3D tisk: cesta z neznáma do domácností

Dostupné 3D tiskárny - jakou vybrat?

Výběru domácí 3D tiskárny je třeba věnovat pozornost, protože zde (zatím) vůbec neplatí to, co u jiných produktů, jako třeba právě u počítačových periferií nebo notebooků. Těch je na trhu tolik, že se zákazník může orientovat třeba jen pouze s přihlédnutím k designu nebo značce. 3D tiskáren také není na trhu pár, ale značně se liší a vzhledem k dosud prudce se vyvíjejícím technologiím i trhu má cenu výběrem strávit nějaký čas.

A na co můžeme brát ohled? Je toho dost a kromě běžných vlastností, jako je cena, velikost, spotřeba a dostupnost, tu je kvalita výstupu daná rozlišením (tloušťka vrstev) i zkušenostmi uživatelů, velikost tiskového prostoru, podpora různých typů materiálů, počet tiskových hlav a průměr vlákna použitého materiálu, rychlost tisku, nahřívaná či běžná základna a v neposlední řadě kompatibilita s různými softwarovými aplikacemi a OS. Uživatel by také měl vědět, jak získá potřebné modely pro tisk a zda si je zvládne třeba jen stáhnout nebo i sám vyrobit, čili vymodelovat v 3D programu nebo naskenovat.
Tiskový prostor se označuje v palcích nebo centimetrech a osách XYZ, kde osa Z značí výšku. Často se setkáme s tím, že všechny tyto rozměry jsou stejné nebo velmi podobné. Tiskárna pro domácnost by měla nabídnout tiskový prostor přinejmenším 10 x 10 x 10, přičemž čím více, tím samozřejmě lépe.

Pak tu máme vlákna, respektive použité materiály, jejichž typ závisí na tom, co daná tiskárna zvládne. V našem případě budeme mluvit především o ABS nebo PLA, které se dodávají jako vlákna s tloušťkou 1,75 mm nebo 3 mm. V praxi se ukazuje, že pokud si můžete vybrat, je vhodné tak učinit spíše jen s ohledem na to, co seženete levněji. Jinak nemá mít tloušťka vlákna velkou váhu, ovšem existují tiskárny, pro něž si musíte pořídit originální kazety s materiálem (popřípadě se můžete pokusit je doma doplnit). Jde o tiskárny společností Stratasys a Cubify.

Co se týče trysek, respektive tiskových hlav, ty si vlákno roztaví a upraví na potřebnou tloušťku, přičemž teploty se pohybují kolem 250 - 260 °C. Nás bude při výběru zajímat v podstatě jen to, kolik tiskových hlav daný model má, přičemž v drtivé většině případů, když mluvíme o spotřebitelských modelech, je to pouze jedna tryska.

Přímo s tryskami je spojeno ale i rozlišení, které rozlišujeme na horizontální a vertikální a mluvíme o desetinách milimetrů. Horizontální rozlišení tedy platí pro osy X a Y a vertikální pro osu Z a udává výšku jedné vrstvy. Jde tedy o nejmenší kroky, jaké je tiskárna schopna rozlišit a udělat a my bychom se dnes už měli poohlížet po tiskárnách, které pracují v horizontálním rozlišení pod 0,1 mm a vertikálním 0,2 mm. A pochopitelně platí, že čím drobnější kroky tiskárna zvládne, tím detailnější modely vyrobí, ovšem na druhou stranu bude i pomalejší. Však pracuje podobným postupem jako jednojehličkové tiskárny, jimž vytisknutí jedné stránky zabralo věčnost a zde máme navíc třetí rozměr. Když se navíc musí u složitějších modelů počítat s různými podpůrnými konstrukcemi, je to u pro tiskárnu práce navíc, takže tisk ve vysoké kvalitě může klidně zabrat celý den.

Právě z toho důvodu bychom se měli zajímat i o to, jakou má tiskárna hlučnost, jak je spolehlivá a jakou má spotřebu. Hlučnost se bude lišit kus od kusu a závisí především na motorcích a posunovacích mechanismech, takže zde bychom měli čerpat především ze zkušeností ostatních. Spotřeba se pak pohybuje většinou kolem 60 až 100 W, přičemž v průběhu tisku kolísá. V důsledku můžeme počítat s tím, že na jeden tisk spotřebujeme až kilowatt. Co se týče spolehlivosti, zde opět nelze mluvit obecně. Výhodou je, že u některých tiskáren si můžeme potřebné části vytisknout dopředu, než se opotřebují. A pak tu máme i tiskárny prodávané v podobě stavebnic, u nichž závisí i na našich šikovných prstech.

