Realizujeme projekty na škole s využitím 3D tisku, 12. díl

Tags: 3D tisk | FDM | PET-G | PLM | SPŠ | Žďár nad Sázavou

Dneš­ní díl na­še­ho se­ri­á­lu vě­no­va­né­ho 3D tisku vě­nu­je­me té­ma­tu, který volně na­va­zu­je na mi­nu­lou, čistě kon­strukč­ní a ná­vr­ho­vou etapu zpra­co­vá­ní RC mo­de­lu au­to­mo­bi­lu. Při­po­meň­me pouze, že máme z 11. dílu při­pra­ve­na 3D pa­ra­me­t­ric­ká data zpra­co­va­ná s vy­u­ži­tím kom­bi­na­ce vý­vo­jo­vé­ho PLM soft­wa­ru a ná­stro­jů pro tech­nic­kou vi­zu­a­li­za­ci. Se­sta­va mo­de­lu je od­la­dě­na jak z hle­dis­ka roz­mě­rů, tak ge­o­me­t­rie a po­ku­sí­me se o její vý­ro­bu na FDM 3D tis­kár­ně s ná­sled­nou mon­tá­ží.

Z jakých materiálů budeme sestavu vyrábět?

Pro vý­ro­bu mo­de­lu au­to­mo­bi­lu vo­lí­me běž­něj­ší tis­ko­vé ma­te­ri­á­ly zpra­co­vá­va­né na star­ší řadě tis­ká­ren Prusa MK3S. Dů­vo­dem je také to, že mám tuto tis­kár­nu k dis­po­zi­ci v ga­rá­ži pro tisk a lze ji bez pro­blé­mů vy­u­žít při psaní na­še­ho se­ri­á­lu. Možná se naši čte­ná­ři lehce usmě­jí nad troš­ku fou­sa­tým hard­warem, ale upřím­ně, tis­kár­na pra­cu­je již od je­jí­ho uve­de­ní na trh (při­bliž­ně rok 2020) a se­sta­ve­ní s mi­ni­mem ná­ro­ků na údrž­bu a ob­čas­nou ak­tu­a­li­za­cí fir­m­waru. Jedná se oprav­du o po­ve­de­ný kus tech­ni­ky s vý­bor­nou ži­vot­nos­tí, dlou­ho­do­bě sta­bil­ní přes­nos­tí a kva­li­tou tisku. Stačí občas jen na­ma­zat lo­žis­ka, do­táh­nou, pří­pad­ně vy­mě­nit trysku a pro­vést ka­lib­ra­ci.

Našim cílem je vyrobit přesné součástí do sestavy z požadovaných materiálů

Nyní k po­u­ži­tým ma­te­ri­á­lům u na­še­ho mo­de­lu kon­krét­ně. Vět­ši­na kon­strukč­ních dílů je vy­ro­be­na s lehce sní­že­nou tep­lo­tou po­mo­cí stan­dard­ní 0,4 mm trys­ky z PET-G plas­tu. Tento ma­te­ri­ál je stan­dar­dem ve vět­ši­ně na­šich tis­ko­vých pro­jek­tů za­mě­ře­ných na RC mo­de­ly. Ma­te­ri­ál má vyšší odol­nost proti ná­ra­zu než PLA, který je ná­chyl­něj­ší k prs­ká­ní a má nižní tep­lo­tu plas­tic­ké de­for­ma­ce, což se stalo ně­ko­li­k­rát osu­do­vým při za­po­me­nu­tí mo­de­lu v let­ních mě­sí­cích na zadní se­dač­ce v autě.

Typický konstrukční uzel v jednodušším provedení bez odpružení

Zá­klad­ní PLA obec­ně pří­liš při vý­ro­bě RC mo­de­lu ne­vy­u­ží­vá­me. Jedná se více o ma­te­ri­ál vhod­ný svými vlast­nost­mi na vý­ro­bu růz­ných vý­rob­ních pří­prav­ků a po­mů­cek s před­po­kla­dem nižší ži­vot­nos­ti a odol­nos­ti proti tep­lo­tám. Exis­tu­jí i mo­di­fi­ka­ce PLA s vy­lep­še­ný­mi vlast­nost­mi, ale ty jsou obec­ně draž­ší než zá­klad­ní PET-G. Pro PLA ma­te­ri­ál zase hraje plus běžně roz­sáh­lej­ší ba­rev­ná škála.

