Čo potrebujem vedieť o 3D tlači, aby mi pomohla?
Každý výrobný, tvorivý a spracovateľský proces je limitovaný istými technickými parametrami. Najdôležitejšie ohraničenia pri 3D tlači sú dané veľkosťou objektu a použitým materiálom. Vysvetlíme to na nasledujúcich obrázkoch stavby domu metódou 3D tlače.
„Tlačiareň“ je v danom prípade konštrukcia z lešenia. Tvoria ju dva páry stojanov, ktoré stoja zrkadlovo oproti sebe. Tvarom pripomínajú grécke písmeno π, pričom ich horné vodorovné časti sú vlastne koľajnice. Pozdĺž nich sa pohybuje tretie vodorovné rameno. Na ňom je upevnený extrudér (obr. 1.2.2) – ústie, z ktorého sa vytláča betón. Obrázok 1.2.2 zachytáva detail zo začiatky výstavby.
Podobne ako pri iných metódach 3D tlače z extrúdera prúdi mäkká, rýchlo tuhnúca hmota (v danom prípade druh betónu) a ukladá sa vo vrstvách. Až potom, ako sa nanesie jedna horizontálna vrstva, rameno s extrúderom sa mierne zdvihne a začne sa nanášať ďalšia.
Pohyb extrúdera ovláda počítačový program. Vďaka nemu sa extrúder pohybuje rovnomerne, vytrvale a vytvára vopred navrhnutý objekt.
Základom procesu 3D tlače je teda postupné formovanie výsledku prostredníctvom mechanizmu (stroja, zariadenia). Z neho vychádza tekutý, formovateľný materiál po kvapkách. Počítačový program ukladá náplň (v podobe kvapiek alebo slabého prúdu) vo vodorovných vrstvách do výslednej podoby. Programom je určená aj rýchlosť a smer pohybu extrudéra. Rýchlosť v rovine závisí od množstva materiálu, ktorý z neho vyteká. Pokiaľ nie je cieľom vynechať otvor, materiál sa musí zlievať neprerušovaný celok. Pokiaľ sú niektoré časti budúceho objektu oddelené vo vodorovnej rovine, extrudér na danom úseku preruší prúd hmoty.
Tvoriť zvislé otvory je náročnejšie. Na obr. 1.2.1 sú to napríklad okná. Medzera pre okno sa vytvorí prerušením toku betónu (a obnovením toku na druhej strane okna). Okno však v istej výške končí. Ak nad vzniknutou medzerou potrebujeme pokračovať ďalšou vrstvou, treba nájsť spôsob riešenia. Ten záleží na materiáli náplne a veľkosti medzery. V ukážke boli do medzery vložené rámy okien vo chvíli, keď sa dosiahla ich požadovaná výška.
Maximálne rozmery výsledného objektu sú určené rozmermi tlačiarne – viď obr. 1.2.3.
Vyššia úroveň objektu potrebuje podporu zdola, aj keď – ako sme videli – existujú výnimky, ktoré dovoľujú toto obmedzenie obísť. Niekedy je „trik“ veľmi jednoduchý: napríklad, stôl sa najjednoduchšie vytvára „hore nohami“. Samozrejme, skúsenosť prináša aj ďalšie nápady, napríklad využitie vhodnejšieho materiálu.
Ako vidieť, úspech trojrozmernej tlače závisí od kvalitnej predbežnej prípravy. Zhŕňame ju pod pojem modelovanie. Aby bol výsledok 3D tlače v súlade s našou pôvodnou predstavou, treba splniť rad podmienok:
- Vytvoriť si neformálnu predstavu budúceho výsledku, napríklad náčrtom alebo opisom.
- Vyjadriť predstavu modelom, ktorý bude presne špecifikovať tvar objektu a jeho rozmery a/alebo sériou modelov jeho častí, z ktorých ho zložíme.
- Model zmeniť na počítačový program, ktorý bude ovládať proces tlače.
- Spustiť daný program na 3D tlačiarni.
Tretia a štvrtá časť uvedeného postupu sa pomocou vhodného softwaru realizujú automaticky. Takže kľúč k riešeniu je prvých častiach. Označujeme ich spoločným názvom modelovanie.
Otázky:
- Dá sa pomocou 3D tlače vytvoriť guľa? Prečo áno alebo prečo nie? Vysvetlite.
- Závisí doba tlače od veľkosti požadovaného výsledku?
- Závisí doba tlače od materiálu, z ktorého chceme objekt vytvoriť?
- Akú úlohu hrá pri 3D tlači gravitácia? Čím pôsobí v prospech výsledku a čím v jeho neprospech?
- Nájdite súvis medzi metódou 3D tlače a stavbou pyramíd a opíšte ho.
- Okná sa gotických chrámoch sú charakteristické lomeným oblúkom. Takéto okno sa dá vytvoriť metódou 3D tlače „naležato“? Dá sa vytvoriť aj „nastojato“? Za akých podmienok?