Velmi důležitým faktorem je tedy i rychlost tisku, která závisí na parametrech tiskárny, ale i složitosti zpracovávaného objektu nebo typu použitého materiálu. U 3D tiskáren se rychlost tisku vyjadřuje v milimetrech za sekundu a my bychom se dnes měli poohlížet po tiskárnách, které zvládnou alespoň 40 mm/s, spíše více. To neplatí pro tiskárny typu SLA, neboť ty nevyužívají trysky ale laser, ovšem o těch nyní stejně už nemluvíme.

A co se týče základny, ta musí být především umístěna naprosto vodorovně, respektive tak, aby tryska byla ve všech bodech ve stejné výšce. To by tedy měla splnit každá 3D tiskárna, která má být použitelná. Další funkcí základny je uchycení modelu, což může zajistit její zdrsnělý povrch, k němuž prvotní vrstvy lépe přilnou. Lepší stabilita tvořeného modelu se dá ale také zajistit tím, že tiskárna si pro daný model vytvoří široký podstavec, který se od hotového modelu nakonec oddělí a pak tu jsou i jakési novodobé "babské rady", jako postříkání skleněné základny lakem na vlasy. Problémem může být také rapidní ochlazení vytištěných částí (zvláště okrajů), což může vést k jejich deformaci, a tomu může pomoci i podstavec, který jim vytvoří oporu. To lze ale řešit i jinak, a to pomocí vyhřívané základny, která rychlému vychladnutí a deformacím zabrání.

Dostupné 3D tiskárny

I české firmy již delší dobu nabízejí 3D tiskárny a mezi nimi je DO-IT a její DeeOrange. Nejde zrovna o zástupce těch nejlevnějších 3D tiskáren, však její cena přesahuje 43 000 Kč. Tiskový prostor má rozměry 130 x 100 x 100 mm, rozlišení v osách X a Y je 0,1 mm a v ose Z pak přinejlepším 0,08 mm. Maximální rychlost tisku, čili pohybu trysky, dosahuje až 50 mm/s a maximální teplota trysky je 260 °C. Výhodou této tiskárny je uzavřený prostor a rovněž vyhřívaná tisková podložka.
V nabídce je i novější model DeeGreen, který nabídne podstatně lepší parametry, ovšem také vyšší cenu - 49 000 Kč. Měl by ale nabídnout spolehlivější provoz než DeeOrange, jenž byl i dle slov výrobce problémový. DeeGreen ale zatím není ještě v prodeji. Tiskový prostor se zvětšil na 150 x 150 x 150 mm a rychlost narostla až na 90 mm/s. Máme tu i vnitřní osvětlení, abychom na proces tisku lépe viděli, dotykový displej pro ovládání a co se týče rozlišení či přesnosti, to zůstalo v podstatě beze změn.
Josef Průša prodává své tiskárny, nyní model Prusa i3 (spadá do open source projektu RepRap), za již daleko příznivější cenu, a to 24 200 Kč, do čehož se počítá i jednodenní školení, které by mělo zákazníkovi ušetřit kýbl nervů. Výhodou tohoto modelu je nadprůměrně velký pracovní prostor, a to 200 x 200 x 200 mm a i zde máme vyhřívanou podložku. Tryska má průměr 0,4 mm, velikost kroku je v osách X a Y pouze 0,01 mm a výška vrstvy už od 0,05 mm, takže tvořené modely by měly být velmi detailní. Navíc tato tiskárna slibuje pevný a odolný duralový rám, kvalitní elektroniku i řemeny pro posun trysky a zvládne tisk z různých materiálů včetně nylonu nebo polykarbonátů.
V minulé kapitole zmíněná da Vinci 1.0 od firmy XYZprinting, která patří pod Kinpo Group, ukazuje, že 3D tiskárny se dají vyrobit i podstatně levněji. Slibuje totiž základní cenu 499 dolarů, čili 10 000 Kč. Tiskový prostor dosahuje 200 x 200 x 200 mm, minimální tloušťka jedné vrstvy je 100 mikronů, čili 0,1 mm, maximální rychlost velmi slušných 150 mm/s a opět se dočkáme vyhřívané podložky. Využívá 0,4mm trysku a 1,75mm vlákno materiálu ABS, který firma nabízí ve 12 barvách. Stejně jako všechny předchozí má jednu trysku a navíc i jednoduchý displej a pár tlačítek pro nastavení.

