12.9.3
3D tisk staveb 04: Uspořádání 3D tiskáren
Ing. Bohumír Číhal
Od vyrobení první komerční 3D tiskárny vznikl nespočet různorodých konstrukcí, které se od sebe více či méně odlišují. V současné době je k dispozici celá řada volně šiřitelných konstrukcí na různých internetových fórech či v komunitách. Všechny FDM (Fuse Deposition Modeling) 3D tiskárny se však dělí do čtyř základních skupin podle toho, jakým se řídí souřadnicovým systémem. Rozlišujeme zde tiskárny kartézského typu, dále typu delta, polar a scara.
NahoruTiskárna Kartézského typu
V současné době je to nejrozšířenější forma 3D tiskáren, především u domácností a menších podniků. Pojmenovány jsou podle kartézské soustavy souřadnic. Základem je pohyb ve všech třech navzájem kolmých osách – X, Y (plošně) a Z (výškově). Nejčastěji se k tomu účelu používá kombinace hlazených tyčí a řemenů, dražší modely využívají lineární vedení, pohon filamentu je Direct Drive nebo Bowden. Nákres kartézské 3D tiskárny je uveden na následujícím obrázku.
Obr. č. 17: Kartézský systém uspořádání tiskárny
K mechanismu pohybu se staví výrobci tiskáren různě. U tiskáren se většinou pohybuje tisková hlava v osách X a Y a ve zbylé ose Z obstarává pohyb tisková podložka (Ultimaker). Lze pohybovat podložkou v ose Y a extruderem v ose X a Z (např. Průša). Další variantou je pohyb tiskové hlavy pouze v jedné ose, například v ose X s tím, že se tisková podložka pohybuje v osách Y a Z. Ve všech těchto případech jsou k vytištění požadovaného objektu zapotřebí pouze souřadnice počátečních a koncových bodů jednotlivých drah tisku.
Důvodem pro rozdílné konstrukce je především cena, kde vychází fixní podložka v osách X a Y o něco dráž. Typičtí zástupci tohoto typu jsou udáváni Original Prusa i3 MK3, Ultimaker 3+, Creality CR-10, Anycubic i3 Mega, CoreXY.
Obr. č. 18: Varianty uspořádání kartézské tiskárny některých firem
Výhodou tohoto typu tiskáren je velká rozšířenost. Většinou jsou levnější, snadno sestavitelné a lehce přenositelné. Mají kvalitnější povrch vytištěného objektu. Nevýhodou je velká váha pohybující se tiskové hlavy a tím i potřebná větší síla na její rozpohybování a zastavení. Není tak možná okamžitá změna směru tisku a v důsledku toho vznikají nepřesnosti na tištěném předmětu. Vychází z toho též nemožnost tisku vysokých objektů, u nichž by se tyto chyby tisku díky jejich výšce o to více projevily. Navíc nejsou kartézské tiskárny mnohdy díky své konstrukci k tisku vysokých či obecně objemných předmětů ani uzpůsobeny.
NahoruVariace kartézského systému
NahoruCoreXY
Jednou z variací kartézského systému je typ tiskárny CoreXY, který je vhodný především pro tiskárny s větším tiskovým prostorem. Tvar konstrukce tiskárny je uzavřený, většinou ve formě připomínající kostku nebo kvádr. V osách X a Y se pohybuje tisková hlava, v ose Z pak většinou tisková podložka. Tištěným objektem se nepohybuje v horizontální ose Y, nedochází k jeho akceleraci a proto si tiskárna typu CoreXY může dovolit větší tiskové rychlosti.
Obr. č. 19: Typický zástupce konstrukce CoreXY
Tuhost konstrukce je díky uzavřenému systému profilů mnohem vyšší, klade však vyšší nároky na přesnost a především pravoúhlost.
Typický pohon je Bowden. Největším problémem tohoto řešení jsou řemeny. Aby tiskárna správně fungovala, musí být správně napnuté, nesmějí přeskakovat a také se časem nesmějí vytáhnout, což by způsobilo artefakty nebo dokonce posunuté vrstvy v objektu.
CoreXY patří mezi oblíbené tiskárny u open source komunity a běžně se lze setkat s modely od velikostí 40×40×40 cm do rozměrů, kam se pohodlně usadí dospělý člověk. Problémem je vyhřívaná podložka, resp. vyhřívání celého prostoru tiskárny. Pro vyhřívání 100 % povrchu podložky by u větších modelů bylo potřeba značné množství energie a u nezakrytované tiskárny, bude teplo rychle unikat do okolí.
Podobný systém jako CoreXY využívá ještě H-Bot, který se používá především u profesionálních řešení.
NahoruTiskárna typu Delta
Méně…
