3D tlač sa stala oveľa bežnejšou technológiou, pričom tlačové stroje sú dostupné takmer v každej cenovej hladine. Väčšina ľudí, ktorí chcú 3D tlačiareň, pravdepodobne nájde model, ktorý si môžu dovoliť. Napriek tomu je 3D tlač stále taká novinka, že málokto vie, ako funguje. 

Preto je teraz ten správny čas odpovedať na otázku „ Ako^(How) funguje 3D tlač?“. Existuje veľká šanca, že ho nakoniec budete musieť použiť!

Aditívna verzus subtraktívna 3D tlač^{(Additive vs Subtractive 3D Printing)}

Existujú dve široké kategórie 3D tlače. 3D tlačiarne, ktoré si môžete kúpiť sami, sú takmer všetky „aditívne“ stroje. Inými slovami, stavajú 3D objekty pridávaním materiálu (zvyčajne vo vrstvách), kým nie je objekt dokončený. 3D tlačiarne, na ktoré ľudia myslia, keď počujú, že „3D tlačiareň“ je takmer vždy typu aditív.

Subtraktívna 3D tlač je veľmi odlišná. Tu začínate s pevným množstvom materiálu a potom odoberáte materiál, kým nezostane len hotový predmet. Sochár, ktorý vyrába sochu z mramoru, používa subtraktívnu metódu. Subtraktívne stroje sa zvyčajne nachádzajú vo veľkých dielňach a priemyselných zariadeniach. Asi najznámejším príkladom sú CNC frézovacie (počítačové numerické riadenie) systémy.^(CNC)

Odteraz sa budeme sústreďovať len na aditívne stroje, pretože sú relevantné pre priemerného spotrebiteľa. Len vedzte, že subtraktívne stroje patria do rovnakej rozšírenej rodiny 3D tlačiarní ako tie, ktoré by ste si mohli položiť na stôl.

Modelovanie fúzovanej depozície, stereolitografia a selektívne laserové spekanie^{(Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering)}

Tri hlavné metódy aditívnej 3D tlače sú FDM (modelovanie tavenej depozície), stereolitografia ( SLA ) a selektívne laserové spekanie ( SLS ).

Da Vinci FDM tlačiareň^{(The da Vinci FDM Printer)(The da Vinci FDM Printer)}

FDM je najbežnejším spotrebiteľským systémom. Pri týchto typoch tlačiarní vlákno materiálu prechádza horúcou tlačovou hlavou. Tlačová hlava je presne umiestnená v 3D priestore a nanáša vrstvu materiálu podľa presných naprogramovaných pokynov. Existujú rôzne prístupy k FDM , ale k tomu sa dostaneme o chvíľu.

Nobelova tlačiareň SLA^{(The Nobel SLA Printer) (The Nobel SLA Printer )}

Stereolitografia^{(Stereolithography)} je v spotrebiteľských systémoch oveľa menej bežná. Tieto tlačiarne používajú lasery na vytvrdzovanie tekutej živice na pevný plastový materiál. Zvyčajne sa predmet „vytiahne“ z nádoby so živicou, pričom sa vytvára vrstva po vrstve, keď stúpa z materiálu. V posledných rokoch sa tlačiarne SLA stali kompaktnejšími a cenovo dostupnejšími. Ide teda o skutočnú alternatívu k FDM tlačiarňam v závislosti od toho, pre aký typ finálneho modelu sa rozhodnete.

Selektívne^(Selective) laserové spekanie ( SLS ) využíva výkonný laser na roztavenie polymérneho prášku. Skutočný prášok funguje ako nosná konštrukcia pre tlač, takže tento typ tlače nevyžaduje špeciálne lešenie. SLS nie je typ FDM , ktorý nájdete na pracovnej ploche. Zatiaľ je to stále priemyselná technológia.

Kartézske a delta robotické tlačiarne^{(Cartesian & Delta Robot Printers)}

Robotická tlačiareň Delta^{(A Delta Robot Printer)(A Delta Robot Printer)}

Najbežnejším typom FDM tlačiarne je karteziánska 3D tlačiareň. Názov sa vzťahuje na karteziánske súradnice. To sú súradnice XYZ , ktoré sme sa všetci učili v škole. Tlačovú hlavu je možné premiestniť na akúkoľvek súradnicu XYZ v rámci priestoru objemu tlače. Matematika je jednoduchá, tlačiarne sú cenovo dostupné a kvalita tlače je presná. 

