Menu

3D tisk

15.12.2011 12:05 | Redakce Chip
3D tisk
Pomocí vhodné 3D grafické tiskárny, laseru a různých syntetických materiálů si uživatelé mohou snadno vytvořit trojrozměrné objekty.

Když vyšetřovatelé ze seriálu CSI (Crime Scene Investigation) neboli Kriminálka Las Vegas pátrají po zločincích, jsou na jejich straně ty nejmodernější technologie. Mohou tedy například z otisků pneumatik na místě činu vytvořit pomocí syntetického materiálu reálný model pneumatiky, který pak může sloužit k porovnání s pneumatikou auta podezřelé osoby. A nejde přitom o pouhou fantazii tvůrců televizního seriálu, takovéto technologie jsou skutečně k dispozici. Za vším je tzv. 3D tiskárna. Na rozdíl od běžné tiskárny, která tiskne stránky, je 3D tiskárna schopna „tisknout“ trojrozměrné objekty. Ty jsou obvykle ze syntetického materiálu (plastu), některé tiskárny mohou použít i kov, sádru, pískovec, sklo, keramiku, nebo dokonce i papír. V praxi se používá mnoho metod, jak 3D objekt vytvořit, základy jsou ale stejné – 3D model se staví od základu nahoru ve vodorovných vrstvách. Pokud je tedy například objektem malý model domu, tiskárna začne od podlahy v přízemí a buduje strukturu postupně vrstvu po vrstvě až ke střeše. K tomu, aby to fungovalo, je samozřejmě potřebný vhodný počítačový model (viz grafika vpravo), kterým se tiskárna „nakrmí“.

Dostupné 3D tiskárny pro domácí použití

3D tiskárny se většinou používají ve výzkumném a průmyslovém odvětví, kde umožňují vývojářům rychle dostat do ruky prototyp nebo model nového výrobku, tedy například blatník pro nový automobil nebo pant pro designovou kuchyňskou linku. Většina zařízení tohoto typu je tedy zhruba velká jako prodejní automat. I tato technologie se ale rychle rozvíjí, a tak jsou dnes k dispozici mnohem menší 3D tiskárny velikosti multifunkčního zařízení, které si můžete pořídit v podstatě i domů. A snižuje se také jejich cena. Například tiskárna pro začátečníky Solido SD300 Pro stojí necelých 3 000 eur. Je to sice stále dost, ale ještě před dvěma lety, v době uvedení na trh, stál tento model asi 8 000 eur.

3D tisk

Domácí 3D tiskárny používají jiné metody pro vytváření 3D objektů. Dvě nejdůležitější jsou stereolitografie a laserové slinování (výkonný laser působí na materiály, jako je kov nebo sklo). Stereolitografie vytváří model postupným vytvrzováním fotopolymeru (plastické hmoty, která je citlivá na světlo) nebo epoxidové pryskyřice. UV laser je na základě dat přicházejících z počítače zaměřován optickou soustavou. Součástka je vytvářena na nosné desce, která se na začátku nachází těsně (0,05 mm) pod hladinou polymeru. Po vytvrzení první vrstvy nosná deska o něco poklesne (většinou jen o 0,05 až 0,25 mm) a vytváří se na ní nová vrstva. Vytvarováním tekutého polymeru po vrstvách a následným odebráním z nosné desky vzniká postupně trojrozměrné těleso.

Levnější 3D tisk přes firmy na internetu
Pokud potřebujete něco vytisknout, nemusíte 3D tiskárnu hned kupovat. Na webu najdete řadu firem, které 3D tisk nabízejí (například 3D studio FaVU VUT Brno, 3dtiskarna.cz, innomia.cz). Můžete jim poslat vlastní návrh a dát si ho vytisknout. Prefabrikované modely můžete najít na stránkách jako Sculpteo.com nebo shapeways.com a upravit je. Profesionální 3D tiskárny by měly váš 3D model před tiskem zkontrolovat, jestli nemá chyby. Domluvte se také na velikosti. Ta může být od několika centimetrů po několik metrů, a z toho samozřejmě vychází i cena.

Pomocí stereolitografie se vytváří 3D objekty s hladkým povrchem. Mohou se použít pro vizuální kontrolu návrhu výrobku, v některých případech i k funkčním zkouškám. Metoda má ale i své nedostatky. Proces tvrzení polymeru je pomalý a u některých materiálů je i malá tepelná odolnost vzniklého modelu. Nemůžete také vytvářet visící části modelu, a proto musíte myslet i na podpůrné struktury v 3D modelu, takže modelování je složitější. A modely s pohyblivými částmi v podstatě není možné vytisknout.

Výsledek: „Vytištěné“ 3D modely

Druhou nejdůležitější metodou 3D tisku je laserové slinování. Stejně jako v případě stereolitografie se při ní používá laser, ale tentokrát ne UV, ale v závislosti na přístroji se používá CO2 laser, YAG laser nebo vláknový laser. V tiskárně jsou tentokrát dva hydraulické „výtahy“. Jeden se pohybuje směrem nahoru a vytlačuje základní materiál, většinou polyamidový prášek. Použít lze ale i jiný materiál, jako synteticky potažený písek, keramický nebo kovový prášek. Další hydraulický výtah se pohybuje v opačném směru, tedy směrem dolů. Na této „tiskové ploše“ se postupně po vrstvách vytváří 3D model, a to pomocí laseru, který prášek roztaví a vzniká tak pevná hmota modelu. Po poklesu plochy válec pro každou novou vrstvu doplní z akumulační nádrže materiál a postupuje se dál. Proto také u laserového slinování vzniká 3D model odspodu.

Freeware pro tvorbu 3D modelů

Pro 3D tisk potřebujete trojrozměrný model objektu v nějakém tiskárnou přijatelném formátu. Použít samozřejmě můžete drahé CAD programy, ale existují i levnější varianty, a dokonce i freeware, jako například http://sketchup.google.com. Pro tisk můžete použít jeden ze standardních grafických 3D formátů, jako je STL (Standard Triangulation Language), který je asi nejrozšířenější. Datový  soubor  ve  formátu  STL obsahuje  seznam  trojúhelníků umístěných v prostoru, které definují povrch objektu. SketchUp používá svůj vlastní formát SKP. Pomocí plug-inu je ale možné převést hotový SketchUp model do formátu STL.

Zajímavosti ze světa IT v e-mailu

Stačí odeslat svoji e-mailovou adresu


Odesláním formuláře souhlasíte se zpracováním svých osobních údajů a užitím pro marketingové účely vydavatelství Burda Praha, spol. s.r.o.

Předplatné / nákup chipu Digitální edice chipu Aktuální vydání