Zde je složitější varianta přední nápravy s odpružením

Výroba tuhých konstrukčních dílů

Vý­rob­ce PET-G zá­měr­ně ne­u­vá­dím. Každý tis­kař by si měl vy­zkou­šet pár ma­te­ri­á­lů, které mu vy­ho­vu­jí. V po­sled­ní době ale pre­fe­ru­je­me více ma­te­ri­á­ly s mat­ným kon­zis­tent­něj­ším vzhle­dem, které pů­so­bí na mo­de­lu při­ro­ze­ně­ji a ele­gant­ně­ji. Sou­čás­ti z PET-G jsou tiš­tě­ny vždy s ohle­dem na mi­ni­ma­li­za­ci tis­ko­vých pod­por. Čas vě­no­va­ný op­ti­ma­li­za­ci tvaru sou­čás­ti a pře­mýš­le­ní nad jeho vhod­nou po­zi­cí na pod­lož­ce se oprav­du vy­pla­tí. Musím zdů­raz­nit, že se jedná v našem pří­pa­dě o vý­ro­bu na běžné FDM tis­kár­ně pra­cu­jí­cí sou­vis­le s jed­ním ma­te­ri­á­lem bez pod­půr­né­ho např. vy­pla­vi­tel­né­ho ma­te­ri­á­lu. Díly jsou tisk­nu­ty na čis­tou, pře­váž­ně hlad­kou ori­gi­nál­ní pod­lož­ku s ob­čas­nou apli­ka­cí ná­stři­ku 3D laku. Ma­te­ri­ál PET-G na hlad­ké pod­lož­ce vý­bor­ně drží a ne­vy­ža­du­je žádná spe­ci­ál­ní opat­ře­ní až na ně­kte­ré drob­né vý­jim­ky.

Tisk PET-G materiálu je opravdu bezproblémový, výborně drží na podložce a je tvarově stálý i bez použití vyhřívané komory

Výroba pružných konstrukčních dílů

Pokud bychom ozna­či­li slo­ži­tost 3D tisku PET-G čís­lem jedna, tak na­o­pak tisk měk­ké­ho TPU o tvr­dos­ti Shore 90 a nižší je již pro tis­ka­ře oprav­do­vý oří­šek. V prv­ním kroku je dobré zdů­raz­nit, že se jedná o ma­te­ri­ál, který při niž­ších tvr­dos­tech vy­ža­du­je ide­ál­ně přímo prů­cho­zí me­cha­nis­mus 3D tis­kár­ny, který je per­fekt­ně se­ří­zen. Vy­tisk­nout na­pří­klad větší pne­u­ma­ti­ku na RC model trak­to­ru může být oprav­du na delší dobu tis­kař­ské­ho la­bo­ro­vá­ní. Za­čá­teč­ní­kům nelze moc do­po­ru­čit ma­te­ri­á­ly s tvr­dos­tí pod při­bliž­ně Shore 85.

Pro pneumatiky modelu je důležité zvolit nejen správný materiál, ale také dezén

Tvrd­ší TPU se nejen lépe tisk­ne, ale také se na ko­lech chová při­ro­ze­ně­ji a model ne­od­ska­ku­je. TPU je sou­čas­ně ma­te­ri­á­lem, kdy mu­sí­te zá­sad­ně­ji řešit kon­takt­ní plo­chu s pod­lož­kou ide­ál­ně tis­kem na pa­pí­ro­vou pásku, pří­pad­ně ně­ko­lik vrs­tev 3D laku. Slovo „drží“ je u to­ho­to ma­te­ri­á­lu spo­je­no občas i s de­struk­cí tis­ko­vé pod­lož­ky. Ko­leč­ka u na­šich RC mo­de­lů jsou pře­váž­ně vy­ro­be­ny z TPU o tvr­dos­ti někde mezi Shore 88 až 92. Jsou zcela vy­ho­vu­jí­cí pro jízdu v ex­te­ri­é­rech, po ko­ber­ci a hrub­ší pod­la­ze. Vý­raz­ně­ji klou­žou pouze na la­ko­va­né hlad­ké pod­la­ze. Dezén pne­u­ma­tik je na­vr­žen s ohle­dem na uni­ver­zál­nost a snad­nou vý­ro­bu.

