Honzíkovy vláčky

3D tisk – jen pár poznámek

Při svých poutích s kamarády po vlastech českých se člověk leccos dozví. V krátké době po sobě jsem měl možnost vidět na vlastní oči dvě zařízení pro 3D tisk. Když mi před rokem a něco jeden mladý kolega ukazoval karosérii lokomotivy v měřítku H0 („Zamračená“), pořízenou na nějaké „školní“ 3D tiskárně, když posléze jsem viděl na Model Brno rádoby profesionální zařízení, a když jsem ještě navíc vyslechl skvělé reference a něco si přečetl na internetu – měl jsem za to, že během krátké doby zaniknou technologie leptání i odlévání železničních modelů a co nevidět si budeme všichni doma modely tisknout.

  Takto skvěle načrtnutá realita se mi ale po učiněných exkurzích a po zjištění dalších aktuálních informací už tak optimistická nezdá. I když, velmi rád se nechám poučit těmi, kteří se na tomto poli aktivně angažují. Objektivních informací z modelářského prostředí je ale málo. Že by kvůli konkurenčnímu náskoku? Nabízím proto stránky webu Honzíkovy vláčky všem seriózním informacím o 3D tisku modelů.
  Tak či onak, osobně mi celá záležitost 3D tisku navozuje dobu poloviny 80. let min. st., když jsme si někteří v Tuzexu pořídili první Atari, a pak jsme ve svazarmovských organizacích díky zapáleným studentům ze Strahovských kolejí ukázali Amíkům, že na co oni potřebují vývojové týmy a celé fabriky, tady dovedeme vyrobit na koleně. Mám na mysli třeba „Turbo-magnetofonovou-paměť“ od Jirky Richtera (dnes obchodní síť počítačových her JRC), nebo plotter z Merkuru, který pocházel z jiné tvůrčí dílny, ale zhotovit si ho byl schopen kde kdo.

Rep-Rap

  Na internetu se prezentuje systém Rep-Rap, např. ZDE, což mnohým asi není třeba představovat, ale pro jiné to může být nová informace o jedné z dalších novinek šířících se jako lavina světem. Svojí jednoduchostí mi opravdu připomíná již vzpomínaný plotter z Merkuru pro Atari. Skutečně, na internetu existuje bezpočet blogů a webových prezentacích této tiskárny, kterou provází slogan tvrdící, že tiskárna se umí vytisknout sama sebe.
  Po konzultaci u Antonína Seinera v Písku, který nám 3D Rep-Rap vlastnoruční výroby ukázal v provozu, si dovoluji konstatovat, že není ani tak zdaleka pravda, že tiskárna se umí vytisknout sama. Ano, některé (zejm. spojovací) díly se dají vytisknout, ale rozhodně ne závitové tyče, matice, motorky, řemeny a desítky dalších komponent. Navíc, to co lze vytisknout, lze přirozeně zhotovit stejně v zámečnické či modelářské dílně z těch nejdostupnějších plastů nebo lehkých kovů. Jako trik ale výše zmíněné úsloví funguje.
  V tiskárně je tisková hlava, ve které dochází k ohřevu plastového materiálu (v podobě nekonečné tyče, občas se používá označení drát) o průměru několika málo milimetrů (v jeho případě 3 mm) pravidelně posunovaného ze zásobníku do tiskové hlavy. Zde se materiál teplem roztaví a díky pohybu hlavy ve dvou rovinách (jako u psacího plotteru) se roztavený materiál nanáší na podložku, kde tuhne. Průměr trysky předvedeného stroje je 0,33 mm. Už to samo o sobě dává tušit, že se nejedná o žádné „nanovlákno“, ale pěkně silnou nudli. Po vytištění první vrstvy se hlava nadzvedne o nepatrný kousek a „natiskne“ se další vrstva. A tak se pokračuje – po značně dlouhou dobu – až je součástka vytištěná celá. Aby to nebylo tak jednoduché, tak samozřejmě pod převislými částmi součástky se musí už od základny tisknout pomocná „stojka“, aby bylo možné v určité výšce převislou část vůbec vytisknout. Takže hotový výsledek vypadá – dokud se neodlámou pomocné části objektu – jako tajemný hrad v Karpatech zabalený do plastelíny. Ne, nikterak nechci zlehčovat tento zajímavý přístroj, se kterým lze zajisté vyrobit celou řadu užitečných věcí, leč kvůli sledovanému cíli jsem z něho nadšen nebyl.
  Nutné ještě dodat, že hlava je pochopitelně řízena počítačem, ve kterém se musí nejdříve ve speciálním 3D programu (typu CAD) objekt vytvořit. Jistě, existují různé freewarové varianty, ale všechno levné může přijít draho. A to nemluvím o tom, že naučení se ovládání dalšího programu také vyžaduje nemalé úsilí.
  Pravda, rozhodující je vždy výsledek. Někdo dodává, ať to stojí co to stojí.. No budiž, ale v případě 3D tisku na tiskárně Rep-Rap bohužel musím konstatovat, že výsledky jsou nepoužitelné např. pro běžné modelové kolejiště i v tom největším měřítku, natož pak v měřítku nejhezčím, tj. v N-ku! Bez dalších slov nabízím obrázky s ukázkami. Kdyby snad někdo nepoznal, co na obrázku je, tak to měl být srub. Tisk trval asi 35 minut.
  Jak jsme se shodli s kolegou, se kterým jsme absolvovali ukázku u pana Seinera: Vytvořený objekt hodně připomínal domeček slepený ze špejlí – jedna kulatinka vedle druhé, těsně u sebe, ale pořád je zřejmé, že se jedná o špejle.

