Do nedávna byly jedinými tiskárnami všeobecně nakupovanými do domácností ty určené k tisku papírových dokumentů, případně fotografií. Dnes se ovšem pod „naše střechy“ čím dál častěji stěhují také 3D tiskárny – tedy zařízení umožňující tvorbu prostorových modelů a to zcela automatizovaně! Nízká cena, snadná obsluha a dostupnost technologií zajistily, že si zakoupení vlastního zařízení pro aditivní výrobu mohou dovolit i náctiletí a v nabídce předních výrobců najdeme také modely zacílené na starší děti.
Jak funguje 3D tiskárna?
V závislosti na zvolené technologii může domácí 3D tiskárna využívat při své práci buď tzv. filament, tedy plast zformovaný do struny, nebo tekutou světlem tuhnoucí pryskyřici. Jako první zařízení pro 3D tisk se ale rozhodně vyplatí zvolit některé z těch určených k vytvrzování s použitím filamentu, protože se výrazně jednodušeji používají, a při využití některého z netoxických plastů bez zápachu (např. PLA nebo PET-G) také nemají zvláštní nároky ohledně přípravy pracovního stanoviště.
Formování modelu s využitím 3D tiskárny spočívá v rozehřátí struny filamentu na teplotu umožňující natavení plastu, a následně ve vytlačení tekutého materiálu přes trysku tiskové hlavy na povrch pracovního stolu. Když plast tuhne, přilne k povrchu platformy a vytvoří tak vnější obrys a následně spodní vrstvu výtisku. V dalších fázích 3D tiskárna nanáší na základnu další vrstvy polymeru, který se při tuhnutí spojují s těmi nanesenými dříve. Mnoho jednotlivých vrstev vytváří prostorovou strukturu. Po zhotovení poslední vrstvy je nutné počkat, až pracovní stůl vychladne, a následně jemně odstranit model z povrchu platformy.
Odkud 3D tiskárna „ví“, co má tisknout?
Proces vytváření modelu je maximálně automatizovaný. Zařízení samo ovládá rameno s hlavicí a tiskovou tryskou, stejně jako podávání filamentu do hlavy a posun pracovní platformy. Mezi úkoly uživatele patří jen nakonfigurování parametrů tisku s pomocí panelu (na jednoduchých tiskárnách má nejčastěji podobu displeje ovládaného pomocí knoflíku s enkodérem, u nejpokročilejších modelů to může být dokonce dotykový displej), a následně spuštění tisku. K parametrům konfigurovaným uživatelem patří např. teplota tiskové trysky, teplota pracovního stolu, tloušťka jedné vrstvy nebo také rychlost, s níž se pohybuje tisková hlava.
Zůstává jen otázka, odkud zařízení přijímá informace o tom, jaký má být tvar jednotlivých vrstev tisku a kolik jich má vzniknout? Zde nám na pomoc přicházejí trojrozměrné projekty tvořené v prostředí typu CAD, a následně – už v prostředí určeném pro 3D tiskárny (tzv. sliceru) – převedeny v obraz jednotlivých vrstev (tento proces si můžeme představit jako virtuální „krájení“ modelu na velmi tenké „plátky“ s tloušťkou zlomku milimetru). Během práce 3D tiskárna jednoduše reprodukuje jednotlivé vrstvy, když je vlastně „překresluje“ jednu na druhou.
K čemu lze využít 3D tiskárnu?
Zařízení k aditivní výrobě představuje předmět žádaný především milovníky kutilství. Dostupné cena a bohatý výběr modelů – stačí se podívat, jak obsáhlá je kategorie zařízení pro 3D tisk v obchodě Botland – vybízejí k tomu, abychom začali s tímto odvětvím. Díky vlastní 3D tiskárně totiž mohou kutilové „produkovat“ jednotlivé exempláře např. sběratelských figurek, architektonických modulů apod. Navíc: nemusí si sami připravovat návrhy modelů – na internetu lze najít obsáhlé katalogy se soubory připravenými k tisku, poskytovanými jako fanoušky technologií FFF/FDM, tak i institucemi, např. muzei!
Jiné zajímavé využití domácí 3D tiskárny představují různé předměty denní potřeby – jako jsou boxy a krabička, kryty nebo dokonce drobné náhradní díly k nábytku nebo vybavení domácnosti. Modeláři a majitelé amatérských dílen využívají aditivní vyrábění k práci na prototypech zařízení vlastní konstrukci (ve stejné roli vystupuje 3D tiskárna konec konců také v mnoha malých a středních firmách, a dokonce i ve významných technologických korporacích!). Obří roli může technologie FFF/FDM sehrát v odvětví vzdělávání – není těžké si představit, jak přístupnou se stává studium geometrie nebo chemie, když má žák k dispozici prostorové modely geometrických útvarů nebo částic chemických sloučenin.