Na sklonku loňského roku jsme si pořídili naši první pracovní sílu. Jmenuje se Průša i3 MK3 a je to 3D tiskárna. Živá, dýchající bytost je zatím stále mimo naše možnosti. Někdo by mohl namítat, že jde o prostý nástroj, jako pila, vrtačka nebo MIG svářečka. 3D tiskárnu bych přeci jenom zařadil do trochu odlišné skupiny a sice protože je schopná vyrábět součástky pro AMARU bez našeho dohledu a třeba během noci.
Je to pro nás vlastně jeden takový milník, který si zaslouží vlastní záznam do naší historie. Není to ani rok, kdy jsem 3D tisk bral jako hračku pro nadšence s užitkem končícím po vytištění páté plastové zarážky do okna. Dovedu si tak trochu představit údiv některých čtenářů nad první větou tohoto odstavce. Věřte, že při vývoji a výrobě AMARU jde o opravdu nedocenitelnou pomoc.
Velmi zjednodušený popis funkčnosti je asi takový: 3D tiskárna si odmotává filament - plastovou strunu ne nepodobné struně do ruční sekačky. Tu rozehřeje na teplotu přes 200°C a roztavený plast pokládá na tiskovou podložku ve vrstvách. Stejně jako klasická tiskárna potřebuje program pro vytvoření (nebo aspoň zobrazení) textu, či grafiky, 3D tiskárna potřebuje data k 3D modelům, které má vytisknout.
Tím jsem se dostal rovnou k prvnímu důvodu, proč se o "novince" zmiňuji až teď, když jsme jí pořídili už koncem listopadu. Vymyslet si potřebnou součástku je jednoduché. Udělat z nápadu 3D modelaci už nějaký ten čas prostě zabere. Navíc ani potom není vyhráno. Zatímco 2D tisk dnes funguje na stisk jednoho tlačítka, ten se třemi dimenzemi je stále trochu víc náročnější na přípravu. Jinými slovy i dokonalý 3D model součástky je k ničemu, když není připraven pro 3D tisk (slicován).
Podcenit přípravu tisku se nemusí vyplatit
Správná příprava modelu i tiskárny pořád ještě netvoří celek. Posledním otazníkem je materiál filamentu. Zkusím níže stručně popsat plasty, které nám přišly na mysl nebo jsme je zkoušeli:
PLA - Skvělý materiál pro tisk detailů a proto asi nejvíce využívaný pro tvorbu sošek. Navíc biologicky odbouratelný. Nevede si však moc dobře v nízkých ani vysokých teplotách (začne se rozpouštět už při cca 60°C a v mrazu naopak křehne. Výborný v tahu, mizerný v nárazu.
PETG - Vlastně velmi blízký příbuzný PET lahve. Recyklovatelný. Při tisku vám nepromine tolik chyb jako PLA, ale zase odolá až 80°C a je o něco pevnější. V mrazu o něco lepší, než PLA, ale na dlouhodobé použití při našich -40°C to není.
ABS - Průmyslový plast, velmi odolný jak teplotně, tak v nárazu. Není moc ekologický, tisk je velmi náročný a výpary při tisku rozhodně nejsou zdravé. Ani jsme nezkoušeli.
První vzorky různých materiálů pro testy v komoře lyofilizátoru
Nylon - Enormně odolný materiál v nárazu se skvělou odolností vůči nízkým i vysokým teplotám. Je však hydroskopický, tedy nasává vodu a to i po přetvoření v součástku. To není zrovna adept pro součástky v přístroji zbavující potraviny vlhkosti.
PC (Polykarbonát) - Asi nejodolnější materiál v běžném 3D tisku vůbec. Při tisku nezapáchá, malé součástky se nekroutí a má nejlepší vlastnosti v mrazivých teplotách. Pevně drží tvar i do 110°C. Výborný adept pro některé namáhané komponenty vystavené nízkým / vysokým teplotám.
Polykarbonát izoluje od horké vývěvy a navíc eliminuje potřebu imbusového klíče
CPE (Kopolyester) - Zatím náš největší favorit. Recyklovatelný, enormně odolný v tahu, velmi dobrý v nárazu, odolává dobře vysokým i nízkým teplotám, dost houževnatý (nepraskne ale pomalu se ohne a zlomí asi jako větev živého stromu) a výborný pro tisk detailních součástek. Navíc má dvě třešničky na dortu - je vhodný pro styk s potravinami a vyrábí jej moravská společnost známá jako Fillamentum.
Když to shrnu: 1. Naučit se základy 3D modelování, 2. naučit se přípravu 3D tisku a 3. najít vhodný materiál pro daný účel. Teprve při splnění všech tří bodů se nám otevírají doposud nevídané možnosti. Kromě již zmíněné automatizované výroby součástek, je to jejich vývoj a optimalizace. Oproti sáhodlouhému hledání dodavatele ochotného ke kusové výrobě a zpravidla ještě delšímu čekání na dodávku (kdy pak zjistíte, že je potřeba něco upravit a celé to jede znovu) nám nyní stačí zpravidla několik hodin a nový nebo upravený díl máme v ruce. Finální verze přitom nemusí být z plastu, ale velmi pomůže prototypový díl nejprve vidět a třeba jej i ozkoušet.
O 3D tisku (technologií FDM) by šlo napsat celé knihy. U vybraného materiálu je potřeba objevit tu správnou kombinaci, rychlosti tisku, teploty podložky, teploty trysky, způsob upevnění na podložku během tisku, tloušťku tiskové trysky a další a další parametry ovlivňující výsledek. Vlastně skoro po čtvrt roce je každá modelace, příprava i samotný tisk velkou neznámou. Nikdo ale neříkal, že testování nemůže být i užitečná zábava, jak můžete vidět v galerii níže (vč. popisků po kliknutí na obrázek).