3D tlač je tu s nami už nejaký ten rok. Za ten čas si z rúk technologických nadšencov našla cestu do praxe v rôznych odvetviach – od strojárstva cez stavebníctvo až po medicínu a polygrafiu. Prečítajte si, prečo je 3D tlač taká revolučná, ako funguje a na čo všetko ju už dnes môžete využiť.

Neodoberajte materiál, pridávajte ho

Trojrozmerná (3D) tlač je metóda tzv. aditívnej výroby. Pri bežných spôsoboch výroby sa produkt opracúva a materiál sa z neho odoberá – napríklad rezaním, pílením, frézovaním či sústružením. Pri aditívnej výrobe sa, naopak, materiál pridáva.

3D tlačou môžete vyrobiť rôzne modely strojov a zariadení, súčiastky do nich, hračky, ale aj reklamné a iné predmety. Na výrobu slúži 3D tlačiareň, ktorá využíva dáta z počítača vo forme súboru s 3D modelom.

Ten môžete vymodelovať v počítači od základov. Používajú sa na to aplikácie na 3D modelovanie, ako je AutoCAD alebo iný CAD či CAM softvér, prípadne aplikácie na tvorbu 3D grafiky, napríklad 3ds Max, Cinema 4D či Blender.

Model môžete získať aj oskenovaním skutočného objektu. Používajú sa na to automatické alebo ručné 3D skenery, ktoré môžu byť dokonca súčasťou niektorých 3D tlačiarní. Sken potom môžete modifikovať podľa požiadaviek v niektorom zo spomenutých softvérov. V určitých prípadoch je potrebné súbor s 3D modelom pred odoslaním do 3D tlačiarne upraviť podľa konkrétneho typu tlačiarne.

Nie je 3D tlač ako 3D tlač

Vývoj vo svete 3D tlače napreduje míľovými krokmi, nové technológie pribúdajú každý rok. Pre stručnosť uvádzame iba tie najčastejšie používané:

Fused Deposition Modeling (FDM) – Nazýva sa aj Fused Filament Fabrication (FFF). Výtlačky sa vytvárajú z vlákna navinutého na cievke, ktoré sa v tlačovej hlave taví a nanáša na podložku vrstvu po vrstve. Materiálom vlákna môžu byť rôzne plasty, ako ABS, PET, TPU, drevo alebo organické PLA. 3D tlač touto metódou je pomerne zdĺhavá, výtlačky nie sú najpresnejšie a majú ostré hrany, ktoré musíte pre dokonalý vzhľad ručne vyhladiť. Výhodou je nízka cena tlačiarní i materiálu, FDM/FF sa preto používa najmä v domácich podmienkach, v polygrafii a pri tvorbe modelov, kde nie je požadovaná vysoká presnosť.

Stereolitografia (SLA) – V nádobke sa nachádza tekutá polymérová živica ožarovaná UV laserom na konkrétnych miestach, ktoré majú tvoriť štruktúru výtlačku. Tie ožarovaním vytvrdnú, následne laser pokračuje ďalšou vrstvou. V druhej fáze sa nechá vytvrdnúť celý výtlačok pôsobením tepla v peci. SLA patrí medzi najpresnejšie metódy 3D tlače, s jej pomocou môžete vytvárať výtlačky s vyššou presnosťou než pri strojovom CNC obrábaní. Z tohto dôvodu sa používa predovšetkým pri tvorbe prototypov a náhradných dielov v priemysle a tiež v protetickej stomatológii. SLA dokáže tlačiť až 7-krát rýchlejšie ako FDM/FFF metóda.

Digital Light Processing (DLP) – Pracuje na podobnom princípe ako SLA. Namiesto lasera, ktorý ožaruje miesta živice kúsok po kúsku, však používa svetelný projektor, ktorý na živicu premieta celý obraz vrstvy naraz. 3D tlač metódou DLP je teda ešte rýchlejšia ako pri SLA.

Liquid Crystal Display (LCD) – Rovnaký princíp ako DLP, no na tvorbu obrazu používa LCD obrazovku, akú máte napríklad v smartfóne. Obrazovka sa však rýchlo opotrebúva a je nutné ju často meniť.

Selective Laser Sintering (SLS) – Materiál tvorí hrubá vrstva prášku. Výtlačok je vytváraný pôsobením tepla z laserového lúča na požadovaných miestach, na ktorých sa materiál spečie dokopy (sintering = spekanie). Po spečení odstráni automatická mechanická stierka prebytočný prášok z danej vrstvy a laser pokračuje ďalšou vrstvou. Takéto výtlačky sú presné a pevné, tlač je rýchla, keďže sa v rámci jednej dávky prášku vytvára viacero výtlačkov súčasne. Používa sa preto nielen na tvorbu prototypov, ale aj na malosériovú výrobu. Výhodou je tiež nízka cena práškového materiálu, avšak nevýhodou vysoká cena SLS 3D tlačiarní.

