Ako vybrať domácu 3D tlačiareň
Pri výbere 3D tlačiarne by ste si mali najskôr položiť dve otázky: či sa cítite byť v tejto oblasti začiatočníkom, alebo pokročilejším používateľom a či chcete predovšetkým tlačiť, alebo aj experimentovať s 3D tlačou. Treba si uvedomiť, že napriek neustálemu zdokonaľovaniu 3D tlačiarní si proces tlače nevyhnutne vyžaduje určité znalosti a skúsenosti. Tlač z niektorých materiálov, napríklad PLA, zvládne aj začiatočník, iné materiály, ako je ABS, si vzhľadom na tepelnú rozťažnosť vyžadujú vyššiu pozornosť.
Začiatočník verzus geek
Pre začiatočníkov je dôležitá jednoduchosť používania. Potrebujú tlačiareň s intuitívnym používateľským rozhraním, jednoduchým nastavením a minimálnou údržbou. Rozhodne odporúčame modely s automatickou kalibráciou a jednoduchým nastavovaním hrúbky prvej vrstvy. Je to dôležité aj z hľadiska motivácie. Ak sa začiatočníkovi bude dariť, bude ho to motivovať k tlači čoraz zložitejších výtlačkov a používaniu filamentov, ktoré vyžadujú dodržiavanie náročnejších požiadaviek.
Pokročilí používatelia a geekovia hľadajú tlačiarne, ktoré im umožnia experimentovať s rôznymi materiálmi a nastaveniami. Preferujú tlačiarne s open source firmvérom, teda so zverejneným zdrojovým kódom a možnosťou prispôsobenia hardvéru. Tieto modely umožňujú pokročilú kalibráciu a úpravu tlačových profilov. Podpora pre rôzne extrudéry, vyhrievané podložky a ďalšie zlepšenia môžu rozšíriť možnosti tlačiarne a umožniť pokročilé experimentovanie.
Cena verzus jednoduché používanie
Samozrejme, jedným z kľúčových faktorov pri výbere 3D tlačiarne je rozpočet. Lacnejšie modely spravidla nemajú automatickú kalibráciu, takže si vyžadujú skúsenejšieho používateľa. V našich e-shopoch sa začínajú ceny 3D tlačiarní od 130 eur, v ázijských aj nižšie. Treba si však uvedomiť, že aj čas sú peniaze. Je veľmi pravdepodobné, že s lacnou tlačiarňou strávite viac času nastavovaním a riešením rôznych problémov než samotnou tlačou. Ak tlačiareň nemá automatickú kalibráciu, treba prácne nastaviť podložku tak, aby bola v rovine, presnejšie povedané, aby pri tlači prvej vrstvy mala dýza pracovnej hlavy v každom bode rovnakú vzdialenosť od podložky. Väčšinou sa táto vzdialenosť nastavuje pomocou skrutiek tak, aby dýza bola od podložky vzdialená na hrúbku vizitky. Tlačiarne s automatickou kalibráciou vás od tejto zdĺhavej činnosti odbremenia. Pred každou tlačou si tlačiareň pomocou indukčnej sondy zmeria vzdialenosť dýzy od podložky, najčastejšie v matici 4 × 4 body, a údaje o odchýlkach si uloží do pamäte. Pri tlači potom k aktuálnej vzdialenosti v osi Y pripočítava takto zistenú korekciu.
Aj na tlačiarni s automatickou korekciou je potrebné nastaviť hrúbku prvej vrstvy. Najčastejšie sa táto vzdialenosť nastavuje tak, že tlačiareň tlačí nejaký vzor, napríklad meander, a vy zmenšujete vzdialenosť dýzy od podložky, až kým prvá vrstva dobre prilieha, neodlupuje sa a prierez filamentu je jemne sploštený. Ak je hrúbka prvej vrstvy nastavená nesprávne, výtlačok sa môže počas tlače od podložky odlepiť. Preto kým nezískate skúsenosti, odporúčame po nastavení najskôr vytlačiť vhodný testovací objekt, a ak je všetko v poriadku, pristúpiť k tlači vášho modelu.
Technológie 3D tlače
V 3D tlačiarňach pre bežných používateľov sa najčastejšie využíva technológia FDM (Fused Deposition Modeling), pri ktorej tlačený objekt vzniká postupne vrstva po vrstve natavovaním tenkého prúžku plastového materiálu – filamentu, ktorý je vytláčaný z dýzy. Najčastejšie sa používa filament s priemerom 1,75 mm. Bežné cievky obsahujú 1 kg filamentu, ktorý v prípade PLA v závislosti od kvality a farby stojí od 15 do 30 eur. Postupne sa aj v hobby sfére presadzuje technológia SLA (strereolitografia), kde tlačený model vzniká vytvrdzovaním tekutej fotoreaktívnej živice pomocou svetla. Živica sa naleje do pracovnej nádoby, pričom svetelný lúč postupne ožaruje materiál v tých častiach, ktoré majú stvrdnúť. Tlač je pomalá, ale výtlačok je presný. Po ukončení tlače treba odstrániť zvyšky tekutej živice a nechať model vytvrdiť buď na priamom slnečnom svetle, alebo pomocou UV lampy. V článku sa zameriame na tlačiarne FDM.
