Prototypy rychle a zběsile

SERIÁL / JAK SE CO DĚLÁ...
Prototypy rychle a zběsile
T
echnologií 3D tisku je celá řada,
ale ať už jsou založeny na spékání prášku laserovým paprskem, vytvrzování fotopolymeru UV lampou nebo
vyřezávání z plastu, všechny mají společnou podstatu v rozložení počítačového modelu do tenkých 2D vrstev,
jejich „vytištění“ a postupném sestavování modelu v pracovním prostoru tiskárny. 3D tisk je pouze jednou z metod
Rapid Prototypingu a bývá popisován
jako opak obrábění – materiálu při tvorbě výrobku totiž postupně přibývá.
Využití nachází vedle oblasti GIS také
v architektuře, strojírenství, zdravotnictví, návrhářství, školství, archeologii
a uplatnění pro něj mají rovněž výtvarníci. Přehled nejčastěji používaných
metod je zobrazen v připojeném rámečku níže na stránce.
„Možností je opravdu docela hodně
a kromě technologie zpracování se liší
například velikostí výstupního modelu a schopností rozlišit detail,“ vysvětlil Stanislav Havelek, specialista firmy
DIGIS a pokračoval: „Pokud jde o práškovou technologii, ta umožňuje zhotovit
detaily s přesností 0,1 milimetru a jako
jediná umí plnobarevný tisk. Výhodou
tohoto způsobu tisku je také to, že až
na pár výjimečných případů nepotřebuje při tvorbě podpěry a můžete tisknout najednou nejen jednotlivé součásti,
ale také celé plně funkční konstrukční sestavy. Prášek dokáže části modelu,
které jsou náchylné na deformaci nebo
zlomení, udržet v prostoru. V případech
ostatních technologií je často potřeba
vytvářet konstrukci, která detaily drží.
Potom se tyto konstrukce musejí dodatečně z modelu odstranit.“
Každá z metod má své výhody a nevýhody. „Některé technologie používají tenkou fólii a nepoužívá se u nich tisková hlava, ale jiné mechanismy jako
je laser nebo působení tepla,“ vysvětluje Stanislav Havelek. „Další možností
jsou obrovské vany, které jsou zaplněny
tekutou fotopolymerovou pryskyřicí a modely jsou vytvářeny laserovým
paprskem, což umožňuje vyrábět prototypové díly větších rozměrů, které se
používají například v automobilovém
průmyslu.“
Nejlepších parametrů přesnosti dosahuje vytvrzování fotopolymewww.geobusiness.cz
ru UV lampou, která se pohybuje kolem
0,016 milimetru, hotové modely ale mají
zase oproti ostatním omezenou životnost. Metoda inkjet printing, vycházející z pojetí klasické inkoustové tiskárny a použití prášku na bázi sádry, má
výhodu v plné barevnosti modelu, rychlosti tisku a relativně nízkých nákladech. „Není to úplně ideální pro použití ve strojírenství, protože přesnost je
omezená na desetinu milimetru, což
by nemuselo stačit. Ale pro vizualizaci
povrchu, prototypové náhledy nebo pro
posouzení ergonomie nějakého výrobku je to vhodná technologie,“ vysvětlil Stanislav Havelek a dodal: „Jediným
limitem je tloušťka vrstvy desetinu
milimetru. Jemné detaily tedy nemohou být menší a odpovídající musí být
také tloušťka stěn. Příliš malé drobné
předměty nebo dlouhé a tenké se touto technologií dělají velice těžko. Ale
to ani není účelem. Pro běžné potřeby
vizualizace a prezentace je tato metoda
dostačující.“
Třírozměrně tisknout můžete prakticky vše, od složitějších součástek přes
modely reliéfu velkých rozměrů, jež
mohou být sestaveny z několika částí, až po předměty, které mohou plnit
svou skutečnou funkci. „3D tisk se neu-
stále vyvíjí a výrobci přicházejí stále s novějšími materiály. Když budeme hovořit o práškové metodě, tak jen
použité prášky se liší v několika parametrech. Například pro ty nejnovější již
není potřeba speciálních infiltrátů a stačí je ponořit do obyčejné vody se solí, aby
dosáhly požadované pevnosti. Existují
také materiály, které způsobí, že model
má po vytištění parametry pružné látky. Výrobce tiskárny vyrobil i skateboard, který bez problémů snese zatížení
dospělým člověkem,“ dodal Havelek.