Direct Metal Laser Sintering (DMLS) – Ide o technológiu na princípe SLS, materiálom je ale kovový prášok a výsledkom kovové výtlačky.

Zákazková 3D tlač reklamných predmetov, náhradných dielov i celých domov

Teória znie zložito, no napriek tomu 3D tlač nie je iba hračkou v rukách technologických nadšencov. Vďaka nej môžu dizajnéri svoje návrhy otestovať v praxi okamžite bez toho, aby museli zadávať výrobu prototypov externým dodávateľom. Aditívna výroba, akú poskytuje zákazková 3D tlač, je omnoho rýchlejšia najmä pri predmetoch so zložitým tvarom, kedy by prototyp musel prejsť viacerými procesmi opracovania.

Lídri v rôznych odvetviach, ako napríklad Caterpillar, používajú zákazkovú 3D tlač pri vývoji prototypov súčiastok či modelov a pri výrobe náhradných dielov priamo na mieste servisu strojov. Je pravdepodobné, že v budúcnosti budú mať vlastné 3D tlačiarne napríklad aj servisy domácich spotrebičov a iných zariadení. Výrobcovia im dodajú súbory s 3D modelmi a náhradné diely si budú vyrábať samy priamo na mieste. Budú tak môcť znížiť svoje náklady na skladové priestory a zamestnancov, ktorí by sklad museli prevádzkovať.

Vedeli ste, že?
S rozšírením 3D tlače sa objavili aj prvé konflikty so zákonom, či už v podobe zbraní vytlačených na 3D tlačiarni, alebo únikov technickej dokumentácie náhradných dielov priamo od výrobcov.

Zanedlho si možno budete môcť nechať vytlačiť celý dom namiesto toho, aby ste ho skladali tehlu po tehle. Zákazková 3D tlač sa v stavebníctve uberá viacerými smermi, od vytláčania cementového kompozitu na podklad až po nanášanie vrstiev plniva spájaného tekutým spojivom. Na konci cesty sú sľubné úspory až 50 % „živej“ práce. Realizovať sa zatiaľ dajú iba zvislé konštrukcie, prípadne steny s náklonom do 45°.

3D tlač sa úspešne používa aj v medicíne. Zubní laboranti pomocou nej vyhotovujú modely ústnej dutiny a zubov či dokonca dentálne pomôcky. Biotlačiarne už v súčasnosti dokážu vyhotovovať náhrady častí tela, napríklad nosa, uší, kostí alebo kože z biologického materiálu. Vo vývoji sú aj tlačiarne, ktoré budú schopné vytlačiť celé orgány a zmeniť tak celý proces transplantácie.

Samozrejme, 3D tlač má svoje miesto aj v polygrafii. Môžete ju využiť na tvorbu 3D nápisov alebo prototypov reklamných predmetov, ktoré si zákazník bude môcť ohmatať ešte predtým, ako zadá ich výrobu v tisíckach kusov. 3D tlač si poradí aj s malosériovou výrobou reklamných predmetov, ktorá môže byť cenovo výhodnejšia než príprava výroby klasickým spôsobom s výrobou lisovacej formy.

Vedeli ste, že?
Pre 3D tlač v polygrafii existujú tlačiarne, ktoré dokážu farebne potlačiť samotný objekt už pri vytváraní jeho jednotlivých vrstiev, prípadne po jeho kompletnom vytlačení. Výstupom tak je hotový obrandovaný reklamný predmet, ktorý nevyžaduje žiadne ďalšie úpravy.

Zhrnutie na záver:

  • 3D tlač je formou aditívnej výroby, t. j. namiesto odoberania materiálu pri opracúvaní vzniká výrobok jeho pridávaním, často vrstvu po vrstve.
  • Existuje viacero technológií, ktoré sa líšia cenou tlačiarní, materiálu, rýchlosťou a presnosťou tlače.
  • 3D tlač už nie je hračkou v rukách nadšencov, uplatnenie našla v strojárstve, stavebníctve, medicíne i polygrafii, na využitie jej potenciálu si však musíte osvojiť základy 3D modelovania.
  • V budúcnosti sa môžeme tešiť na trojrozmerne vytlačené náhradné diely do spotrebičov a zariadení, celé domy a budovy, ale napríklad aj ľudské orgány.
.