V závislosti od zrnitosti súradníc XYZ však zakrivené povrchy nemusia byť také hladké, ako by mohli byť, čo si vyžaduje ručné dokončovacie práce.

Robotické tlačiarne Delta^(Delta) majú iný prístup. Tlačová hlava je namontovaná na troch ramenách, ktoré sa pohybujú na troch koľajničkách. Zmenou výšky každého ramena sa môže tlačová hlava otáčať. Tento dizajn umožňuje, aby sa tlačová hlava otáčala v skutočných krivkách a tiež umožňuje tlač vysokých predmetov v rámci objemu tlače.

V zásade platí, že čím dlhšie sú koľajnice, tým vyšší môže byť model. Namiesto súradníc XYZ používajú tlačiarne delta robotov na výpočet polohy tlačovej hlavy trigonometriu. Konečným výsledkom je, že nedokážu dosiahnuť úplne rovnaké rozlíšenie tlače ako kartezánske tlačiarne.

Aby ste skutočne pochopili koncept delta robota, musíte ho vidieť v akcii. Pozrite si toto video od Johanna Rocholla^{(Johann Rocholl)} a tento koncept rýchlo pochopíte.

Všimnite^(Notice) si kĺb na ramenách a ako voľne a hladko sa môže pohybovať tlačová hlava.

Materiály pre 3D tlačiarne^{(3D Printer Materials)}

3D tlačiarne používajú rôzne materiály, no existujú dva plasty, ktoré sú v spotrebiteľských aplikáciách zďaleka najbežnejšie: ABS a PLA .

ABS ( akrylonitrilbutadiénstyrén^{(Acrylonitrile Butadiene Styrene)} ) je presne ten istý plast, z ktorého sú vyrobené LEGO kocky. Tento plast je pri chladnutí náchylný na deformáciu a potrebuje tlačiareň s vyhrievaným tlačovým lôžkom. Je celkom odolný voči nárazom, ale nie je obzvlášť pevný. Je vhodný na výrobu prototypových dielov a dokonca aj finálnych dielov, ktoré nie sú nosné.

PLA ( Polylactic Acid ) má nízky bod topenia, veľmi sa nekrúti, ľahko sa s ním pracuje a má menej nepodarených výtlačkov. Je tiež príliš krehký na akékoľvek praktické použitie, ale je skvelý na vytváranie hladkých, detailných modelov, ktoré sú určené len na pozeranie.

Dobrou správou je, že väčšina spotrebiteľských 3D tlačiarní bude pracovať s oboma týmito lacnými materiálmi. Môžete ich teda meniť podľa vašich potrieb.

Nylonové^(Nylon) vlákno je ďalšou možnosťou a dokonca existujú tlačiarne, ktoré používajú ako materiál drevo alebo kov. Tlačiarne novej generácie dokážu spracovať aj viac ako jeden filament súčasne, čo umožňuje tlač so zmiešaným materiálom alebo viacfarebné výtlačky.

Typický proces 3D tlače^{(The Typical 3D Printing Process)}

Ak ste si 3D tlač sami nikdy nevyrobili, pravdepodobne vás zaujíma, ako to vlastne funguje z pohľadu používateľa. Aj keď používanie 3D tlačiarne nie je také jednoduché ako vytlačenie 2D výtlačkov na laserovej alebo atramentovej tlačiarni, nie je to ani zďaleka také ťažké, ako si možno myslíte.

Po nastavení tlačiarne podľa návodu, so správne vykonanou kalibráciou a vyrovnaním potrebujete najskôr model na tlač.

Môžete si vytvoriť svoj vlastný model pomocou niečoho ako Zbrush alebo AutoCAD^{( Zbrush or AutoCAD)} , ale väčšina ľudí si pravdepodobne stiahne model z online stránky. Prvou zastávkou by malo byť určite Thingiverse , čo je dosť možno najznámejšia kolekcia užívateľmi zadaných modelov. Existuje však veľa alternatív^{(alternatives)} .

Po získaní modelu v kompatibilnom formáte ho otvoríte v softvéri dodanom s vašou tlačiarňou. Všetky vyzerajú a fungujú inak, ale základný koncept je rovnaký. Možno budete chcieť najskôr ošetriť 3D model pomocou Meshmixer , ktorý zaistí, že 3D model bude pevný a vhodný na tlač.

