3D tisk v laboratoři – jak se v tom vyznat

Podstatu 3D tisku zná téměř každý, tak jen v rychlosti. Využívají se na materiály, které reagují na určitou vlnovou délku a při té mění skupenství z kapalného na pevné.  Druh použitého materiálu určuje výsledné mechanické vlastnosti, za podmínek dodržení jeho zpracování. Tiskne se po vrstvách, které se k sobě při tisku nalepují, pro zjednodušenou představu si představte salám, který nakrájíte na kolečka a následně ho spojíte opět do podoby salámu.

Celý proces tisku se dělí do 4 fází

1. Předtisková příprava

  • Software je obecně označován jako slicer
  • První krok je import STL dat a generování podpor pro tisk. Podpory jsou nezbytné ze dvou důvodů. Místa, která jsou při tisku nejblíže k platformě, musí mít kontakt s tiskovou platformou, není možné tisknout ve vzduchu. A druhý důvod jsou vlastnosti materiálu, který má určitou pevnost v průběhu tisku, zjednodušeně představte si most na dvou pilířích. Pilíře se vytisknou bez problému, ale mostovka se může či nemusí vytisknout, záleží na délce mostu mezi pilíři a materiálu. Chytrý software ví, že při nad určitý úhel převisu a délce mostu, je potřeba přidat podpory, aby se most vytisknul správně.
  • Výsledný soubor, který vygeneruje slicer je řada obrázků s jednotlivými vrstvami

sliver

 

2. Tisk

  • 3D tiskárna zajistí, že z resinu a dat vyrobí požadovaný výstup
  • Existují 3 nejpoužívanější druhy tiskáren  - SLA, DLP a LCD ( někdy označené jako MSLA )

slalcddlp

  • SLA tiskárna má jeden nebo více laseru a kreslí každou vrstvu bodovým zdrojem. Výhoda je velký výkon laseru a tedy i možnost tisku zajímavých materiálů, nevýhoda je především pomalý tisk. Klasika v SLA tiskárnách je FORMLABS.

 

  • DLP tiskárna má v sobě projektor, velmi podobný tomu, který znáte z běžných projekcí na akcích + jako zdroj světla UV LED. Promítá celou vrstvu najednou. Hlavní nevýhoda je cena, kvalitní DMD čipy použité v DLP tiskárnách, nejsou levná záležitost. Klasika v DLP je ASIGA. 

 

  • LCD tiskárna má na spodní straně UV pole, které svítí celé a nad ním těsně pod tiskovou vanou je LCD display, který „maskuje“ části obrázku, které nechceme osvítit. Hlavní nevýhoda je nízký výkon UV pole díky ztrátě na LCD display ( propustnost mono LCD je cca 7-9% ) a potenciální problémy s uniformitou UV pole a ortogonalitou světla. Výhoda je cena. Klasika v LCD neexistuje, výrobců jsou vyšší desítky. 

 

3. Čištění

  • Každý výtisk, který vyjde z tiskárny je „upatlaný“ od tekutého resinu. Je potřeba ho vyčistit. Pro čištění se převážně využívá Isopropanol – isopropyl alkohol v koncentraci 90% a více. Případně lze využít alternativní čistidla typu DPM a TPM ( kteří někteří výrobci rádi prodávají za nesmyslné ceny ). Čistící prostředek má určitou kapacitu resinu, kterou dokáže pojmou, jakmile se nasytí, již nečiští dostatečně. DPM/TPM má větší kapacitu, ale nehodí se pro všechny případy čištění.
  • Čištění je tedy vzhledem ke kapacitě nasycení čistidla provádět vícefázově, ideálně 3 nádoby, špinavá, čistá a super čistá. Tím dosáhnete perfektního vyčištění a „nelepivého“ výtisku
  • Na čištění se dnes téměř výhradně používají jednoduché přístroje, které generují „vír“, případně alternativně ultrazvuková čistička.

 

čištění_3d_tisku

 

4. Finální vytvrzení

  • Z tiskárny vychází objekt, který není vytvrzený na 100%
  • Pro dosažení konečných parametrů je potřeba ho vytvrdit, podle postupu od výrobce materiálu
  • Pro biokompatibilní materiály je potřeba, aby byl vytvrzen bez přístupu vzduchu ( inhibiční vrstva, O2 inhibuje polymeraci ) a proto se vytvrzuje buď ponořený do glycerinu, alternativně destilované vody a ideálně v inertní atmosféře ( dusík ). Studie ukazují, že nejlepších parametrů dosahuje vytvrzení v inertní atmosféře.
  • Stroj na vytvrzení je UV polymerátor, podobný těm na fotokompozita. Podstatné je, aby měl dostatečný výkon a šířku vlnových délek, tak jak je uvedeno od výrobce materiálu.