Tato tiskárna však zatím není k dispozici, ale už by to nemělo dlouho trvat. U nás bude k dispozici za cenu 549 euro, čili 15 tisíc, a to nepočítaje poštovné. Nicméně produkt jako tento by se už mohl dostat i do nabídky tuzemských obchodů.
Tiskárna Cubify Cube 3 je určena těm, kteří mají rádi nekomplikované použití. Vybavena už je 2 tryskami, které se pohybují v prostoru 153 x 153 x 153 mm, pracuje s materiály PLA a ABS a tloušťka vrstvy začíná už na 0,07 mm. Výhodou této tiskárny je integrované rozhraní Wi-Fi a můžeme si vybrat dokonce i barvu. Cena se však vyhoupne na 1400 USD, takže nejde o nejlevnější model.
Nakonec musíme zmínit také tiskárny MakerBot, které začínají na 1375 dolarech (MakerBot Replicator Mini). Tato firma začínala jako výrobce amatérských modelů sestavených z překližky, ale nyní již nabízí profesionálně vypadající 3D tiskárny a vedle toho i 3D skener, přičemž už patří do společnosti StrataSys

Dostupných 3D tiskáren je více než dost, takže stačí hledat a vybírat. Problém však může být s jejich zasláním do České republiky, respektive je třeba se připravit na to, že poštovné nebude zrovna levné. Existují ale i čeští výrobci a pokud se vám jejich nabídka nezamlouvá, můžete si svou 3D tiskárnu sestavit sami, což pochopitelně nezvládne každý.

Závěr

Trh s domácími 3D tiskárnami se dle všeho slušně rozjíždí a na světlo světa se dostávají či brzo mají dostat velmi zajímavé modely, které přicházejí s čím dál nižšími cenami. Zatím se na něj ale vůbec nehrnou firmy, od nichž bychom to očekávali, tedy tradiční výrobci klasických tiskáren jako Hewlett-Packard, Canon, OKI či Epson. Není se ani čemu divit, když jde zatím ještě o oblast, kde se pohybují především nadšenci a samotné produkty jednak mívají své mnohdy podstatné mouchy, je třeba se s nimi sžít a využívat různé finty a dostupnost také není nejlepší. Dnes se tedy zákazník nemůže rozhodnout, že si z nedělního nákupu v obchodním centru přinese 3D tiskárnu a tu doma jen zapojí a stiskne tlačítko Print.
3D tiskárny tak můžeme přirovnat třeba k novým systémům virtuální reality, o nichž jsme psali posledně, a to z hlediska slibného vývoje, ale platí i to, že jde zatím o nevyspělé produkty. Navíc jsou 3D tiskárny stále ještě velmi drahé, ačkoliv na nich není v podstatě nic složitého, co by ospravedlnilo cenu desítek tisíc. Alespoň tak se to jeví z pohledu zákazníka, který je zvyklý kupovat produkty vyráběné a prodávané v nesrovnatelně větších počtech. Takovými produkty se ostatně 3D tiskárny mohou stát, ale bude to ještě nějaký čas trvat. Výrobci také musí přesvědčit zákazníky, že si budou moci vytisknout i něco užitečnějšího než model králíčka, na který budou muset čekat několik hodin. K tomu jim mohou pomoci i nové materiály, které se objevují, jako např. Laywood pro tisk modelů, které nemají k pravému dřevu až tak daleko.

Zatím tedy platí, že 3D tiskárny jsou velmi zajímavou hračkou pro technologické nadšence a běžným spotřebitelům nemají co nabídnout. Ovšem tato oblast se velmi prudce vyvíjí a jako taková by měla být pečlivě sledována.