Kritériá výberu tlačiarne
Jeden z kľúčových parametrov je veľkosť podložky, ktorá spolu s výškou posuvu udáva maximálne rozmery výtlačku. Ak budete tlačiť hlavne z materiálov, ktoré majú vyššiu teplotnú rozťažnosť, ako napríklad ABS, uprednostnite tlačiareň s uzavretým pracovným priestorom, v ktorom sa udržuje požadovaná teplota. Samozrejme, aj na tlačiareň s otvorenou konštrukciou, ktorá má vyhrievanú podložku, si môžete dokúpiť alebo z plexiskla a vhodnej konštrukcie vyrobiť primeraný kryt. Na internetových fórach nájdete veľa rôznych návodov. Na tento účel sa osvedčil lacný stolík Lack z obchodu IKEA, na ktorého nohy upevníte plexisklá.
Dôležitý parameter je maximálny rozmer výtlačku, ktorý je daný rozmerom podložky a výškou posuvu tlačovej hlavy. Väčšie tlačiarne umožňujú tlačiť do rozmerov 210 × 210 × 250 mm, menšie do rozmerov 180 × 180 × 180 mm. Ďalším kritériom je spôsob prísunu filamentu do tlačovej hlavy. Môže byť buď priamy a vtedy je extrudér čiže zariadenie na posuv filamentu súčasťou pohyblivej tlačovej hlavy, alebo extrudér môže byť na ráme a filament sa do tlačovej hlavy podáva cez bowden. Vtedy môže byť tlačová hlava ľahšia, ale filament sa môže niekedy v bowdene z rôznych príčin zaseknúť. V ponuke sú aj tlačiarne umožňujúce tlač z viacerých filamentov rôznych farieb, no viacfarebne môžete tlačiť aj na bežnej 3D tlačiarni. Farby definujete v softvéri na prípravu modelu na tlač a tlačiareň vás vyzve na ručnú výmenu filamentu.
Niektoré tlačiarne sa dodávajú aj ako stavebnica, takže si ich musíte najskôr zostaviť podľa návodu. Zaberie to niekoľko hodín a predpokladá sa určitá mechanická zručnosť. Stavebnica je spravidla o 100 – 200 eur lacnejšia než kompletne zmontovaná tlačiareň.
Čo budete tlačiť?
Skôr než budete riešiť výber konkrétneho modelu, mali by ste si ujasniť oblasť použitia. Väčšina nadšencov pre 3D tlač začne tlačením modelov stiahnutých z internetu, z portálov typu www.thingiverse.com alebo www.prusaprinters.org. A veľa z nich tým aj skončí. Pritom návrh vlastných 3D modelov v aplikáciách Fusion 360, OpenSCAD či webovej aplikácii TinkerCAD (www.tinkercad.com) a ďalších, ktoré sú na osobné a hobby použitie zadarmo, je relatívne jednoduchý. Podľa našich skúseností sa pri správnej metodike naučíte navrhovať 3D modely jednoduchých objektov približne za dve hodiny. Hľadaním modelov, ktoré budete potrebovať, strávite nepomerne viac času než spomínané tri hodiny a aj tak vo väčšine prípadov nenájdete presne to, čo potrebujete.
Čím budete tlačiť?
Najčastejšie sa používajú filamenty PLA, PETG, ASA a ABS. V ponuke sú aj flexibilné filamenty.
- PLA – Polylactic Acid, známy aj ako kyselina polymliečna, je biologicky odbúrateľný termoplastický materiál, vyrobený z kukuričného škrobu. Z hľadiska tlače je to bezproblémový materiál, preto ho odporúčame začiatočníkom na prvé pokusy. Má zanedbateľnú teplotnú rozťažnosť, takže nevyžaduje vyhrievanú podložku tlačiarne a dajú sa z neho tlačiť aj väčšie objekty. PLA je síce pomerne tvrdý, ale zároveň aj pomerne krehký materiál. Svoje mechanické vlastnosti si zachováva len do 54 °C. Po prekročení tejto teploty, napríklad pri brúsení alebo rýchlom pílení, sa začína topiť. Preto musíte pracovať veľmi pomaly, prípadne v nádobe so studenou vodou. PLA sa dá pomerne dobre lepiť sekundovým lepidlom alebo chloroformom.
- PETG – polyetyléntereftalát modifikovaný glykolom. Je to veľmi obľúbený materiál pre svoju pevnosť, stálosť a nízku tepelnú rozťažnosť. Hodí sa aj na tlač mechanicky namáhaných súčiastok. Teplota podložky sa odporúča 80 – 100 °C, takže tlač je takmer rovnako jednoduchá ako pri PLA. PETG sa dá pomerne ľahko opracovávať, napríklad brúsiť.
- ABS/ASA – akrylonitrilbutadiénstyrén je termoplast s vysokou pevnosťou a má aj dobrú tepelnú odolnosť, a to až do 100 °C bez veľkých strát na pevnosti. Tlačová teplota sa pohybuje okolo 245 – 265 °C. Veľkou nevýhodou ABS je jeho tepelná rozťažnosť, presnejšie zmenšovanie objemu pri ochladzovaní, čo počas tlače spôsobuje deformáciu objektov, a preto je pri tlači z tohto materiálu nevyhnutná vyhrievaná podložka alebo vyhrievaný priestor. ASA sa zmršťuje trochu menej. Opracovanie týchto materiálov, teda brúsenie a rezanie je bezproblémové.
Resumé
Nezabúdajte na servis a záruku. Vyberte si tlačiareň od renomovaného výrobcu, ktorý poskytuje spoľahlivý servis a dostatočnú záruku. Tým sa vyhnete nepríjemnostiam v prípade poruchy alebo technických problémov. A ešte jedna vec. Zistite si, či okolo modelov daného výrobcu fungujú komunity používateľov. Fóra, návody na YouTube a oficiálna podpora od výrobcu sú neoceniteľné pri riešení problémov a otázok.
FOTO zdroj: FREEPIK / FREEPIK.com