Hlavní uplatnění 3D tisku je pro realizaci prototypů, ať už ve strojírenství
nebo v dalších průmyslových odvětvích. Zkrátka všude, kde vznikají nové
výrobky a nevyplatilo by se kvůli nim
spouštět výrobní linku. „Existují i další možnosti, například jsme vytvářeli půlmetrový model lva, který sloužil
pro vytvoření formy pro odlití. Byl
to předstupeň pro vytvoření modelu z litiny nebo bronzu,“ vzpomíná
Stanislav Havelek. V souvislosti s dalšími možnostmi využití se objevují pojmy Rapid Modeling pro rychlou a cenově výhodnou tvorbu modelů, Rapid
Manufacturing pro malosériovou výrobu a Rapid Tooling pro výrobu nástrojů. •
— Miloslav Jančík
Nejpoužívanější metody 3D tisku
• S
LS (Selective Laser Sintering) – zapékání práškového materiálu laserovým
paprskem, tloušťka vrstvy cca 0,1 mm, levný stavební materiál, v ceně modelu
kompenzovaný vysokou pořizovací cenou stroje. Oblast využití: neomezeno, ideální
na subtilní vzdušné struktury.
• I NKJET 3D PRINTING – v tenké vrstvě nanesený prášek je spojován směsí inkoustu
a pojiva, která je vytlačována z tiskových hlav, metoda je bezodpadová. Jako jediná
umožňuje vyrobit plnobarevný 3D model, ten je křehčí a vyžaduje další povrchovou
úpravu. Oblast využití: hmotové modely s menší mírou detailu.
• L
OM (Laminated Object Manufacturing) – každá vrstva je vyříznuta z plastu
a plošně přilepena k vrstvě předchozí. Tloušťka vrstvy 0,165 mm, levný stavební
materiál, velké množství odpadu. Oblast použití: hmotové modely, nevhodné pro
velmi subtilní konstrukce, velmi kvalitní povrch a přesnost.
• F
DM (Fused Deposition Modeling) - nanášení roztaveného materiálu v tenké vrstvě,
použití dvou stavebních materiálů, modelovacího a podpůrného. Tloušťka vrstvy
0,25 mm, minimální odpad. Oblast využití: pevné, tvarově stálé mechanické modely
bez požadavku na kvalitu povrchu
• P
OLYJET MATRIX – tiskovými hlavami vytlačovaný fotopolymer je vytvrzován
pomocí UV lampy, použití dvou stavebních materiálů, modelovacího a podpůrného.
Velmi kvalitní povrch modelů, tloušťka vrstvy 0,016 mm, omezená životnost
stavebního materiálu cca 1 rok. Oblast využití: vhodné na modely s vysokou mírou
detailu.
• M
JM (Multi-Jet Modeling) – Nanášení vrstev termopolymeru samostatně řízenými
tryskami. Velký počet trysek zaručuje rychlé a rovnoměrné nanášení, materiál
okamžitě tuhne. Nízké náklady, přesnost kolem 0,1 mm.
• S
LA (Stereolitografie) – dnes zřejmě nejrozšířenější technologie, spočívá na
utvrzování vrstev ze zásobníku světlocitlivé pryskyřice UV světlem z laseru. Tato
technologie umožňuje vyrobit model z pryskyřic elastických i pevných, imitujících
termoplasty. Standardní přesnost je kolem 0,1 mm, může ale dosáhnout až 0,025 mm.
Zdroj: www.strategie.cz
10/2009 | GeoBusiness 33