Jak dobře vybrat 3D tiskárnu. Levné nekupujte. A nečekejte, že se vám při tisku bude hned dařit

První malou stolní 3D tiskárnu s jednoduchým ovládáním jsme si na Živě.cz vyzkoušeli před devíti lety. Stála 30 tisíc korun a vytištěné stojánky na mobil z ABS používají někteří kolegové dodnes. Od té doby se toho nicméně hodně změnilo a 3D tisk je dostupný jako nikdy dříve.

Vybrat správnou 3D tiskárnu ale stále není jednoduché. Poradíme proto, na co myslet při výběru té nejvhodnější levné domácí mašiny do pracovny a dílny.

Světoznámou českou fabriku na tiskárny Prusa Research, anebo tuzemskou novinku v podání PWS400K dnes doplňují asijští a neméně populární dravci: Creality s řadou Ender, Anycubic a zástup dalších klonů, kteří se navzájem kopírují. Hvězdou posledního roku jsou také cenově dostupné CoreXY tiskárny od asijského BambuLabu (o dílčích technologiích dále v článku).

Levné tiskárny se často liší jen v nuancích, všichni totiž vycházejí ze základu, který umožňuje nekonečnou modifikaci a vylepšování původního stroje. Nejlevnější 3D tiskárny seženete na AliExpressu a dalších asijských tržištích za cenu okolo dvou tisíc. Těmto hračkám se ale vyhněte.

O 3D tisku má smysl vážněji uvažovat zhruba od hladiny kolem 5 000 korun, kdy se na strojích objevuje alespoň nějaká základní automatika. Třeba detekce výpadku elektřiny, detekce konce struny a automatická kalibrace základní roviny. U ještě lepších mašin pak nechybí spolehlivá detekce dorazů ve všech osách pohybu. Okolo této hladiny se pohybují mnohé základní modely populární řady Creality Ender.

Nejoblíbenější 3D tiskárny

Záměrně neukazujeme tiskárny s cenou pod pět tisíc korun.

Bambu Lab X1 Carbon

nabízí 11 obchodů za ceny od 33 990 Kč

Porovnat ceny

Creality Ender-3 S1 Pro

nabízí 12 obchodů za ceny od 6 999 Kč

Porovnat ceny

Bambu Lab P1S

nabízí 7 obchodů za ceny od 21 299 Kč

Porovnat ceny

Bambu Lab P1P

nabízí 8 obchodů za ceny od 17 755 Kč

Porovnat ceny

Creality CR-10 Smart Pro

nabízí 7 obchodů za ceny od 7 300 Kč

Porovnat ceny

Další oblíbené 3D tiskárny

Mnoho laciných 3D tiskáren z Asie nicméně i tak trpí tragickou softwarovou výbavou. Začátečníkům proto doporučuji raději rozbít ještě nějaké to prasátko navíc a začít na modelu MINI+ od Prusa Research, který se vejde i do toho nejmenšího pokojíku v paneláku, a přitom stále nabízí všechny pokročilé funkce pro tisk ze všech běžných materiálů. K tomu má živou komunitu uživatelů, se kterými lze řešit problémy a hlavně poměrně bohatou oficiální podporu s videonávody, publikacemi a dalším materiálem.

Original Prusa Mini+ stavebnice

nabízí 1 obchod za ceny od 10 990 Kč

Srovnat ceny na Živě

Za vyšší cenu pak získáte stavebnici vlajkové lodi v nejnovějším provedení Prusa MK4, tiskárnu se zavřenou konstrukcí Creality CR-5 nebo třeba obří Anycubic Kobra Max s úctyhodným výrobním objemem 45 × 40 × 40 cm.

Teprve někde tady pomalu končí kategorie levných tiskáren. Profesionální stolní mašiny od brněnského Trilabu nebo legendárního Ultimakeru totiž začínají až na ceně okolo 100 tisíc korun. Nabízejí kvalitní a spolehlivý tisk, vzdálenou správu nebo třeba multimateriálovou výrobu.

