Realizujeme projekty na škole s využitím 3D tisku, 1. díl

Tags: 3D data | 3D tisk | Petr Fořt | PLM | Projekty | SPŠ | Žďár nad Sázavou

3D tisk je stále do­stup­něj­ší a atrak­tiv­něj­ší me­to­dou v re­a­li­za­ci na­šich ná­pa­dů. Z dříve ná­klad­né me­to­dy pro vý­ro­bu pro­to­ty­pů v prů­mys­lu se stala v prů­bě­hu ně­ko­li­ka let tech­no­lo­gie zpří­stupňující me­to­dy rych­lé vý­ro­by pro­to­ty­pů i pro stu­di­um, do­má­cí a hobby po­u­ži­tí. 3D tis­kár­ny se ob­je­vu­jí nejen na na­šich ško­lách všech úrov­ní, ale také v do­má­cích ku­til­ských díl­nách. Jak ucho­pit tuto tech­no­lo­gii z hle­dis­ka re­a­li­za­ce pro­jek­tů?

Po­dí­vej­me se v našem se­ri­á­lu na ně­ko­lik zku­še­nos­tí s pro­jek­ty re­a­li­zo­va­ný­mi nejen na naší škole, SPŠ ve Žďáru nad Sá­za­vou, ale také na mož­nos­ti na­sa­ze­ní 3D tisku ve spo­je­ní s PLM po­stu­py tvor­by pro­jek­tů v po­do­bě 3D dat.

Dva přístupy, jedna technologie výroby

Na úvod se po­dí­vej­me na pro­ble­ma­ti­ku 3D tisku z hle­dis­ka stra­te­gie na­sa­ze­ní. Jedná se ze své pod­sta­ty o velmi kre­a­tiv­ní tech­no­lo­gii, která může zá­sad­ně po­su­nout re­a­li­za­ci pro­jek­tu na novou kva­li­ta­tiv­ní úroveň. Myš­len­ka na­vrh­ni si vlast­ní pro­jekt a vyrob si jej doma, v dílně, do­stá­vá zcela novou re­ál­nou po­do­bu. Pokud vy­sta­čí­me s po­u­ži­tý­mi ma­te­ri­á­ly, které na­bí­zí námi vy­u­ži­tá tech­no­lo­gie 3D tisku, máme při vý­ro­bě pro­jek­tu zcela volné ruce a ote­vře­né mož­nos­ti.

3D tisk umožňuje zpracovat prakticky libovolná 3D data pocházející z veřejně dostupných knihoven, nebo z vlastní konstrukční práce

V ob­las­ti práce s 3D tis­kem lze sle­do­vat dva zá­klad­ní tren­dy. Zkus­me se nad nimi v krát­ké úvaze za­mys­let. Dříve 3D tech­no­lo­gií pro vý­ro­bu di­gi­tál­ních pro­to­ty­pů vy­u­ží­va­ly pře­de­vším kon­strukč­ní a pro­jek­to­vá pra­co­viš­tě pro­dukč­ních firem. 3D tisk byl ve vět­ši­ně pří­pa­du vy­u­ží­ván pře­de­vším jako kon­t­rol­ní ná­stroj s úče­lem ana­ly­zo­vat de­sign, pro­vě­řit správ­nou myš­len­ku nebo návrh. Tyto zku­še­nos­ti a in­for­ma­ce byly vrá­ce­ny zpět do kon­strukč­ní kan­ce­lá­ře a za­pra­co­vá­ny na­pří­klad jako re­vi­ze pro­jek­tu.
3D tisku v prů­mys­lu se vy­u­ží­vá i pro al­ter­na­tiv­ní pro­duk­ci fi­nál­ních vý­rob­ků pře­de­vším v ku­so­vé a ma­lo­sé­ri­o­vé vý­ro­bě. Dů­vo­dem mohou být na­pří­klad nižší vý­rob­ní ná­kla­dy na­vá­za­né na množ­ství vy­rá­bě­ných kusů sou­čás­ti, spe­ci­fic­ké kon­strukč­ní tvary, které by bylo jinak ob­tíž­né vy­ro­bit, nebo apli­ka­ce mul­ti­ma­te­ri­á­lo­vých, pří­pad­ně od­leh­če­ných tisků.