[Show as slideshow]

Profesionální 3D tiskárny

  Jiné kafe je 3D tisk na profesionálních strojích. Rozdíly jsem markantní – ať v pořizovací ceně tiskárny, v použitých materiálech, ve vlastní technologii tisku, či konečně v kvalitně vytištěných výrobků.
  Provoz 3D tiskárny, kterou jsme měli možnost vidět u Jiřího Štěpánka – ZDE, řídí nikoliv obyčejný, ale velmi výkonný počítač. Předloha pro tisk se vytváří v kvalitním software (typu CAD). Při tisku se nanáší tryskou o průměru 0,16 mm materiál na bázi plastu v prášku, který je vrstvu po vrstvě zapečen, vychlazen a mechanicky upraven (seříznut speciálním nožem). Také zde se v průběhu tisku pod převislými díly tištěného předmětu „staví“ pomocná konstrukce, ale z jiného materiálu, než ze kterého se předmět tiskne. Středně velký předmět (viděli jsem přední část karosérie modelu lokomotivy v měřítku 0) se tiskne nepřetržitě i více jak 24 hodin. Tomu pak pochopitelně odpovídá i cena takového „výtisku“. A přesto – model, který takto vznikne, jenž je bezpochyby rozměrově velice přesný a vykazuje fantastické detaily, se musí opravit na povrchu (brousit, kytovat) a slouží jen jako předloha pro budoucí odlévání do levnějších odlévacích hmot (např. Axon).
  Ano, dozvěděli jsme se zde o ještě vyspělejších technologiích, kde už lze i vytištěný produkt považovat za finální. Ovšem kvalita provedení (zejm. povrchu) údajně stále ještě není ideální např. pro modely karosérií lokomotiv v malých měřítcích, hovoříme-li o komerčně dostupných technologiích. Co není, může velmi brzo být. A na to spoléhám.