V tomto článku se ale věnujeme výběru 3D tiskárny vhodné pro běžné uživatele. V další části – klikněte na šipku – si trochu víc povíme o dvou hlavních technologiích tisku.

Jak tisknou laciné 3D tiskárny

3D tisk je obecné označení pro celé spektrum technologií aditivní průmyslové výroby, jejichž historie sahá hluboko do minulosti. Zkraje 21. století nicméně fanoušky open-source napadlo, že tu cenově nejdostupnější zkusí dostat i do dílen běžných domácích kutilů. 

Nejnovější generace české klasiky FDM/FFF 3D tisku: MK4 od Prusa Research

A tak se zrodil komunitní projekt RepRap založený na principu FDM/FFF, z jehož prvních prototypů Darwin a Mendel alespoň rámcově vycházejí prakticky všechny současné a cenově dostupné stolní 3D tiskárny. Proto si jsou ostatně navzájem tak podobné a liší se mnohdy jen v názvu a drobných detailech.

FDM/FFF

Fused Deposition Modeling/Fused Fillament Fabrication je dnes technologicky i cenově nejdostupnější způsob 3D tisku. Předmět se vyrábí nanášením jednotlivých vrstviček z drobného vlákna roztavené termoplastické hmoty, kterou krokový motor vytlačuje skrze rozpálenou kovovou trysku.

A proč to zvláštní a zdvojené pojmenování technologie? Je to prosté, FDM je totiž chráněná značka průmyslového výrobce Stratasys, a tak ostatní zpravidla používají FFF. V obou případech se ale jedná o jedno a totéž.

Masked Stereolitography

Posledních pár let se nicméně na poli laciného 3D tisku začíná vedle FFF/FDM prosazovat také technologie MSLA/SLA. V tomto případě se jednotlivé vrstvy modelu vytvářejí optickým vytvrzováním tekuté fotocitlivé pryskyřice na dně kádinky. Z ní se po několika desítkách minut začne nořit hotový model.

U MSLA ještě zůstaneme a na dalším listu podrobněji ukážeme, k čemu se používá a jaké jsou výhody a nedostatky této technologie

K čemu se používá tisk MSLA?

MSLA, tedy Masked Stereolitography Apparatus, používá poloprůhledný maskovací LCD displej a zpravidla UV zářič, na jehož vlnovou délku zareaguje fotocitlivá pryskyřice v kádince s transparentním dnem. Na LCD displeji se v tiskárně postupně zobrazují masky jednotlivých vrstev, které se vytvrzují na tiskové desce.

MSLA se hodí pro přesný tisk nejdrobnějších detailů 

Tisk z pryskyřice může dosahovat velmi vysoké přesnosti, která v rovině odpovídá rozlišení maskovacího displeje. Proto si tuto technologii oblíbili třeba fanoušci komiksů a deskových her, kteří na MSLA tisknou figurky s kvalitou, která se už přibližuje průmyslovému vstřikolisu.

Video: Vytiskli jsme velikonoční vajíčka na stereolitografické 3D tiskárně SL1

Vytiskli jsme si cukrářská razítka a upekli luxusní vánoční cupcaky jako od profíka

Hotový výtisk je třeba vyčistit od tekutých zbytků v isopropylalkoholu nebo jiné chemii dle specifikace výrobce tiskové hmoty a musí konečně vyzrát. Pomůže buď několikadenní sušení na přímém slunci, anebo speciální kombinovaná pračka a sušička s výkonnými UV zářiči, která vše zvládne během několika minut.

Na dalším listu podobným způsobem popíšeme nejrozšířenější technologii FDM/FFF

K čemu se používá tisk FDM/FFF?

FDM/FFF je synonymem univerzální a poměrně tvárné 3D tiskárny. Pomocí této technologie můžete vyrobit prakticky cokoliv a v různé kvalitě, přičemž poznávacím znakem budou zřetelné vrstvičky naneseného roztaveného vlákna plastu.

FDM/FFF je nejrozšířenější technologie 3D tisku, která se hodí prakticky na cokoliv

Kvalita a přesnost tisku nedosahuje MSLA, technoogie FDM/FFF je nicméně jednodušší a univerzálnější. Oproti pryskyřicím totiž máte k dispozici nepřeberné množství tiskového materiálů s různými chemickými parametry.

