Technologie | 3D tisk | Česko

Podívejte se, co dokáže vyrobit jedna z nejexotičtějších 3D tiskáren v Česku

  • Na jaře tiskla unikátní české respirátory
  • Používá ji třeba Škoda Auto, a.s.
  • Zajeli jsme se podívat do pražského showroomu 3Dees

Byť jsou vítězové letošního jara nesporně lékaři a zdravotníci všeho druhu, kteří se zapojili do boje proti pandemii koronaviru, neměli bychom zapomenout ani na novodobé vynálezce z řad soukromé i akademické sféry. Tolik medializovaných prototypů za tak krátký čas totiž Česko snad nikdy nevidělo.

Platí to jak o softwarových vývojářích, kteří během velmi krátké doby sestavili principiálně funkční systém chytré karantény (jak s ní nakonec naložila státní správa, je věc druhá), tak o laboratořích, ze kterých během několika málo týdnů vzešly funkční prototypy nejrůznějších zařízení.

Jarní exploze české inženýrské kreativity

Třeba plicní ventilátor CoroVent, který se během jara zrodil v platformě Covid19, aby záhy získal všechny potřebné certifikace pro komerční výrobu. Jiné nápady takový osud sice neměly a z nejrůznějších důvodů zůstalo vše opravdu jen u prototypu, to však nic nemění na tom, že podobnou explozi inženýrské kreativity jako letos v březnu a dubnu Česko snad ještě opravdu nikdy nezažilo.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
Tuzemští inženýři během několika týdnů vynalezli a dokázali certifikovat nový respirátor nebo třeba plicní ventilátor CoroVent, který se dostal až do fáze komerční výroby 

Jedním z dítek koronavirové pandemie byl také respirátor RP95-3D nejvyšší kategorie FFP3, který se zrodil na půdě ČVUT. Odbornou a posléze i širší veřejnost zaujal hned ze dvou důvodů. Tím prvním byl exotický způsob výroby, kdy se mohlo s relativně velkým denním objemem začít prakticky ihned na speciálních 3D tiskárnách, no a tím druhým opět svižnost certifikace pro potřeby skutečného použití v první frontové linii. Když bychom podobným tempem řešili všechny domácí výzvy, asi bychom byli už trošku dál.

Hlavní hvězda? 3D tiskárna

Prakticky všechny hmatatelné jarní koronavirové prototypy by se neobešly bez některé z technologií 3D tisku. Právě na jaře se ukázalo, co která z nich dokáže a jak je neuvěřitelně flexibilní. Společnost Prusa Research a později celá komunita tiskařů začala ve velkém objemu vyrábět zdravotnické štíty a na obřích mašinách s technologií Multi Jet Fusion (HP), kterých je přitom v Česku stále jako šafránu, tiskly firmy zmíněné korpusy respirátorů RP95-3D.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
Z hromady jemného prášku vyrostl respirátor

Tisknout se mohlo začít prakticky ihned, a než se konečně našel partner pro masovou výrobu formou plastového vstřikolisu, nastalo rozvolňování a pokročilé respirátory, aplikace eRouška apod. už s trochou nadsázky nikoho nezajímaly.

Jedině 3D tisk, ať už v jakékoliv formě, dokázal nabídnout řešení prakticky ihned poté, co některý z inženýrů načmáral v CADu 3D model.

3D tiskový inkubátor 3Dees

Význam 3D tisku podle expertů dále poroste, a to i díky úsporám, které dnes mnohé firmy hledají na každém kroku. Na scéně se tedy budou objevovat nejrůznější podoby tiskových inkubátorů – komplexních poradenských společností, které klientům z řad vynálezců, malých startupů i velkých firem bez patřičného know-how poradí, jaká technologie je nejvhodnější z technologického i ekonomického úhlu pohledu.

Klepněte pro větší obrázek
Daniel Adam, spoluzakladatel společnosti 3Dees a jeden z průkopníků 3D tisku v Česku u obří mašiny HP Jet Fusion se zásobníkem tiskového prášku

Jedním z takových 3D tiskových inkubátorů je i pražská společnost 3Dees, o které jsme na Živě.cz už psali a právě letos na jaře ukázala i širšímu publiku, co umí – koordinovala zmíněnou výrobu exotických respirátorů z laboratoří ČVUT.