Standardním přístupem pro přípravu konstrukčních návrhů v oblasti 3D tisku je využití průmyslových PLM postupů postavených na 3D parametrickém modelování

V prů­bě­hu de­sít­ky let se do­sta­ly me­to­dy 3D tisku mezi nad­še­né uži­va­te­le a ko­mu­ni­ty až do na­šich ku­til­ských dílen. Tech­no­lo­gie 3D tisku byla navíc vý­raz­ně zjed­no­du­še­na také v ob­las­ti pří­pra­vy ří­dí­cí­ho pro­gra­mu pro­bí­ha­jí­cí­ho často „na pár klik­nu­tí myší“. 3D tisk tak po­stup­ně opus­til spe­ci­a­li­zo­va­ná pra­co­viš­tě na­šich pod­ni­ků a firem a stává se z něj ve své pod­sta­tě ši­ro­ce do­stup­ná elek­tro­ni­ka. Není nic vzác­né­ho, že máme na stole v dílně vedle kla­sic­ké la­se­ro­vé tis­kár­ny i 3D FDM tis­kár­nu. V této době se za­čí­na­jí ob­je­vo­vat z hle­dis­ka re­a­li­za­ce vlast­ní­ho pro­jek­tu dva zá­klad­ní pří­stu­py.

3D tisk můžeme ve spojení s kreativními postupy 3D modelování využít pro zpracování libovolného technického problému v rámci použitých materiálů a rozměrů, zvlhčovač do akustické kytary

První pří­stup ko­pí­ru­je pů­vod­ní ur­če­ní tech­no­lo­gie 3D tisku. Pro­jekt je vy­sta­věn na port­fo­liu vstup­ních ná­pa­dů a myš­le­nek a dále zpra­co­ván do po­do­by 3D di­gi­tál­ní­ho pro­to­ty­pu s vy­u­ži­tím ná­stro­jů pro re­a­li­za­ci pro­jek­tů. Pro tyto účely může být vy­u­ži­ta řada apli­ka­cí. Může se jed­nat o 3D apli­ka­ci pra­cu­jí­cí na po­ly­go­nál­ním zá­kla­dě, nebo o prů­mys­lo­vé pa­ra­me­t­ric­ké PLM, pří­pad­ně BIM soft­ware ná­stro­je. S vy­u­ži­tím těch­to vý­vo­jo­vých pří­stu­pů a tech­no­lo­gií si mů­že­me do­vo­lit re­a­li­zo­vat prak­tic­ky ja­ký­ko­liv nápad v rámci ma­te­ri­á­lo­vých a vý­rob­ních mož­nos­tí dané tech­no­lo­gie.

3D tisk využíváme často v oblasti výroby prototypů různých tvarově složitých součástí

Druhý pří­stup vzni­kl v prů­bě­hu času ur­či­tým od­dě­le­ním tech­no­lo­gie 3D tisku od jeho pů­vod­ní­ho ur­če­ní a za­řa­ze­ní do pro­ce­su pro­dukč­ních etap. 3D tis­kár­na doma na stole je do­dá­na v po­do­bě blíz­ké spo­třeb­ní elek­tro­ni­ce a tis­ko­vá 3D data di­gi­tál­ní­ho pro­to­ty­pu jsou do­stup­ná na­pří­klad na ve­řej­ném úlo­žiš­ti. Z hle­dis­ka re­a­li­za­ce vlast­ní­ho pro­jek­tu jsme ovšem zá­vis­lí na do­stup­nos­ti vy­u­ži­tel­ných zdro­jo­vých 3D dat.
Který pří­stup je ten správ­ný? Dlou­ho­do­bě lze říci, že každá z ob­las­tí na­sa­ze­ní 3D tisku má své kouz­lo a spe­ci­fi­ka. Prav­da je někde na půl cesty. Pro ty­pi­zo­va­ná a do­stup­ná 3D data je zby­teč­né při­pra­vo­vat nový vý­vo­jo­vý 3D pro­jekt. Vy­u­ži­tí to­ho­to pří­stu­pu je svá­za­né s do­stup­nos­tí po­u­ži­tel­ných 3D dat. Díky tomu je ve své pod­sta­tě sva­zu­jí­cí z hle­dis­ka vlast­ní kre­a­ti­vi­ty. Tato me­to­da bude z po­čát­ku bliž­ší uži­va­te­lům, kteří si nad­še­nec­ky po­ří­dí 3D tis­kár­nu domů s ohle­dem na její pri­már­ní ur­če­ní a tím je 3D tisk a ne­bu­dou chtít re­a­li­zo­vat kon­strukč­ní pro­jek­ty po­sta­ve­né na vlast­ních ná­pa­dech.

