Protože tiskárna nemůže nanášet plast do prázdného prostoru, je nutné vytvořit podpůrné sloupky, které umožní tiskárně překlenout mezery a zabránit zborcení. Tyto podpůrné struktury se po tisku odstraní.
Jakmile je slicer dokončen, odešle data do 3D tiskárny a zahájí tiskový proces.
Dlouhé čekání
Po spuštění tisku si rychle uvědomíte největší nevýhodu současného 3D tisku: pomalost. Zatímco 2D tiskárna zvládne vytisknout celou knihu během několika minut, většina 3D tisků trvá několik hodin, někdy i dní. A pokud uděláte chybu v nastavení, špatně nakonfigurujete slicer nebo do něj omylem drknete, můžete o celý výtisk přijít.
Existují rychlejší průmyslové technologie, například Carbon M1, která využívá lasery ke zpevnění kapalného materiálu. Tím se proces výrazně urychluje. Tyto tiskárny jsou však mnohem složitější, dražší a zatím pracují pouze s plasty.
Mám si tedy pořídit 3D tiskárnu?
Pokud se nevěnujete navrhování a tisku vlastních dílů, pravděpodobně nebudete v nejbližší době měnit svou stávající 2D tiskárnu za 3D model.
Většina spotřebitelských 3D tiskáren tiskne z plastu. V průmyslu se však využívají i specializované, dražší tiskárny, které dokážou tisknout téměř z čehokoli. Existují dokonce 3D tiskárny, které vytvářejí umělé maso. Technologie se velmi rychle rozvíjí a má velký potenciál v mnoha průmyslových odvětvích. Jednoho dne možná budeme tisknout gurmánské pokrmy z tiskárny na potraviny. Do té doby však zůstává 3D tisk spíše koníčkem a průmyslovou technologií.
Nicméně, s postupným snižováním cen se 3D tisk může stát zajímavým koníčkem, zejména pro tvůrce, kteří pracují s drobnými plastovými modely.
Poděkování za obrázky: Káča Skokanová/Shutterstock