Rychlost

Když hovoříme s našimi zákazníky, rychlost 3D tisku je jedním z nejvíce diskutovaných parametrů. Často je slyšet argument, že nejrozšířenější a nejoblíbenější 3D tisková technologie FDM/FFF je pomalá. Zrychlit samotný tisk v podstatě není problém, tou opravdo­vou výzvou je ale dosáhnout vyšší rychlosti při současném zachová­ní stejné kvality přilnavosti vrstvy a povrchové úpravy. A navíc při zachování strukturální stability celé tiskárny. Základem technologie rychlého tisku musí být silná a torzní konstrukce tiskárny, která umožňuje zachovat výtiskům vysokou rozměrovou přesnost a vynikající kvalitu povrchu při provozu i za vysoké rychlosti. Důležité je také aktivní potlačení nežádoucích vibrací. Tiskárna proto provádí měření pomocí kalibrační sondy, pomocí které si otestuje vše potřebné pro eliminaci vibrací. Díky vysokému výpočetnímu výkonu v dostatečném čase predikuje chování pohybo­vé­ho ústrojí tiskárny a parametricky koriguje souřadnice tisku.

Už v loňském roce jsme provedli praktické testy rychlého tisku pomocí tiskárny Raise3D Hyper Speed a ukázalo se, že rychlý tisk opravdu funguje. Přitom platí, že čím objemnější díl, tím je i vyšší úspora času. Při tisku menších dílů a složitějších geometrií jsou časové úspory nižší z důvodu častějšího zpomalování tiskové hlavy, kdy je úspora cca jen dvojnásobná. Avšak s rostoucí velikostí dílů roste relativní rychlost tisku, která může být v praxi i více než třikrát vyšší.

Materiály a technologické postupy

Výrobce tiskáren vždy u konkrétní tiskárny uvádí široké portfolio materiálů, kterými lze tisknout. Co už ovšem není uvedeno, je informace, do jakých rozměrů a s jakými vlastnostmi lze materiálem tisknout. Jako příklad můžeme uvést materiál ABS nebo PA, hojně využívané v průmyslu. V tiskárně s otevřenou komorou z něj určitě budeme schopni vytisknout malé objekty, ale rozměrnější výtisky se nám budou kroutit a praskat. Když budeme tento materiál tisknout v komoře, která je pasivně vytápěna deskou, hranice praskání a kroucení se nám posune, ale pořád nebude výsledek úplně ideální. Nejlepšího výsledku docílíme až tehdy, pokud tiskneme na tiskárně s aktivně vytápěnou komorou. Jinými slovy výtisk, který byl sice zdárně vytištěn v otevřené komoře, nedosahuje kvalitou a mechanickými vlastnostmi na výtisk, který měl perfektní podmínky pro tisk – tedy vytápěnou komoru.

Abychom si tuto naši zkušenost ověřili v číslech, realizovali jsme měření pomocí trhacích testů. K tisku vzorků jsme využili tiskárnu s vyhřívanou podložkou a otevřenou komorou, dále jsme tiskli na tiskárně s vyhřívanou podložkou a zavřenou komorou a na průmyslové tiskárně s aktivně vyhřívanou komorou do 70 °C. Všechny materiály vydržely větší namáhání v případě, že byly tištěny ve vyhřívané komoře. Zatímco u nejběžnějších materiálů ABS jsou rozdíly v pevnosti několik procent, u materiálu PA12 je pevnostní rozdíl téměř 30 % a u CF-PA 12 dokonce téměř 60 %.

Výrobci filamentů reagují na toto chování vývojem modifikovaných materiálů, které nebudou až tak náchylné ke smrštění a bude možné je spolehlivěji tisknout i v tiskárnách s nevyhřívanou komorou. Takto modifikované materiály mají výrazně nižší energetické provozní náklady při zpracování. Dosahují ale výsledné výtisky těchto materiálů kýžených pevnostních a dalších parametrů? Na výtisku to nelze běžně poznat. Poznáme to jen v provozu a na dalších testovacích zkouškách. Zkoušky jsme již zahájili a jejich výsledky budou brzy zveřejněny na našich www stránkách.

Shrnutí

Pokud si tedy na základě předchozího dovolíme extrapolovat další vývoj, pak nás čeká tlak na další zvyšování produktivity a posun technologie od kusové prototypové výroby blíže k sériové produkci. To znamená zvyšování kapacity komory a rychlost tisku. K vyšší produktivitě patří samozřejmě také jednodušší obsluha tiskárny, vzdálené sledování a snadný management. Dalším z důležitých trendů je vývoj materiálů, které nepotřebují vyhřívanou komoru. Podtrženo sečteno: Pokud se předpoklady potvrdí, můžeme očekávat brzy vysokorychlostní tiskárny s nízkou energetickou náročností a technické materiály s nižšími nároky na zpracování.

Jan Šmejcký Ředitel společnosti Elvira.