3D technologie, 3D tisk a MCAE Systems

Společnost MCAE Systems je česká firma, pro niž jsou moderní 3D technologie synonymem. Bývá pravidelným účastníkem specializovaných výstav v České republice i na Slovensku, hlavně těch zaměřených na strojírenství. Jednou ze zatím posledních byla pražská For Industry 2014. Nebudeme se pozastavovat nad úrovní a velikostí tohoto „veletrhu". Jedno je ale jisté. Stejně jako na loňském Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně, tak i zde byla expozice MCAE nepřehlédnutelná. A možná teprve zde si návštěvník doopravdy mohl uvědomit, jakou šíři záběru ve 3D digitálních technologiích tato společnost představuje.

Fenoménem dnešní doby je 3D tisk

A tomu se také v MCAE Systems věnují už slušně dlouhou dobu. Ve svém portfoliu mají výrobky převážně firmy Stratasys a díky akvizicím této firmy na 3D tiskovém trhu se množství dodávaných modelů a značek stále rozšiřuje. Pojďme se především zaměřit na letošní horkou novinku, nejprodávanější značku 3D tiskáren na světě – MakerBot Replikator 5. generace. I ta nyní patří pod křídla Stratasysu.

Trocha historie

MakerBot byl prvním komerčním projektem, který se oddělil od RepRap komunity. Společnost MakerBot Industries začala v roce 2009 vyrábět první stavebnice a stavět první stroje. Tehdy ještě platil patent na FDM technologii (vlastněný Stratasysem), po expiraci patentu v roce 2010 začali byznys rozjíždět trochu ve větším. Úplně první modely tiskáren MakerBotu byly dřevěné bedýnky, ze kterých čouhaly dráty na všechny strany. Byla to opravdu domácí kutilská výroba nebo polovýroba. Postupem času se firma profesionalizovala a v letech 2012–2013 přišla s vylepšeným modelem, kdy už nešlo o dřevěnou konstrukci, ale již zde byl ocelový rám opláštěný tabulovým plechem řezaným na laseru. Plechy se pozohýbaly a sešroubovaly dohromady.

Cenově nižší kategorie

MakerBot je lídrem ve 3D tiskárnách své cenově nižší kategorie. Nejsou to profesionální stroje a MakerBoty se ani nesnaží vypadat jako profesionální stroje. Marketing je zcela zaměřen na koncového uživatele. Od toho se odvíjí i uživatelský komfort – výrobce se snaží, aby ovládání bylo co nejjednodušší. Krásným příkladem toho je nový stroj – MakerBot Replicator páté generace, který má velký grafický displej zobrazující i to, co chceme tisknout, informace o průběhu, a vše se dělá samo. Potenciální zákazníci mají představu, že by se s touto tiskárnou už mohli pustit do nějakého podnikání ve 3D tisku.

Profesionální versus spotřebitelské 3D tiskárny

Ani poslední model MakerBotu však není zařízením, na kterém by se daly zpracovávat profesionální zakázky. To znamená, když chci mít „3D Copy shop" a chci tisknout na zakázku pro profesionální zákazníky, tak určitě nekoupím MakerBot. K tomu už je nutno zvolit například stroj typu Fortus, který má jednak větší možnosti volby materiálu s možností tisku z ABS, polykarbonátu, nylonu atd. Má daleko širší materiálovou bázi, dokáže tisknout s podpůrným materiálem, který se potom rozpouští. Když podpůrný materiál nemám, jak je běžné u jednotryskových strojů typu MakerBotu, je nutno podpory vylámat ručně. Na modelu to je samozřejmě vidět. Zůstávají zde stopy, některé části se mohou ulomit, zvláště při tisku tenkostěnných modelů.

U profesionálních strojů je jednak vyšší kvalita tisku a jsou zde vymývatelné podpory, což tištěné modely posunuje do kvalitativně vyšších sfér. Také dodržení rozměrové stálosti je zde na jiné úrovni. To jsou ve zkratce hlavní důvody pro 300 nebo 400 tisíc rozdílu v ceně mezi stroji.