 Graphy-CureM

 

Na jaké parametry je dobré se zaměřit při výběru tiskárny

 

Kupuji si SLA

Pak to bude na 99% Formlabs, není třeba přemýšlet, tiskárna bude skvěle fungovat a vše je odladěné. Je to samozřejmě vykoupené vyšší cenou sestavy a především tím, že si kupujete uzavřený systém, výrobce vám navždy bude diktovat, z čeho můžete tisknout. Stejně tak spotřební materiál – tiskové vaničky. Je to stejné jako koupit si frézku na speciální rozměr puku, který vyrábí jen výrobce frézky. Klasický vendor lock in. Formlabs dříve umožňoval i otevření systému, ale pochopil, že na spotřebních materiálech vydělá více a tuto možnost od Formlabs 3 zrušil.

 

Kupuji si DLP

Není DLP jako DLP, jako není auto jako auto.

Podstatné u DLP je

  • Jaký má výkon UV pole ( ideálně 7-8mW/cm2 a více )
  • Jakou má životnost UV zdroje ( čím více, tím lépe, alespoň 10.000 hodin, lépe 20.000 hodin )
  • Jak má řešenou degradaci výkonu UV zdroje ( měla by mít radiometer )
  • Jak velký má pixel XY ( běžně 60-80um, čím větší, tím horší )
  • Jakou má opakovaně změřenou přesnost výtisku vs. Digitálních dat ( ideálně více než 90% povrchů do 50um )
  • Kolik stojí spotřební materiál – vaničky ( čím méně, tím lépe )
  • Jaké materiály podporuje, na jaké materiály má profily ( čím více výrobců podporuje, tím lépe )

              

Stačí se prodejce zeptat a musí vám tyto informace dodat. Pokud je neví nebo neumí zjistit, prodává zajíce v pytli.

 

Kupuji si LCD ( MSLA )                  

Jestli u DLP platí, že není auto jako auto, u LCD to platí 10x.

LCD tiskárny dorazily na trh jako levná alternativa k DLP a díky popularizaci v hobby sféře se jejich cena dostala do extrémně nízkých cen.

LCD tiskárny jsou díky své ceně velmi zajímavou alternativu, ale potřeba vyhnout se pokušení a kupovat si opravu tu nejlevnější.

Při jednoduchém výpočtu s výběrem rozumných komponent a normální marží výrobce, musí rozumná tiskárna začínat na ceně cca +- 40 tisíc bez DPH ( s menším LCD níže, s větším výše ). Pokud si koupíte např. 8.9” tiskárnu s mono LCD za 15.000, nelze předpokládat, že to výrobce dotujte, tedy dostáváte tam komponenty, které jsou to nejlevnější a nejméně kvalitní.

LCD tiskárna není špatná volba, jen je potřeba mít na paměti jednoduchá fakta

  • Vím, co si kupuji, mám k tomu podporu
  • Prodejce má s tiskárnou praktické zkušenosti, umí ukázat výsledky a nebojí se říct i omezení, které tato technologie má
  • Vím, že některé typy materiálů na tom nebudu moct tisknout, protože nemám dostatečný výkon UV
  • Prodejce/servis by měl mít radiometr a je žádoucí po cca. každých 5 tisících hodinách provozu UV pole změřit jeho aktuální výkon a upravit tiskové profily.

 

Mýty a fámy o 3D tisku

 

Známý říká, že je to jen na hraní, k praktickému využití to není.

3D tisk je již poměrně vyzrálá technologie. První patent na resinový tisk si zapsalo 3D systems již v roce 1986 a od té doby technologie již velmi pokročila.

Tištěné snímatelné protézy nefungují, není nad klasiku

Materiály se za poslední 2 roky výrazně posunuly a řada předsudků nevychází z osobních, případně aktuálních zkušeností. V USA se výroba snímatelných protéz přesouvá ke kompletní digitalizací. 3D tisk není samospásné řešení, ale pro určité segmenty je to logické, ekonomické a funkční řešení.

Tištěné modely nesedí, není nad otisk a sádrový model

Ano, tištěný model vždy bude poskládaný z „kostiček“ o velikosti bodu laseru nebo velikosti pixelu. Danou přesnost ale má a pokud víme, s jakým omezením pracujeme, tak to není na překážku. Důležité je vědět, s jakou přesností si tisknete a to je snadné si ověřit. Základ je použít rozumně kvalitní materiál a ověřenou tiskárnu.

Životnost výrobků z 3D tisku je omezená

Je fakt, že materiály nejsou vyzkoušení desítky let. Je to z prostého důvodu, nejsou na trhu dostatečně dlouho. Garance životnosti je dána materiálem a výrobcem. U dlouhodobých materiálů je dnes běžně udávaná doba 1 rok při použití 24 hodin denně. Tedy například na výrobu snímatelné protézy s životností 3 roky jsou materiály dostupné bez problému.

Obchodník říká, že tiskárna AB je lepší než tiskárna XY.

Není důležité, co kdo říká, ale jaké jsou parametry. Přesnost tisku, podporované materiály, spotřební materiál a uživatelská podpora. Lépe se informovat na více místech a udělat si vlastní názor, než následovat bezmyšlenkovitě cizí názor.

Přihlaste se prosím znovu

Omlouváme se, ale Váš CSRF token pravděpodobně vypršel. Abychom mohli udržet Vaši bezpečnost na co největší úrovni potřebujeme, abyste se znovu přihlásili.

Děkujeme za pochopení.

Přihlášení