Co je to 3D tisk?
3D tisk je proces, při kterém se z digitální předlohy (3D model) vytváří fyzický model. Je to proces additivní, to znamená, že se materiál přidává. Na rozdíl od obráběcích strojů, kde se z celistvého bloku materiál odebírá, až zbyde jen požadovaný tvar.
Historie 3D tisku
1986 Charles W. Hull zakládá společnost 3D systems a vyvíjí první skutečnou 3D tiskárnu nazývanou stereolitografický aparát SLA – 1. Nic méně před CHarlesem W.Hullem už byly zaznamenány patenty, ze kterých 3D tisk vychází.
1988 3D systems přinášejí veřejnosti první verzi 3D tiskárny s názvem SLA 250.
1992 Použití 3D tisku při výrobě a testování prototypů součástek v automobilovém a leteckém průmyslu.
1999 Vytvoření částí orgánu potažené pacientovými vlastními buňkami.
2002 Byla vytištěna první miniaturní funkční ledvina, která byla úspěšně použita při transplantaci pro nemocné zvíře.
2005 Dr. Adrian Bowyer na Univerzitě v Bath zakládá projekt RepRap. Jedná se o 3D tiskárny vyvíjené na principu otevřeného hardware. RepRap je složený převážně z mnoha plastových dílů, které lze vytisknout na jiném RepRapu.
2008 Vychází první verze z projektu RepRap, samoreplikační tiskárna Darwin, schopná tisknout většinu vlastních komponent. Lidé, kteří již vlastnili tento přístroj tak mohli vytisknout další pro svoje známé. Tiskárna však byla velká, objemná a bylo těžší ji sestavit.
2009 Vyšla druhá verze RepRap tiskárny Mendel, která byla menší, rychlejší a dala se rychleji a snadněji sestavit.
2010 Třetí verze tiskárny pod názvem Huxley, která byla ještě menší než předchozí tiskárny. Přišla další verze tiskárny RepRap, kterou vynalezl Josef Průša. Jedná se o rozšířenou verzi tiskárny Mendel. Tato tiskárna se opět rychleji sestavuje.
2010 Společnost Stratasys spouští novou službu RedEye on Demand sloužící na tisk nadrozměrných předmětů. Poté tato společnost prezentuje první prototyp automobilu – Urbee v životní velikosti, jehož celá karoserie a všechny externí komponenty jsou vytištěny pomocí služby RedEye on Demand.
2011 Vědci na Cornell University oznamují začátek vývoje 3D tiskáren na výrobu jídla. Shapeways ve spolupráci s Continuum Fashion prezentují první vytištěné bikiny. Univerzita Brunel ve spolupráci s Univerzitou Exeter vyrábějí první 3D tiskárnu na čokoládu. Inženýři z Univerzity v Southamptonu sestrojili pomocí 3D tisku první bezpilotní letadlo. Výroba trvala 7 dní a díky této technologii je možné snížit náklady na výrobu tohoto letadla. Společnost i.materlialise nabízí jako první 3D tisk ze 14 – ti karátového zlata a stříbra. Vídeňská Technická Univerzita prezentuje nejmenší 3D tiskárnu, která váží 1,5 kg a její cena se pohybuje kolem 1200 EUR.
2012 Lékaři v Nizozemsku si od společnosti LayerWise nechávají vytvořit novou spodní čelist pro 83 letou pacientku, kterou jí následné úspěšně implantují. Navíc se také poprvé objevuje první 3D pero (3Doodler).
2014 V listopadu došlo k prvnímu tisku ve vesmíru, kdy byly vytištěny testovací vzorky na ISS (Mezinárodní vesmírné stanici).
3D tiskové technologie
BJ (Binder Jetting) = ZCORP (Z Corporation – Z Printing) V tenké vrstvě nanesený prášek je spojován pojivem, které je vytlačováno z tiskových hlav. Povrch není hladký, model je křehký a vyžaduje další povrchovou úpravu. Jedná se o poměrně rychlou a levnou technologii.
DLP (Digital Light Processing) Nejnovější technologie založená na nasvícení fotopolymeru UV projekcí modelového řezu. Výrobky vytvořené touto technologií jsou v podstatě úplně hladké. Nevýhodou je omezená životnost materiálu.
EBM (Electronic Beam Melting) Tato technologie není kvůli své náročnosti příliš rozšířená. Pro tvorbu objektů používá usměrněný proud elektronů, vháněný do zpravidla titanového prachu.
FFF/FDM (Fused Filament Fabrication/ Fused Deposition Modeling) Tyto dvě zkratky znamenají v podstatě to stejné, pouze s tím rozdílem, že FDM je registrovaná ochranná značka společnosti Stratasys a tedy ji ostatní výrobci FDM tiskáren nemohou používat. Jedná se o nanášení roztaveného materiálu v tenké vrstvě. Dva stavební materiály – modelovací a podpůrný. Tloušťka vrstvy cca 0,25 mm. Vzniká minimální odpad. Nevýhodou je velká tloušťka vrstvy a nerovný povrch vodorovné vrstvy. Spojováno s tiskárnou Reprap.
LOM (Laminated Object Manufacturing) Zde je každá vrstva vyříznuta z plastu a plošně přilepena k vrstvě předchozí. Tloušťka vrstvy je cca 0,165 mm. Nejlevnější stavební materiál. Nevýhodou je nevyužití velkého množství stavebního materiálu (odpad).
MJM (MultiJet Modeling) Termoplastický materiál – vosk je vytlačován tiskovými hlavicemi. Dva stavební materiály – modelovací a podpůrný – s různou teplotou tání.
MJ (Material Jetting) Zde se jedná o tavení vosku na stavební platformě. Materiál se poté ochlazuje a tuhne, což umožňuje výstavbu vrstev na sebe. Touto metodou lze dosáhnout velmi dobré přesnosti.
MJP (MultiJet Printing) Jedná se o tisk z více trysek. Tento proces se skládá pouze z UV žárovek a fotopolymerního materiálu. Tištěné části mají hladké povrchy a dobré mechanické vlastnosti.
MLS (Micro Laser Sintering) Laserové spékání kovů. S touto technologií lze vytvářet např. složité kovové součásti pro hodinky. Micro laserové spékání může tisknout vrstvy tloušťky menší než 0,001 mm.
PJM (PolyJet Matrix) Fotopolymer vytlačovaný tiskovými hlavicemi je vytvrzován pomocí UV lampy. Dva stavební materiály – modelovací a podpůrný. Velmi kvalitní povrch modelů. Tloušťka vrstvy cca 0,016 mm. Nevýhodou je omezená životnost stavebního materiálu – cca 1 rok.
SLS (Selective Laser Sintering) Zapékání práškového materiálu laserovým paprskem. Tloušťka vrstvy cca 0,1 mm. Levný stavební materiál. Podle druhu použitého modelovacího materiálu lze rozlišovat metody: Laser Sintering – Plastic (plast), Laser Sintering – Metal (kov), Laser Sintering – Foundry Sand (písek), Laser Sintering – Ceramic (keramika)
SLA (Stereolithography) Stereolitografie je nejstarší technologie používaná od roku 1986. Její princip je podobný technologii SLS. Dochází k vytvrzování tekutého kompozitu laserovým paprskem.
SLM (Selective Laser Melting) Selektivní tavení laserem je výrobní technika, která může tisknout kovové části. Laser se používá k roztavení kovového prášku v místech po sobě jdoucích vrstev.