V softvéri 3D tlačiarne si vyberiete veľkosť a kvalitu modelu a softvér ho prevedie na „rezy“ predstavujúce každú vrstvu tlače. Tiež vypočíta „lešenie“, ktoré sa musí vytlačiť, aby podporilo model počas jeho výroby. Po dokončení tlače sa tieto veci môžu odlomiť.

Keď máte všetky tie prípravné práce za sebou, tlač sa môže začať. V závislosti od nastavení kvality môžete čakať dlho! Vysoká kvalita výtlačkov sa pohybuje od niekoľkých hodín do niekoľkých dní. Našťastie^(Thankfully) vám niektoré 3D tlačiarne umožňujú sledovať priebeh tlače na diaľku prostredníctvom aplikácie.

Po dokončení tlače ju odstránite z postele a potom ju uvoľníte z lešenia. V mnohých prípadoch budete musieť dokončiť model pomocou brúsneho papiera a špeciálnych rezných nástrojov, aby ste odstránili nedokonalosti. Niektorí ľudia dokonca maľujú svoje modely! Jediným skutočným limitom je vaša kreativita.

Ak si chcete kúpiť 3D tlačiareň, toto sú naše najlepšie tipy^{(best picks)} a ak máte obmedzený rozpočet, sú to možnosti, ktoré sú vhodnejšie pre vreckové.

HDG Explains : How Does 3D Printing Work?

3D printing has become a much more mainstream technology, with printіng mаchines available at just about evеry price point. Most people who want a 3D printer can probably find a model they can afford. Despitе this, 3D printing is still so new that few people know how it wоrks. 

This is why now is a good time to answer the question “How does 3D printing work?”. There’s a very good chance you’ll have to use one eventually!

Additive vs Subtractive 3D Printing

There are two broad categories of 3D printing. The 3D printers that you can buy yourself are almost all “additive” machines. In other words, they build 3D objects by adding material (usually in layers) until the object is complete. The 3D printers people think of when they hear “3D printer” is almost always of the additive variety.

Subtractive 3D printing is very different. Here you start with a fixed amount of material and then remove material until only the finished object is left. A sculptor making a statue out of marble is using a subtractive method. Subtractive machines are usually found in large workshops and industrial settings. CNC milling (computer numerical control) systems are probably the best-known example.

We’ll only be concentrating on additive machines from here on out, since they’re relevant to the average consumer. Just know that subtractive machines belong to the same extended family of 3D printers as the one you might put on a desk.

Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering

The three main methods of additive 3D printing are FDM (fused deposition modelling), stereolithography (SLA) and selective laser sintering (SLS).

The da Vinci FDM Printer

FDM is the most common consumer-grade system. With these types of printers a filament of material is passed through a hot print head. The print head is precisely positioned in 3D-space and deposits a layer of material according to exact programmed instructions. There are different approaches to FDM, but we’ll get to that in a moment.

The Nobel SLA Printer 

Stereolithography is much less common in consumer systems. These printers use lasers to cure a liquid resin into a solid plastic material. Usually, the object is “pulled” from a vat of resin, forming layer by layer as it rises from the material. In recent years SLA printers have become more compact and affordable. So it’s a real alternative to FDM printers, depending on what type of final model you settle on.

Selective laser sintering (SLS) uses a powerful laser to fuse a polymer powder. The actual powder acts as a support structure for the print, so this type of printing doesn’t need special scaffolding. SLS is not a type of FDM you’ll find on the desktop. It’s still an industrial technology for now.

Cartesian & Delta Robot Printers

A Delta Robot Printer

The most common type of FDM printer is the cartesian 3D printer. The name refers to cartesian coordinates. That’s the XYZ coordinates we all learned in school. The print head can be moved to any XYZ coordinate within the print volume space. The math is simple, the printers are pretty affordable and print quality is precise. 

However, depending on how granular the XYZ coordinates are, curved surfaces might not be as smooth as they could be, requiring some manual finishing work.

Delta robot printers take a different approach. The print head is mounted to three arms that run on three rails. By varying the height of each arm, the print head can swing. This design allows for the print head to swing in true curves and also allows for tall objects to be printed within the print volume.