Výrobní rozlišení můžete zároveň u mnoha tiskáren zvýšit pořízením trysky s menším otvorem. Výchozím průměrem na většině běžně dostupných tiskáren je 0,4 mm, stejně tak se ale používá velikost trysky 0,1 mm, 0,25 mm a z větších pak 0,6 mm, 0,8 mm a dokonce i 1 mm pro rychlý velkorozměrový tisk, kde se až tak nehraje na detail.

Slovníček pojmů:

• Extruder: Jednotka, která tlačí tiskovou strunu do trysky (mnozí extruderem pro jednoduchost nazývají celou tiskovou hlavu)
• Hotend: Horká část tiskové hlavy s chladičem a topným blokem
• Nozzle: Tryska, ze které vytéká natavený plast
• Heatbed: Vyhřívaná deska, na které se tiskne
• Filament: Tisková struna termoplastické hmoty

Když si 3D tiskárnu poskládáte sami, můžete hodně ušetřit a poznáte, jak funguje. Ale má to i nevýhody, pokračujte k další části článku

Stavebnici, nebo hotovou mašinu?

Většina levných 3D tiskáren z Asie i od tuzemských překupníků vám dorazí přinejmenším v částečně rozloženém stavu. Sestavení je nicméně otázkou několika minut – zpravidla stačí přišroubovat jen rám vertikální osy Z a drobné komponenty.

Částečně sestavená tiskárna může dorazit třeba v takové podobě

Samostatnou kapitolou jsou mašiny od českého výrobce Prusa Research. Bud si výrazně připlatíte a dorazí vám plně sestavený a kalibrovaný stroj, anebo koupíte levnější stavebnici, kterou do posledního šroubku složíte podle obrazového návodu na webu.

Naprostým začátečníkům možná trošku paradoxně doporučím právě stavebnici. Pro některé to sice bude křest ohněm a tiskárnu budou stavět celé týdny, odměnou jim ale bude znalost, jak zařízení v nitru opravdu funguje. Díky tomu budou mít větší jistotu při jeho pozdější demontáži kvůli čištění, výměně poničených komponent a tak podobně.

A k tomu dříve či později opravdu dojde. Horké části stroje se totiž při tisku na dlouhé hodiny rozpalují na stovky stupňů Celsia. Trysku a její okolí také postupně zašpiní nánosy spálené umělé hmoty.

3D tiskárny mívají otevřenou, nebo uzavřenou konstrukci. Kterou vybrat?

Otevřenou, nebo uzavřenou konstrukci?

Dalším parametrem pří výběru 3D tiskárny je její základní konstrukce. Většina laciných strojů má otevřenou konstrukci, která umožňuje jednoduchý přístup ke všem částem a jejich údržbu. Ta ovšem bude zároveň častější, do nitra se totiž snáze dostane prach, zbytky filamentu a další nečistoty.

Otevřená konstrukce Anycubic Kobra

Opakem je uzavřená konstrukce. Tiskárna má v takovém případě stěny a zpravidla průhledná čelní dvířka. Hlavní výhodou je lepší udržování tepla, což je klíčový parametr při tisku z náročnějších materiálů. Třeba materiál ASA vyžaduje co nejnižší teplotní gradient v bezprostředním okolí vyhřívané desky. V opačném případě se může model kroutit, odlepit během tisku od desky a tak podobně.

Uzavřené tiskárny zároveň v mnoha případech používají stabilnější konstrukci CoreXY, ve které se tisková hlava pohybuje v osách  X a Y a ve vertikální ose Z se většinou pohybuje naopak tisková deska. Hlava může být lehčí a tisk přesnější.

Uzavřená konstrukce se systémem CoreXY

Kompromisem mezi oběma světy jsou boxy pro otevřené tiskárny. Uzavřená konstrukce totiž sice dokáže lépe držet teplo, ovšem stejně tak může mít u levnějších modelů problém s jeho odvodem. Poté hrozí šíření tepla do vyšších částí tiskové hlavy, změknutí tiskové struny a ucpání.