Další z pěkných ukázek využití 3D tisku pro řešení konstrukce držáku palivové pumpy pro modely akrobatických letadel kategorie F3M

Více tvůr­čí a kre­a­tiv­něj­ší pří­stup je po­sta­ven na spo­je­ní 3D tisku s re­a­li­za­cí vlast­ních 3D ná­vrhů a pro­jek­tů. Ur­či­tou ne­vý­ho­dou to­ho­to pří­stu­pu je zna­lost ide­ál­ně 3D soft­ware pro pa­ra­me­t­ric­kou tvor­bu 3D pro­jek­tu. Lze vy­u­žít také po­ly­go­nál­ní mo­de­lá­ře, ale je­jich ur­če­ní hle­dej­me více v ob­las­tech, které jsou vá­zá­ny více na „free style“ mo­de­lo­vá­ní bez zá­sad­ních vazeb na vy­so­kou přes­nost mo­de­lu ur­če­né­ho na­pří­klad do tech­nic­kých se­stav vý­rob­ků. Svá­za­ní pro­jek­tu s pří­pra­vou vlast­ních 3D dat pro 3D tisk ovšem po­sky­tu­je tvůr­ci ma­xi­mál­ní ote­vře­nost ce­lé­ho pro­ce­su s mož­nos­tí za­sáh­nout jak do vlast­ní kon­struk­ce vý­rob­ku, tak do jeho op­ti­ma­li­za­ce pro 3D tisk.

Správným spojením konstrukčních postupů s 3D tiskem můžeme například připravit řadu součástí do mechanicky montovaných 3D sestav, výroba součástí pro malý CNC stroj

Zá­vě­rem prv­ní­ho dílu na­še­ho se­ri­á­lu mi do­vol­te myš­len­ku. Z po­hle­du dlou­ho­do­bé­ho vý­vo­je tech­ni­ky a tech­no­lo­gií je 3D tisk zcela re­vo­luč­ní me­to­dou vý­ro­by po­ten­ci­ál­ně do­stup­nou ši­ro­ké­mu spek­tru uži­va­te­lů. Mů­že­me s jejím na­sa­ze­ním oprav­du vy­rá­bět velmi slo­ži­té vý­rob­ky s mi­ni­mál­ní­mi vstu­py do­slo­va na stole. Proč to tedy ne­zku­sit? Zkus­me 3D tisk oprav­du ucho­pit nejen jako tis­ko­vý pro­ces, ale jako tvůr­čí ná­stroj pro re­a­li­za­ci na­šich tech­nic­kých ná­pa­dů.
Více in­for­ma­cí o za­jí­ma­vých škol­ních pro­jek­tech s vy­u­ži­tím mo­der­ních tech­no­lo­gií na­jde­te na www.​spszr.​cz. V dal­ším dílu na­še­ho se­ri­á­lu se po­dí­vá­me na ně­kte­ré tis­ko­vé ma­te­ri­á­ly a op­ti­ma­li­za­ci kon­struk­ce vý­rob­ku pro 3D tisk.