MakerBot 5. generace

Je speciálně určen pro tisk z materiálu PLA. Když se na stroj podíváme, vidíme jednu trysku a celý otevřený prostor. PLA potřebuje hodně chladit a nemá vyhřívanou podložku. Kdybychom na tomto stroji chtěli tisknout z ABS, tak výtisk se bude kroutit, bude praskat, prostě ho nedokážeme vůbec zpracovat. PLA je k takovýmto podmínkám tolerantní, pro uživatele je mnohem jednodušším materiálem na práci. I největší model MakerBot Replicator Z18 s vyhřívanou vnitřní komorou je opět jenom na PLA.

Od letošního května je k dispozici další nový model – MakerBot Replicator Mini – s velice malou stavební komorou 10 × 10 × 12 cm. Je to opět jednotryskový zakrytovaný stroj na PLA. Cílovou skupinou pro něj mají být školy a vzdělávací instituce všeobecně. Tam, kde je potřeba, aby tiskový prostor byl zavřený, aby do něho nikdo nemohl strčit ruku nebo do něj náhodně sáhnout. Cena by se měla pohybovat kolem 40 000 korun, což je pro školy zhruba horní limit dostupnosti.

Lepší kvalita tisku

MakerBot v páté generaci výrazně zlepšil mechaniku, která u předchozích strojů byla poměrně měkká. Nyní jsou zde lineární vedení místo tyčí, vozíky a celkově konstrukce je podstatně tužší. Použity jsou vstřikolisované plasty, vše drží daleko víc pohromadě. Jde o kvalitativně vyšší stroj. Tím, že MakerBot byl koupen společností Stratasys, dostaly se do vývoje nejen finance, ale i know-how. Stroje „načerpaly" znalosti z firmy, která se zabývá 3D tiskem 30 let. Mohou používat patenty, označení FDM – Fused Depositing Modeling (na rozdíl od FFF – Fused Filament Fabrication – u jiných výrobců). MakerBotu se otevřely dveře i pro vnitřní vyhřívanou komoru, což je opět patent společnosti Stratasys. Proto všichni, kdo nemají vyhřívaný vnitřní prostor při tisku z ABS, mají vyhřívanou podložku.

V páté generaci je vidět obrovský posun, jde o opravdu profesionálně zpracovaný konečný komerční produkt. Tím se MakerBot liší od celé řady nově vznikajících projektů, které samozřejmě nemají takový rozpočet. Proto jsou většinou sešroubovány z toho, co je dostupné na trhu nebo co se dá deskově nebo plošně vyrobit.

Velikost tisku u MakerBotu

Velikost tisku na novém replikátoru je 25,2 × 19,9 × 15 cm, ten největší bude mít 30,5 × 30,5 × 45,7 cm a nejmenší 10 × 10 × 12 cm, jak už bylo zmíněno.

Většině uživatelů, kteří s tím tisknou doma, například hračky, je 10 cm dostačující velikost. U školních projektů to bude narážet na limity. U běžného stroje je základní deska obdélníková, která se pro vyskládání potřebného modelu dá využít lépe.

Další 3D tiskárny v nabídce

MCAE Systems nabízela historicky 3D tiskárny Stratasysu i Objetu, tedy firmy, kterou později Stratasys koupil. Zde je vhodné oddělit nabídku Stratasysu s FDM a Objetu. Objet nabízí technologii PolyJet s nanášením polymeru. Je to podobné klasickému tisku v inkoustové tiskárně, ovšem při tisku se vrší na sebe vrstva za vrstvou a tím se vytváří model. Je zde možno dosáhnout jednak daleko vyšší kvality a také namixovat materiály podle potřeby. Fotopolymery lze smíchat tak, aby byly blízké materiálu ABS, nebo naopak byly blízké gumě. Navíc nyní Stratasys přišel s tiskárnou Objet500 Connex3, která dokáže tisknout z fotopolymerů barevně. Dokáže namíchat 256 barev z RGB prostoru a vytisknout plnobarevný model. Možná ale zajímavější je možnost tisknout multimateriálově, kdy vytiskneme součástku, která je tvrdá a na sobě má třeba pryžové těsnění, v jednom kuse. Samozřejmě rozlišení z PolyJetu je mnohem vyšší než u FDM technologie, protože na PolyJetu nejsou prakticky vidět vrstvy. Na druhou stranu jsou modely o něco křehčí a mají prostě jiné vlastnosti. Přibližují se například ABS, ale výtisk z ABS bude mít vlastnosti ABS, kdežto PolyJet bude mít vlastnosti jen přibližně podobné.