Pneumatiky z 3D tištěného TPU mají překvapivě dlouhou životnost

Výroba speciálních konstrukčních dílů

Mnoho spe­ci­ál­ních ma­te­ri­á­lů na na­šich mo­de­lech ne­na­jde­te. Jsou zde ale ur­či­té kon­strukč­ní uzly, které jsou na hra­ni­ci ře­ši­tel­nos­ti po­mo­cí vý­ro­by na FDM tis­kár­ně. Pěk­nou ukáz­kou jsou klu­zná pouz­d­ra v mís­tech, kde nejsou po­u­ži­ta va­li­vá lo­žis­ka a pře­vo­do­vá sou­ko­lí. Tyto části mo­de­lu byly po ně­ko­li­ka mě­sí­cích hle­dá­ní vhod­né­ho ma­te­ri­á­lu vy­ro­be­ny ze spe­ci­ál­ní­ho prů­mys­lo­vé­ho tis­ko­vé­ho ma­te­ri­á­lu, který je určen pro vý­ro­bu kluz­ných lo­ži­sek a ozu­be­ných kol.

Převody s naší FDM konfigurací lze vyrobit pouze ze speciálních materiálů od modulu cca 0,8

Přes pr­vot­ní po­chy­by, že se jedná pouze o re­klam­ní slo­ga­ny, oprav­du ma­te­ri­á­ly fun­gu­jí a vy­dr­ží. Ozu­be­ná kola na­pří­klad u RC mo­de­lu se stří­da­vým mo­to­rem s vý­ko­nem kolem 1 kW pra­cu­jí bez pro­blé­mů již dvě sezóny. Pro FDM tis­kár­nu byl mo­di­fi­ko­ván i modul ozu­be­ní, kde je efek­tiv­ní při po­u­ži­tí 0,4 mm trys­ky začít na mo­du­lu 0,8, ide­ál­ně 1. Menší modul již není do­sta­teč­ně přes­ně tryskou vy­kres­len. Ne­vý­ho­dou u těch­to spe­ci­ál­ních ma­te­ri­á­lů je je­jich vý­raz­ně vyšší cena a jsou k dis­po­zi­ci často v mi­ni­mál­ně 1 kg ba­le­ní, které vy­sta­čí při běžné mo­de­lář­ské praxi na ko­leč­ka pro celý klub :o).

Transparentní tiskové materiály použijeme například při řešení funkčního osvětlení modelu

Dal­ší­mi spe­ci­ál­ní­mi díly jsou více méně drob­né sou­čás­ti z transpa­rent­ních plas­tů, pří­pad­ně z ma­te­ri­á­lů imi­tu­jí­cích dřevo. Zde se ovšem jedná o běžné tisky bez pří­liš kom­pli­ko­va­ných po­stu­pů. U prů­hled­ných ma­te­ri­á­lů je vhod­né zvo­lit jinou vý­ro­bu sou­čás­ti než FDM 3D tisk v pří­pa­dě, že chce­me kon­zis­tent­ní transpa­ren­ci v celém ob­je­mu. Ty­pic­ky se může jed­nat o prů­hled­ná skla mo­de­lu.
Jak jsem již ně­ko­li­krát uvedl vy­hý­bá­me se u mo­de­lů le­pe­ní sou­čás­tí. Opra­vi­tel­nost celé se­sta­vy je pak vý­raz­ně lepší než tva­ro­vě slo­ži­tá le­pe­ná pod­se­sta­va. Na více za­jí­ma­vých pro­jek­tů ře­še­ných nejen s vy­u­ži­tím 3D tisku mů­že­te na­hléd­nout na www.spszr.cz.