Original Prusa Enclosure

nabízí 1 obchod za cenu 8 999 Kč

Srovnat ceny na Živě

Teď to začne být trochu složitější. Je lepší bowdenový extruder, nebo byste měli upřednostnit technologii direct-drive?

Bowdenový, nebo direct-drive extruder?

3D tiskárny typu FDM/FFF se navzájem liší také technikou, jak se pomocí extruderu posouvá tisková struna do trysky. Nejčastěji mluvíme o tzv. direct-drive, nebo naopak bowdenovém mechanizmu a jejich variantách a kombinacích.

Direct-drive extruder s motorem přímo na tiskové hlavě

Typickým představitelem technologie direct-drive jsou tiskárny od Prusa Research. Extruder je přímo součástí tiskové hlavy, se kterou se posouvá sem a tam a jeho krokový motor odvíjí strunu z role. U bowdenových tiskáren je naopak motor často přišroubovaný pevně k rámu tiskárny a strunu tlačí do hlavy pomocí dlouhé trubičky.

Který přístup je lepší? Těžko říci, záleží totiž především na kvalitě zpracování. Bowdenová hlava je lehčí, protože nenese těžký motor extruderu, takže by mohla být teoreticky přesnější, tišší a rychlejší.

Bowdenová konstrukce s motorem extruderu na rámu tiskárny

Pokud však tisková struna nemá v celé délce stejnou tloušťku, může se snadno stát, že se v bowdenu zasekne. To hrozí i tehdy, když se hotend příliš přehřívá a teplo se dostane až do trubičky, ve které struna změkne a bowden ucpe.

A do třetice: extruder při tisku strunu nejen tlačí do trysky, ale stejně tak ji i vytahuje, třeba když se hlava přesouvá do jiné části tiskové plochy. Říkáme tomu retrakce. I v tomto případě pak hrozí, že se struna v dlouhém bowdenu bude odírat o jeho stěny a že extruder nebude mít patřičný tah. Retrakční pohyby zároveň mohou být kvůli dlouhému bowdenu pomalejší.

V další části článku se zaměříme na materiály, které se při 3D tisku používají

Z čeho se tiskne?

Většina levných tiskáren používá jako vstupní materiál kotouč se strunou o průměru 1,75 mm. Nejtypičtějším zástupcem jsou PLA – polylaktidové polymery kyseliny mléčné.

PLA podporují prakticky všechny laciné tiskárny FDM/FFF na trhu. Hmota nepáchne a je vhodná jak pro tisk drobných detailů, tak třeba různých menších krabiček a dílů. Nehodí se ale pro dodatečné vrtání a broušení, třením totiž začne okamžitě měknout. 

Téměř průhledná váza vytištěná ze žlutého PVB a poté leptaná v isopropylalkoholu

Pro tepelně i mechanicky odolnější výrobky se víc hodí materiál PETG. Jeho tisk je po správné kalibraci také poměrně jednoduchý a společně s PLA patří k nejrozšířenějším materiálům. PETG je také odolnější při venkovní instalaci.

Dříve se velkou měrou tisklo z ABS, tuto poměrně rozšířenou umělou hmotu ale v posledních letech pomalu vytlačuje jeho vhodnější náhrada ASA. Je pevná, UV stabilní (ještě vhodnější pro venkovní instalaci), tepelně odolná a oproti ABS při tavení tak nepáchne. Při tisku rozměrnějších ploch (10×10 cm) na mašinách s otevřenou konstrukcí se ale může kroutit a mohou se objevit praskliny.

Různý materiál, různá postprodukce

Výrobky z ASA a ABS můžete leptat ve výparech relativně bezpečného acetonu, který vyhladí povrch a model může být k nerozeznání od průmyslového zhotovení. V isopropylalkoholu zase můžete naleptávat výtisky z materiálu PVB a vyrobit si třeba vázu, která bude díky chemickému procesu téměř dokonale průhledná.