Mojo – krok do světa profesionálního tisku

V nabídce MCAE Systems je také 3D tiskárna Mojo, která byla první reakcí na blížící se expiraci patentu technologie FDM, kdy postavili v podstatě u Stratasysu asi nejlevnější stroj – s cenou kolem 200 tisíc korun. Má stavební plochu pouhých 12 × 12 × 12 cm, čili jde o malý stroj. Má ovšem dvě trysky, takže tiskne z modelovacího i podpůrného materiálu. Primárně používá materiál ABS a tiskový výstup z této tiskárny je velmi pěkný a kvalitní. Pro někoho by ale mohla tisková plocha znamenat přílišné omezení.

3D tisk z kancelářského papíru

Zajímavou tiskárnou dodávanou MCAE Systems je tiskárna od Mcor Technologies. Používá oprášenou Laminated object manufacturing (LOM) technologii, kdy firma Mcor přidala k této technologii ještě inkoustovou tiskárnu, takže v podstatě nanáší vrstvy běžného kancelářského papíru velikosti A4, ty k sobě lepí, podobně jako na plotru vyřezává tvar vrstvu po vrstvě a jednotlivé vrstvy probarvuje. Takže dokáže vytisknout nádherný plnobarevný model, ale z papíru. Ten má omezenou pevnost, takže model se většinou nedá použít třeba jako náhradní součástka. Model můžeme naimpregnovat, čímž se stane dostatečně tuhým, pevným a odolným. Pokud neproběhne impregnace, je pravděpodobné, že se vrstvy po nějakém čase začnou rozlepovat kvůli vlhkosti, protože papír stále nasává vodu z okolí. Je tedy nutné ošetření nějakým lakem nebo povrchovou impregnací. Tiskárna Mcor je ideální pro designéry, architekty, když chtějí nějaké reálné 3D modely například krajiny podle mapových podkladů. Nevýhodou je to, že model je vždy plný, nelze vytvořit žádnou odlehčující vnitřní strukturu, a druhou nevýhodou je, že vždy musíme vyplnit celou tiskovou plochu. Vytisknout model 2 krát 2 centimetry do A4 znamená 99 % odpadu, což asi nebude ideální. Jakmile papír jednou při tisku slepíme, už se s ním nedá nic dělat. Pravda, je to ekologické, odpad můžeme peletkovat, dát do sběru. Lepí se jen v místech, kde je vytvářený objekt, takže zde není nějaká nadspotřeba lepidla a i lepidlo samotné je ekologické. Když dáme model do sběru a vytvoří se z něho noviny nebo toaletní papír, nikomu se nic nestane.

Více informací najdete na webu

Tento článek neměl být přesným výčtem toho, co MCAE Systems nabízí v sortimentu 3D tiskáren. Spíš je odrazem toho, co mohl vidět návštěvník letošní výstavy For Industry, a malým vodítkem pro zájemce o 3D tisk. Pokud potřebujete hobby 3D tiskárnu či vyšší modely, které Stratasys vyrábí pod označením Idea Series, Design Series a Production Series, pak bude nejlépe se nejprve podívat na web společnosti MCAE Systems – www.mcae.cz – a v případě zájmu o další informace nebo přímo koupi 3D tiskárny se obrátit na její pracovníky. Kontakty na webu najdete také.