Studia pro 3D tisk

  Je ještě jedna cesta, jak se dostat k relativně kvalitním a cenově přijatelným 3D tiskům: Vytvořit si předlohu v některém CAD-ovém programu a poslat svůj výtvor do ciziny, kde už fungují profesionální studia, která pracují s nejlepšími technologiemi 3D tisku. A to se mi líbí ještě víc. Už jsem nějak opustil praxi, že bych musel mít všechno doma…
  Na toto téma mi poslal zajímavou informaci David Švancar, který se 3D tiskem pro účely železničního modelářství už nějaký čas zabývá – viz ZDE. Cit.:
  „Varianta 3D tisku ve vysokém rozlišení, potřebném pro modeláře, na nějakém „samodomo“ zařízení je zatím pro běžného člověka pouze z říše fantazie. Určitý průlom v tomhle směru by nastat mohl se zavedením cenově dostupných zařízení založených na stereolitografii (vytvrzování vrstev fotopolymerů osvitem z datového projektoru) – viz např. ZDE nebo ZDE Domnívám se, že už brzy by mohlo být jasné, zda-li se tato technologie uplatní v běžné praxi. 
  Do té doby modeláři nezbývá, než řešit veškeré potřeby 3D tisku u specializovaných firem, vybavených kvalitním zařízením. Má to svoje nesporné výhody – člověk si nemusí za drahé peníze nic kupovat, ani se nemusí starat o žádný předražený a potenciálně poruchový bazmek, ale má to pochopitelně i určité mínusy: Není to tak pružné (od objednání k dodání uplyne cca 14 dní), a člověk taky nemá nad výsledkem úplně stoprocentní kontrolu (stará známá otázka orientace objektu během tisku).
  Protože stavba objektu probíhá vždy po vrstvách, pro 3D tisk obecně platí, že nejvíce limitujícím parametrem pro jeho modelářskou využitelnost je nejmenší dosažitelná tloušťka jednotlivých vrstev. Díky „vrstvení“ totiž na površích s malými úhly sklonu vždy vzniknou schody. Jak moc budou vadit, záleží právě na tom, jak jsou jednotlivé vrstvy silné. Čím jsou tenčí, tím jsou schody jemnější a míň patrné. Ale jsou a budou tam nevyhnutelně vždycky. Problém to definitivně přestane být až ve chvíli, kdy se tloušťka jedné vrstvy dostane pod rozlišovací úroveň lidského oka. Do té doby platí (a ještě dlouho asi platit bude), že 3D tisk se na některé tvary zkrátka hodí víc, na jiné méně. Jakékoliv plochy pod nízkým úhlem vzhledem k rovině tisku jsou prostě problematické. Navíc existují tvary, kde se před tímto problémem nedá utéct ani změnou orientace tisku (pokud nad ní vůbec máme kontrolu). Typickým příkladem takového tvaru jsou třeba vrata od dýmnice parní lokomotivy.
  Jakkoliv je tenhle popis trochu zjednodušující, měl by ho v obecné rovině mít určitě na paměti každý, kdo se chce v tomhle směru o něco pokoušet.“

  A s tím nelze než souhlasit.

Autor děkuje Jiřímu Štěpánkovi, Davidu Švancarovi, Jiřímu Šafářovi a Jindřichu Fučíkovi za podnětné připomínky, poznatky a poskytnutí vlastního know-how k vytvoření tohoto článku.

Foto hlav

Dodatek o 3D tisku, aneb „Dva v jednom“

  Až do této chvíle si reportáž o 3D tisku (výše) přečetlo 433 čtenářů. Pravda, před jeho napsáním jsem nepodrobil internet hluboké analýze. Ostatně, pro onu reportáž jsem to ani nepovažoval za nutné. Rozhodil jsem ale sítě mezi lidmi, kteří o 3D tisku něco vědí, aby tento nový fenomén začali prezentovat.
  To jsem ale netušil, že už koncem roku vyšel na webu Railnet velmi zajímavý příspěvek „Model z 3D tlačiarne“, který napsal Peter Meszároš – ZDE. To co u nás zatím někteří mlží, je v článku Meszároše popsáno velmi podrobně. Mám na mysli ono zahraniční 3D studio, kterým je holandská firma Shapeways – ZDE.
  Autor nezištně a velmi přehledně vysvětluje dvě nejpodstatnější věci v jednom příspěvku. Jednak, jak se připravuje podklad k 3D tisku, jaký materiál je vhodný, kde a přibližně za kolik lze předmět vytisknout a jaká je jeho kvalita. A za druhé, jak takový „polotovar“ (který nejspíš skutečně není ještě zcela super-kvalitní, jak uvádíme výše) upravit a nabarvit.

Doporučuji tedy kliknout ZDE.

hlav, 17. 5. 2012

Počet přečtení: 30 690 | Tisknout: | Poslat: