Zažil jsem několik digitálních milníků, které zcela překopaly hmotný svět v nejbližším okolí jednotlivce (když nepočítám samotné počítače a Internet obecně). Průlom do hmotného světa znamenaly tyto digitální technologie, respektive etapy:

1. počítačové tiskárny - co jste museli pracně přepisovat přes kopírák na psacím stroji najednou jelo bezpracně "samo" z digitálního souboru. (Pamatuji, jak 1 A4 "Několik vět" na naší 1jehličkové tiskárně  BT100 lezlo asi 20minut)
2. scannery papírových předloh - cokoliv tištěného přešlo do digitálního vesmíru a šlo vytisknout nebo jen archivovat.
3. vypalovačky CD/DVD  - všechno lze replikovat, hudbu navíc zgrabnout do MP3 a pálit. Ještě tu mám plnou skříň stříbrných kotoučků. (diskety byly furt jen počítačový svět, ale CD se dalo pustit v přehrávačích),
4. digitální fotoaparáty/kamery a barevné tiskárny ve fotokvalitě - po kinofilmech (36 snímků, vyvolání a kopii doma nebo z fotolabu) skok do nekonečnému pořizování obrazových dat. Archív si opečovávám (o tom v samostatném článku) a snažím se i fotky tisknout do klasických alb (a rozdávat) - hmotou dostávají věci duši a někdo je prolistuje.

No a poslední takový gamechanger je 3D tisk.  (nepočítám nástup umělé inteligence - AI - která zatím nemá takový přesah do našeho hmotného okolí)

Asi každý na něj už narazil. Minimálně určitě od předávání státních vyznamenání panu Průšovi 😎

Technologie je v rychlém rozvoji všemi směry - technickém, materiálovém i kreativním.

 V technické rovině dochází ke zrychlování samotného tisku, práce s více vstupními materiály současně a dostupnosti cenové i uživatelské.

V materiálové rovině je vidět rozvoj tisknutelných materiálů (z principu stále polymery resp. termoplasty), jejich vlastností (tepelná a pevnostní odolnost, příměsi a z toho další vlastnosti jako vodivost, fluroescence atd), Dokonce Průša uvedl technologii dvousložkového tisku (silikon).

A konečně kreativní rovina - Na jedné straně rozvoj dostupného softwaru pod různou licencí (opensource i placené) a různých online služeb. Na druhé straně nově se do vytváření objektů zapojuje AI, která pomáhá s rychlou konstrukcí objektů nebo převody na trojrozměrné objekty (např. sochy).

 Existují 2 hlavní technologie:

• SLA (stereolitografie)je vytvrzování polymerové pryskyřice světlem (tisk je pohybem soustředěného laseru do tekuté pryskyřice)
• FDM (fused deposition modeling) je tisk nanášením (vrstvením) nahřátého filamentu/ struny skrz trysku.

 Tomu  tisku ze  "struny do sekačky" - FDM  - se věnuju.

 Co, mimo tiskárny, potřebujete?

 Obecně software. Pro všechny fáze jsou dostupné opensource varianty (včetně webových služeb, aplikací v prohlížeči)

Kde najít model?

Než začnete modelovat, je dobré se podívat, jestli to už někdo neudělal za vás nebo se jen inspirovat a použít existující model jak podklad pro další vaše úpravy. Hlavní výrobci tiskáren vytváří vlastní ekosystémy s archívy tvůrců a i nabízejí nějaký systém odměn.

• Yeggi.com - vyhledávač v archívech - takovej google nad ostatními úložišti
• Úložiště -  Printables - velké úložiště okolo PrusaResearch, Makerlab - úložiště výrobce Bambu Lab, Thingiverse - nejtěžší a jedno z nejstarších úložišť
• Google Lense - snad nemusím popisovat, když máte např. jen pár fotek rozbité věci.

MODELOVÁNÍ - vytvoření objektu jako 3D tvaru

Jsou zhruba 3 přístupy - podle účelu nebo vašeho založení

• kreativní - myší "nataháte" a upravíte model podobně jako v grafickém editoru. Programy například Blender.
• technicistní - kombinujete prvky, kterým zadáváte kvóty a rozměry, Spojujete uzly a hrany v podobných programech jako konstruktér nebo architekt. Například Autodesk Fusion (Fusion360), Tinkercad, SketchUp , FreeCAD, onShape
• programátorský - píšete objekty, jejich parametry a necháte na programu vyrenderovat tvary podle zadaného kodu s objekty, funkcemi a parametry. Můj oblíbených Openscad.

Jako výsledek máte soubor s daty, která popisují trojrozměrný model tak, aby šel reprodukovat.

Vektorová data 3D modelu

Soubor pro samotný tisk, respektive slicer, obsahuje takzvanou mesh - síť složenou z trojuhelníků vykreslující tvar (včetně např koule, která je taky z trojůhelníků). Pro modelování si můžete vypomoci AI (např převod z 2D tvaru pro vykreslení hloubky nebo dopočítání 3D objektu). Hodně programů z předchozí části dokáže tyto data uložit pro přípravu k tisku a když ne, pomůže exportní převodní programy a online služby.

Soubory mají koncovku .stl nebo .3mf (existují i další ale tyto jsou nejběžnější napříč slicery).

Rozřezání (slicování)

Tady už děláme převod obecného modelu do dat pro konkrétní tiskárnu. Už podle názvu slicer “rozřeže” vodorovně (?) objekt na jednotlivé řezy/vrstvy reprezetovaná jako souřadnice hlavy v osách XYZ, přidá případně nějaký ovládací kód pro konkrétní tiskárnu a materiál (nastaví teplotu, rychlost posunu a tisku, nastaví chlazení,..) a tyto data (tzv. .gcode) pošle už jako srozumitelná data do tiskárny (nebo na USB flash disk).

Otazník za vodorovně je malé upozornění na krásu té evoluce tisku - metoda tzv. "spiral vase" tiskne ve spirále, data tedy popisují pomalý posun nahoru tak, aby jeden průchod byla ta výška vrstvy.

Workflow

Postup od “potřeboval bych” po “mám hotovo” vypadá, aspoň v mém případě zhruba takto.

ZJISTIT
Zjistit podrobně o co jde, jaký má být účel, umístění, využití a zátěž. Pořádně změřit (nebo naskenovat) tvary a detaily.

HLEDAT 
Začnu hledat, zda někdo už nevytvořil model (yeggi.com nebo na samostatných repozitářích jako printables.com, thingiverse.com, makerworld.com) případně zapojím do vyhledávání Google Lense a AI). Když nenajdu přesně to co chci, rozšířím hledání na podobné modely, z kterých můžu vycházet.

VYMODELOVAT
Začnu vytvářet nebo upravovat model. Nástroj je podle účelu a vašeho přístupu. Nejvíc v oblibě mám Openscad, kde se pracuje ve stylu zhruba “Udělej obdélník, zakulat rohy, udělej díru (odečti kruh) , vytáhni do výšky Z, přidej z knihovny závit, pootoč a zopakuj to x-krát po kružnici”.

Pro ty nejprimitivnější úpravy stačí moderní slicer, kde lze základni tvary kombinovat (měnit velikost, poměr stran, přidávat, odebírat, přidat embosovaný text atd).

OTESTOVAT
Vytisknu návrh nějakým levným a na tisk jednoduchým materiálem (typicky PLA) odzkouším, oměřím. Znovu pošteluju ve sliceru a vytisknu ve finální kvalitě a materiálu. Zajímavý model, tvar nebo úpravu z existujicího je dobré nahrát do výše uvedených úložišt modelů pro ostatní (nezapomenout dobře popsat, otagovat a uvést původní zdroj, z kterého se vycházelo).

Základní materiály

PLA (kyselina polymléčná)  

ač je to (termo)plast, je vyroben z kukuřičného škrobu - hosana. Ale je to stále polymer. Ačkoliv se uvádí, že ho lze zlikvidovat kompostováním, tak jednoduchý to zase není a už vůbec ne v domácích podmínkách. Takže jako každý plast se spíš rozpadá na mikroplasty než na cukr nebo škrob. Navíc by se neměl v recyklátu smíchat s jinými plasty. Jestli tedy nemáte drtičku na granulát a stroj na recyvýrobu filamentu (existují), tak asi nejlepší likvidace je v směsném odpadu nebo prohnat v kamínkách nějaké dílny.

Výhodou je snad nejjednodušší tisk (nizší teplota, nesmrskává se, nestringuje) a nejnižší cena. Nevýhodou je nížší pevnost, křehkost, teplota do měknutí (nehodí se např do auta), menší odolnost na UV záření (outdoor).

PET-G, PETG (polyethylen glycol)  

materiál z kterých jsou nejen PET lahve navíc vylepšený glykolem. Z ropy, recyklace jako u pet lahví. Tiskne se mírně hůř než PLA a výhodou jsou o kousek lepší ostatní vlastnosti (je houževnatější).  

ABS , ASA  

nejběžnější průmyslový polymer. Zkrátka většinu toho, co vidíte kolem sebe je zřejmě z vstřikolisu z tohoto plastu (např. lego kostky). Má většinu vlastnosti lepší než PLA, PETG, hlavní je i vyšší teplota měknutí - i věci např do aut nebo ven. Tiskne se při vyšších teplotách a trpí na smršťování - i čerstvě vytištená věc může prasknout, roztrhnout se po vrstvě Z. Navíc tento materiál lze vyhladit a přeleštit acetonem nebo toluenem. A pozor, při tisku smrdí (měla by být větraná místnost a zároveň bez průvanu).

Flex - TPU, TPE  

“Gumové” materiály na bázi polyuretanu nebo elastomeru. Uvádí se jejich měkkost ve stupnici shore A nebo shore D. Hůř se tisknout ale proč si nevytisknout těsnění, obal na mobil nebo zahradní pantofle crocsky.

PA Nylon  

Houževnatý pevný materiál, např. na namáhané prvky nebo kluzná ložiska .Vyžaduje vyšší teplotu (některé tiskárny už na takovou nedosáhnou) a náročnější skladování (je hodně hydroskopický).

 

Příměsy - mimo barviv jsou příměsy na lepší vzhled . dřevěné piliny, třpytky, fluorescenční. Zlepšení vlastností a pevnosti - uhlíková vlákna - nebo nové vlastnosti (vodivost).

U těch zpevněných je ve zkratce uvedeno například CF (carbon fiber), composite, Glass Fiber, Platí ale, že vlákno zpěvňuje, když je rozptýleno = mezi vrstvami Z zas tolik nepropojí.