Realizujeme projekty na škole s využitím 3D tisku, 6. díl

Tags: 3D tisk | FDM | MK3S | Petr Fořt | Prusa | SPŠ | Vzdělávání | Žďár nad Sázavou

V dneš­ním člán­ku o pro­jek­tech vy­tvo­ře­ných s vy­u­ži­tím 3D tisku se vrá­tí­me k jed­no­mu z na­šich pu­b­li­ko­va­ných pro­jek­tů a po­pí­še­me si jej více z hle­dis­ka kon­strukč­ních ře­še­ní a po­u­ži­tých po­stu­pů pro 3D tisk. Po­ča­sí se již venku umoudři­lo a bylo možné také pro naše čte­ná­ře při­pra­vit i pár uká­zek z jízd­ních vlast­nos­tí jed­no­ho z RC mo­de­lů.

Zkušenosti s modely vyráběnými pomocí 3D tisku

V první řadě bych rád vě­no­val ně­ko­lik řádků zku­še­nos­tem v ob­las­ti kon­struk­ce rá­di­em ří­ze­ných mo­de­lů a růz­ných typů dal­ších vý­rob­ků re­a­li­zo­va­ných s vy­u­ži­tím FDM tisku jak ve škole, tak ve vol­ném čase. Tyto zku­še­nos­ti jsou více než po­zi­tiv­ní. Po po­čá­teč­ním la­bo­ro­vá­ní a zkou­še­ní růz­ných po­stu­pů a tipů, lze říci, že 3D FDM tisk je vy­ni­ka­jí­cí me­to­dou, jak se se­zná­mit a re­a­li­zo­vat pro­jek­ty s vy­u­ži­tím mo­der­ních adi­tiv­ních metod vý­ro­by, které jsou na­vá­zá­ny na 3D data di­gi­tál­ní­ho pro­to­ty­pu.
Pro vý­ro­bu byly vy­u­ži­ty tis­kár­ny Prusa MK3S ve dvou va­ri­an­tách. Jedná se o zcela bez­pro­blé­mo­vé za­ří­ze­ní, které vy­ža­do­va­lo za tři roky pro­vo­zu pouze měnit občas pod­lož­ku, trysku a na­ma­zat li­ne­ár­ní lo­žis­ka. Vy­ni­ka­jí­cí vlast­nos­tí těch­to tis­ká­ren je je­jich spo­leh­li­vost a přes­nost. Běžně byly re­a­li­zo­vá­ny tisky v ča­sech až do 40 hodin. Kromě ob­čas­né ko­li­ze s vy­běh­lým ma­te­ri­á­lem, vět­ši­nou způ­so­be­ným sta­rou tryskou, ne­do­chá­ze­lo v prů­bě­hu tisku k žád­ným chy­bám.
Pro tisk mo­de­lů jsou vý­hrad­ně vy­u­ží­vá­ny pouze ori­gi­nál­ní trys­ky o prů­mě­ru 0,4 mm. Tato kom­bi­na­ce ve spo­je­ní s pře­váž­ně PET-G plas­tem po­sky­tu­je při vý­ro­bě mo­de­lu skvě­lou roz­mě­ro­vou stá­lost ge­o­me­t­rie a jeho přes­nost, která běžně do­sa­hu­je 0,1 mm. Z hle­dis­ka přes­nos­ti nelze vy­tknout pro daný účel tis­kár­nám vůbec nic.

Finální RC model vyrobený výhradně s využitím FDM 3D tisku

Pokud bych hle­dal při tisku 3D dat na FDM tis­kár­ně asi nej­kri­tič­těj­ší chybu, tak se jedná o od­tr­že­ní části, pří­pad­ně ce­lé­ho mo­de­lu od pod­lož­ky v prů­bě­hu práce tis­kár­ny. Tato fa­tál­ní chyba způ­so­bu­je buď čás­teč­nou nebo úpl­nou de­for­ma­ci 3D mo­de­lu a může vý­raz­ně po­ško­dit tis­ko­vou hlavu. Léků na tento pro­blém je řada.
Mi­ni­ma­li­zo­vat ne­bez­pe­čí od­tr­že­ní mo­de­lu od pod­lož­ky lze pře­de­vším vhod­nou vol­bou tis­ko­vé­ho ma­te­ri­á­lu a kon­strukč­ní úpra­vou kon­takt­ní plo­chy mo­de­lu s pod­lož­kou. PET-G ma­te­ri­ál dobře drží na čisté hlad­ké pod­lož­ce, PLA hůře a na­pří­klad NYLON ne­dr­ží prak­tic­ky vůbec. Asi nej­ví­ce vy­u­ží­vá­me v této ob­las­ti na­ne­se­ní tenké vrst­vy spre­je 3D laku. Jedná se o lak při­po­mí­na­jí­cí vzdá­le­ně lak na vlasy, ale má sa­mo­zřej­mě jiné che­mic­ké slo­že­ní.
Na dru­hou stra­nu exis­tu­jí i ma­te­ri­á­ly, kdy je je­jich od­dě­le­ní od tis­ko­vé pod­lož­ky velmi ob­tíž­né a může dojít i k po­ško­ze­ní po­vr­cho­vé vrst­vy pod­lož­ky. Ty­pic­ky lze uvést na­pří­klad „pne­u­ma­ti­ko­vé“ TPU. Vhod­ným ná­stro­jem může být pro tyto si­tu­a­ce opět apli­ka­ce 3D laku, nebo tisk na od­dě­lu­jí­cí vrst­vu le­pí­cí pásky.