Základní hmoty doplňují pružné filamenty a speciální tvrzené směsi s aditivy. Třeba s vlákny karbonu nebo filamenty napodobující dřevo. Jejich použití nicméně vyžaduje pokročilejší zkušenosti s 3D tiskem a často i nákup speciální trysky, která bude odolnější proti abrazi.

Možný je i tisk z více materiálů najednou. Struny můžete měnit ručně, nebo pomocí mechanických výměníků. Začátečníky před nimi ale spíše varujeme

Mohu tisknout z několika materiálů najednou?

Ano, a to dokonce na mnoha cenově dostupných tiskárnách, pokud tento režim podporují. Typickým příkladem je vícebarevný tisk. Pokud jej připravíte v tiskovém softwaru, mašina vás sama vyzve k ruční změně struny. Perfektně si s tím poradí třeba stroje od Prusa Research.

Dvoubarevný tisk na tiskárně MK3S+ s ruční změnou struny na požádání

Druhou a cenově stále relativně dostupnou možností je automatický směšovač a výměník strun Mosaic Palette, který to všechno provede za vás a pracuje nezávisle na 3D tiskárně. Do této kategorie patří také automatický výměník na pět strun MMU3, který si však rozumí výhradně s modelem MK3S+/MK4 od Prusa Research.

V obou případech se nicméně jedná o velmi specifické řešení, které tisk výrazně komplikuje, drasticky prodlužuje a přináší hromadu dalších rizik. Začátečníci nebo jen mírně pokročilí tiskaři by se do ničeho podobného neměli vůbec pouštět.

Kvalitní a plně automatický multimateriálový 3D tisk na první dobrou je tak dodnes doménou mnohem dražších strojů pro profesionály, které jsou vybavené větším počtem extruderů. Třeba Prusa XL, který ale v konfiguraci s pěti hlavami vyjde na dobrých 94 tisíc korun s DPH.

Abyste tiskárně řekli, co chcete tisknout, potřebujete speciální software: slicer. 

Jak je to se softwarovou výbavou?

Většina laciných 3D tiskáren jsou jen relativně jednoduché stroje s primitivním ovládáním na displeji. Vše ostatní provádějí na základě textových instrukcí pro CNC stroje ve formátu G-CODE, které jim posílá tiskový software z PC skrze USB, anebo si je čtou ze souboru na SD kartě.

Řezací program Ultimaker Cura

Instrukce G-CODE generuje řezací software, tzv. slicer. Ten doslova řeže původní 3D model na drobné vertikální vrstvičky a jejich cestičky pro pokládání nataveného vlákna plastu.

K nejrozšířenějším softwarům dnes patří Ultimaker Cura (zdarma), Simplify3D (placený) a programy na bázi svobodného Slic3r, kam se řadí i český PrusaSlicer (zdarma). Ze starší verze Cury vychází také Creality Slicer (zdarma) pro tiskárny od téhož výrobce.

Řezací software pamatuje v prvé řadě na tiskárny od stejného výrobce, často v něm ale můžete vytvářet profily i pro ostatní mašiny. Mnoho asijských výrobců proto ani žádný vlastní slicer nenabízí a na přiložené USB flešce najdete jen několik málo profilů, nejčastěji právě pro Ultimaker Cura.

Před nákupem 3D tiskárny si proto vždy ověřte, jak je na tom jejich podpora právě v těchto softwarech.

Modely k tisku můžete vytvářet sami, nebo si stáhnout už hotové. Kde?

Kde stáhnu 3D modely k tisku?

Největším katalogem bezplatných modelů pro 3D tisk je Thingiverse. Svůj vlastní katalog Printables nicméně spustil i Prusa Research, postupně bobtná a pomalu aspiruje na to, aby se stal nepsaným standardem. Oba v každém případě nabízejí nepřeberné množství modelů ve formátu STL, kterému rozumějí všechny řezací programy.

Katalog Thingiverse

STL je velmi jednoduchý formát, který prakticky neumožňuje žádné zpětné úpravy modelu – snad jen ruční překreslení v CADu. Proč je tedy tak rozšířený? Protože ze stejného důvodu do jisté míry chrání autorská práva původního tvůrce.