Basically, the longer the rails are, the taller the model can be. Rather than XYZ coordinates, delta robot printers use trigonometry to calculate print head position. The end result is that they can’t reach quite the same print resolution as cartesian printers.

To really understand the delta robot concept, you need to see it in action. Have a look at this video by Johann Rocholl and you’ll quickly get the concept.

Notice the articulation on the arms and how freely and smoothly the print head can move.

3D Printer Materials

3D printers use a variety of materials, but there are two plastics that are by far the most common in consumer-grade applications: ABS and PLA.

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) is exactly the same plastic that LEGO bricks are made of. This plastic is susceptible to warping when cooling down and needs a printer with a heated print bed. It’s quite impact resistant, but not particularly strong. It’s suitable for making prototype parts and even final parts that aren’t load-bearing.

PLA (Polylactic Acid) has a low melting point, doesn’t warp much, is easy to work with and has fewer failed prints. It’s also far too brittle for any practical use, but it is brilliant for creating smooth, detailed models that are only meant to be looked at.

The good news is that most consumer 3D printers will work with both of these inexpensive materials. So you can change them out as your needs require.

Nylon filament is another option and there are even printers that use wood or metal as a material. Next-generation printers can also handle more than one filament at a time, allowing for mixed material or multi-color prints.

The Typical 3D Printing Process

If you’ve never made a 3D print yourself, you’re probably curious about how it actually works from a user perspective. While using a 3D printer isn’t as easy as knocking out 2D prints on a laser or inkjet printer, it’s not nearly as difficult as you might think.

After setting up the printer according to the manual, with calibration and levelling done correctly, you first need a model to print.

You can make your own model, using something like Zbrush or AutoCAD, but most people are likely to download a model from an online site. The first stop should definitely be Thingiverse, which is quite possibly the most famous collection of user-submitted models. However, there are many alternatives.

After getting a model in a compatible format, you’ll open it up in the software that came with your printer. They all look and work differently, but the basic concept is the same. You may also want to first treat a 3D model with Meshmixer, which ensures that a 3D model is solid and suitable for printing.

In the 3D printer software, you’ll pick the size and quality of the model and the software will convert it into “slices” representing each print layer. It will also calculate the “scaffolding” that has to be printed to support the model while it’s being made. This stuff can be broken off when the print is done.

With all that prep work behind you, the print can begin. Depending on the quality settings, you might be in for a long wait! High quality prints vary from a few hours to a few days. Thankfully, some 3D printers let you monitor the progress of your print remotely via an app.

Once the print is done, you’ll remove it from the bed and then break it free of the scaffolding. In many cases you’ll have to finish the model using sandpaper and special cutting tools to remove imperfections. Some people even paint their models! The only real limit is your creativity.

If you’re itching to buy a 3D printer, these are our best picks and if you’re on a budget, these are more pocket friendly options.

Related posts

• HDG vysvetľuje: Čo je to CAPTCHA a ako to funguje?

• HDG vysvetľuje: Ako funguje GPS?

• HDG vysvetľuje: Ako funguje rozšírená realita?

• HDG vysvetľuje: Čo je SFTP a FTP?

• HDG vysvetľuje: Čo je to počítačový server?

• Prečo väčšina nových telefónov vynecháva konektor pre slúchadlá

• HDG vysvetľuje: Čo je to BIOS?

• Ako odstrániť Shortcut Virus na USB pomocou CMD

• Volebný hacking 101: Je bezpečné voliť elektronicky?

• HDG vysvetľuje: Čo je API?

• 5 skvelých vecí, ktoré môžete robiť so starou pamäťou RAM

• 5 bezplatných programov na úplné vymazanie pevného disku

• HDG vysvetľuje: Ako funguje Google Chromecast?

• Ako riešiť problémy s WiFi (bezdrôtovými) tlačiarňami

• HDG vysvetľuje: Čo je to počítačový port a na čo sa používa?

• HDG vysvetľuje: Čo je GPU?

• Sprievodca HDG vytváraním snímok spúšťacích prostredí

• HDG vysvetľuje: Čo je Ethernet a je lepší ako Wifi?

• Ako zistiť, čo je pravda alebo nepravda na internete

• HDG vysvetľuje: Čo je režim v lietadle na vašom smartfóne alebo tablete?