Primární konstrukci modelu lze podle chuti konstrukčně rozšiřovat

Za další dů­le­ži­tý po­stup při vý­ro­bě mo­de­lu lze po­va­žo­vat op­ti­mál­ní tech­no­lo­gic­kou kon­struk­ci mo­de­lu s ohle­dem na jeho ná­sle­du­jí­cí 3D tisk. Čas strá­ve­ný s kon­struk­cí jed­not­li­vých sou­čás­tí smě­řu­jí­cí ke snad­né­mu a bez­pro­blé­mo­vé­mu tisku se vždy vy­pla­tí, a to nejen u vět­ších sérií vý­rob­ků. Pod tímto bodem mů­že­me uvést také kon­strukč­ní mi­ni­ma­li­za­ci pod­por. Velké množ­ství tis­ko­vých pod­por pro­dlu­žu­je tis­ko­vé časy. Pod­po­ry je navíc vhod­né umís­ťo­vat na plo­chách které ne­o­vliv­ňují fi­nál­ní vzhled vý­rob­ku. Dále do­po­ru­ču­je­me mi­ni­ma­li­zo­vat po­u­ži­tí pře­vi­sů a dlou­hých mostů. Ty často zhor­šu­jí kva­li­tu tiš­tě­né sou­čás­ti jak z hle­dis­ka po­vrchu, tak z hle­dis­ka pev­nos­ti.

Výkonu má model pro zábavu na zahradě dost, na obrázku veze dva kusy velkých žulových kostek

Sa­mo­stat­nou ka­pi­to­lu pro­ble­ma­ti­ky na­še­ho po­ví­dá­ní by bylo možné vě­no­vat tisku sou­čás­tí z FLEX ma­te­ri­á­lů. Zde je nej­běž­něj­ším ma­te­ri­á­lem TPU. Pokud se jedná o tvr­dos­ti někde kolem 90 Shore jsou tyto ma­te­ri­á­ly re­la­tiv­ně dobře tisk­nu­tel­né na tis­kár­nách s přímým prů­cho­dem tis­ko­vou hla­vou. U niž­ších tvr­dos­tí (měkčí ma­te­ri­ál) může do­chá­zet ke změ­nám prů­chod­nos­ti ma­te­ri­á­lu přes tis­ko­vou hlavu. Fi­la­ment se v hlavě hro­ma­dí a není správ­ně po­dá­ván. V této si­tu­a­ci je nutné mít správ­ně se­ří­ze­nou tis­kár­nu. Další ne­vý­ho­dou TPU je jeho již uve­de­ná silná při­lna­vost k tis­ko­vé pod­lož­ce.

Jak na pěkný RC model vyrobený na 3D tiskárně?

Pár čte­ná­řů na­psa­lo o de­tail­něj­ší in­for­ma­ce o RC mo­de­lech pre­zen­to­va­ných v jed­not­li­vých dí­lech na­še­ho se­ri­á­lu. Ne­bu­de­me zde po­pi­so­vat pří­liš de­tail­ní ře­še­ní, ale v prů­bě­hu mi­nu­lé­ho mě­sí­ce se po­da­ři­lo na­to­čit pěkné krát­ké video z pro­vo­zu ta­ko­vé­ho mo­de­lu a udě­lat ně­ko­lik fo­to­gra­fií jed­no­ho z mo­de­lů.

RC model z 3D tiskárny může být dobře funkční a konstrukční fantazii se meze opravdu nekladou

RC model je při­bliž­ně 450 mm dlou­hý a je po­há­ně­ný dvěma stej­no­směr­ný­mi mo­to­ry s pře­vo­dov­ka­mi. Model má ma­xi­mál­ní pro­voz­ní rych­lost kolem 6 km za ho­di­nu. Tah obou mo­to­rů s pře­vo­dov­ka­mi je kolem 3 kg. Do­ká­že díky tomu tahat i pří­věs s po­měr­ně těž­kým ná­kla­dem, tes­to­vá­no na dvou vel­kých žu­lo­vých kost­kách (po­znám­ka au­to­ra). Model je vy­ba­ven mi­k­ro­po­čí­ta­čo­vým zvu­ko­vým ge­ne­rá­to­rem pro zvý­še­ní atrak­ti­vi­ty jeho pro­vo­zu a LED osvět­le­ním. S na­pá­je­ním po­mo­cí třech člán­ků LiIon ve­li­kos­ti 21700 s ka­pa­ci­tou 5000 mAh má dobu jízdy podle za­tí­že­ní někde mezi 1 až 2 ho­di­na­mi. Ba­te­rie je na­bí­je­ná zá­sad­ně ba­lanč­ním na­bí­je­ním na jed­not­li­vých člán­cích. Pro ří­ze­ní mo­de­lu je vo­le­na mo­de­lář­ská vo­lan­to­vá RC soupra­va pra­cu­jí­cí s třemi ka­ná­ly. Model je díky této kon­fi­gu­ra­ci vy­ni­ka­jí­cí pro jež­dě­ní i s men­ší­mi uži­va­te­li, není pří­liš rych­lý a dobře se po­hy­bu­je i po trav­na­té ploše. Na další za­jí­ma­vé pro­jek­ty z naší škol­ní dílny se mů­že­te po­dí­vat na ad­re­su www.spszr.cz.