Model si může každý stáhnout a vytisknout. Zdrojová data projektu v některém z běžných formátů pro 3D CAD ale drží výhradně autor, který je zpřístupní třeba za úplatu.

Je to vlastně stejné, jako byste místo veřejně sdílené tapety na plochu v JPEG chtěli po grafikovi PSD či jiný formát s jednotlivými vrstvami a vratnými úpravami.

A co použít, když chcete 3D model vytvořit sami?

Jak 3D model vytvořím svépomocí?

Naprostí začátečníci bez předchozí zkušenosti s programy CAD mohou sáhnout po webovém a bezplatném programu Autodesk Tinkercad, který se pokouší 3D modelování zpřístupnit širokým masám. Stejně tak ale můžete použít jakýkoli modelovací nástroj, který umí exportovat do formátu STL.

Webový 3D CAD zdarma Tinkercad

Ovšem pozor. Modelování pro 3D tisk není jen tak. Ne vše, co vytvoříte na monitoru, dokážete i hezky vytisknout. Při výrobě totiž do hry vstupuje gravitace, na kterou je třeba pamatovat zejména při návrhu převisů a volbě nejvhodnější základní roviny. Styková plocha modelu a tiskové desky musí být dostatečně velká, aby se model při tisku neodlepil.

Řezací software dokáže pod extrémními převisy dopočítat podpěry. Jde o lešení, které poté ručně vylámete a vybrousíte. Je to ale piplačka a náročná postprodukční práce, takže se jim chce každý tiskař vyhnout.

Jednou z cest může být multimateriálový tisk a výroba podpěr z rozpustného filamentu ve vodě. I tak ale tisk podpěr dramaticky prodlouží výrobu a rozpustný termoplast je ke všemu relativně drahý.

Jsme na konci článku a v poslední části budeme trochu varovat. 3D tisk je řemeslo, které se musíte naučit a musí vás to bavit. Jinak reálně hrozí, že na 3D tiskárnu bude jen padat prach

Pokud to nebude koníček, nekupujte si ji!

Než si pořídíte svoji první 3D tiskárnu, dobře zvažte, jestli ji opravdu potřebujete a k čemu ji budete používat. Osobně znám bohužel až příliš mnoho prvotních nadšenců, kterým dnes na jejich miláčky padá prach kdesi ve sklepě.

3D tiskárna je totiž i v roce 2023 v prvé řadě docela primitivní CNC stroj a 3D tisk samotný pak řemeslo, které se musíte naučit až vlastním experimentováním.

Jedním z neduhů 3D tisku na špatně seřízené mašině je třeba tzv. stringování. Na fotografii v jeho extrémní podobě

Začátečníci by se měli připravit hlavně na to, že je 3D tisk časově náročný. Drobnou figurku sice vyrobíte za pár desítek minut, ovšem s takovou ptačí budkou budete zápasit třeba i několik desítek hodin.

3D tisk je také hlučný. Nové a lepší mašiny už sice používají poměrně slušné obvody pro tichý pohyb krokových motorů, nicméně vrčící zařízení, které bude tisknout třeba během noci, se ani tak nehodí do malého bytu.

Mějte také na paměti, že 3D tisk může páchnout. Buď budete při teplotě několika set stupňů tavit termoplastickou hmotu, anebo laborovat s agresivními chemikáliemi při stereolitografickém tisku. Oba způsoby vyžadují buď technickou místnost, anebo dostatečně tolerantní rodinu.

A konečně, abych se obloukem vrátil k úvodu, 3D tisk je nevyzpytatelný. Každá tiskárna se chová trošku jinak a stejně tak každý tiskový materiál. Záleží také na tištěném modelu, kvalitě komponent, teplotě, rychlosti pohybu a mnoha dalších parametrech, které jste zvolili při přípravě v tiskovém softwaru.

Ale nebojte se. Pokud překonáte prvních pár týdnů, vše se nakonec v dobré obrátí. Chce to jen čas, chuť se učit a trpělivost. Aby se z vás stal schopný 3D tiskař, musí to být prostě váš koníček.