Když se tiskne z prášku

3Dees se specializuje na celou škálu 3D tisku, jejím poznávacím znakem je dnes ale už zmíněná technologie MJF od HP, tedy Multi Jet Fusion. Na rozdíl od FDM tiskárny, kterou máte dost možná doma i vy a jejíž tisková hlava taví drobné vlákénko termoplastu z kotoučového zásobníku, MJF tiskne z prášku. A to způsobem, který umožňuje relativně velkoobjemovou výrobu s parametry, kterým se vaše domácí 3D tiskárna nepřibližuje ani náznakem.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
MJF si poradí jak s tvrdým tiskem, tak s pružným

Jak tedy takový 3D tisk vypadá v praxi? Představte si pytel prášku s drobnými zrny o velikosti několika desítek mikrometrů. Nejčastěji se jedná o patřičně upravený polyamid PA 12, což většině z vás asi nic neřekne, když však místo této typové zkratky napíšu nylon, už se jistě všichni chytnou. Jedná se o jeden z nejpoužívanějších syntetických termoplastů, který našel uplatnění v celém spektru lidského života počínaje umělohmotnými prvky ve zdravotnictví a konče třeba některými plastovými obaly vodičů.

Dokonale vytvrzený nylon

Jelikož je náš nylon PA 12 namletý na velmi jemný prášek, který připomíná moučkový cukr, pochopitelně jej nebude tavit, vytlačovat a po vrstvičkách nanášet jakási tryska. Zařízení namísto toho na tiskovou plochu umístí tenkou vrstvičku našeho prášku, načež nad ní přejede vytvrzovací hlava. Ta se skládá ze dvou částí. První na prášek s velmi vysokou přesností aplikuje fotocitlivé agenty, no a druhá vrstvu ozáří UV.

Klepněte pro větší obrázek
Vytvrzování vrstvičky nylonového prášku (fused) probíhá působením fotocitlivých chemických činidel (agents) a působením světelné energie (UV)

Zrna, která byla zasažena tekutým agentem, se působením UV světla slepí a vytvrdnou, zatímco ostatní prášek okolo zůstane netknutý. Takto tiskárna vyrobí první vrstvu, načež ji překryje čerstvým práškem a vše začíná znovu.

Díky tomu, že jsou vrstvičky opravdu velmi tenké, zrna malá a rozlišení masky chemického agentu dostatečně vysoké, jednotlivé vertikální vrstvy se dokonale spojí a vytvoří v podstatě homogenní hmotu.

Klepněte pro větší obrázek
Obecný princip práškových tiskáren: Hlava (a) vytvrzuje svrchní vrstvu v komoře (e), která postupně klesá (f). Ze zásobníku (c) se doplňuje nová vrstva prášku a v komoře posupně vzniká práškem obklopený výrobek (d). Autor schématu: Paolo CignoniCC BY-SA 4.0

Takový tisk tedy netrpí neduhy klasického FDM tisku, kdy má z principu vertikální osa nejmenší pevnost, vrstvy se od sebe působením síly snáze odlomí a na mikroskopické úrovni se i kvůli způsobu nanášení vlákénka roztaveného plastu na sebe objevují i nejrůznější dutiny, které nemohou zajistit dokonalou izolaci.

Stovky a tisíce předmětů během jednoho tisku

Technologie Multi Jet Fusion má ještě jednu principiální výhodu. Jelikož je hotový model ve všech směrech obklopený nevytvrzeným práškem, lze tímto způsobem vyrobit sebesložitější tvar a není třeba spotřebovávat materiál ani na tisk tzv. podpěr – lešení, které nakonec skončí v koši a které slouží k podpoře nejrůznějších převisů, které by se během tisku jinak zhroutily.

Klepněte pro větší obrázek
Nylonové ortopedické vložky do bot na míru. Díky tomu, že lze vyplnit celý tiskový prostor, v jedné várce jich MJF tiskárna od HP vyrobí 116 kusů za něco málo přes 11 hodin.

Výrobní objem MJF lze tedy libovolně vyplnit a během jednoho tiskového procesu zhotovit na jedné jediné tiskárně třeba i stovky a tisíce malých předmětů. A zdaleka to nemusejí být pouze jakési zkušební prototypy, ale ryze komerční předměty vyrobené na zakázku počínaje specifickým náhradním strojním dílem a konče třeba dětskou helmičkou pro správný růst kostí.

Výroba tradiční technologií (třeba již zmíněným vstřikolisem) by se přitom v takovém objemu nevyplatila a MJF či jiné podobné technologie jsou tedy v podstatě jedinou možností.

Klepněte pro větší obrázek
Dětská helmička na míru

Daniel Adam, spoluzakladatel společnosti 3Dees a jeden z průkopníků 3D tisku v Česku proto doufá, že se pokročilé výrobní technologie dostanou i mezi další vynálezce, startupy i větší podniky, pro které je i v roce 2020 synonymem 3D tisku jen relativně levná FDM technologie počínaje opravdu lacinými kousky pro začátečníky z Číny a konče třeba dnes už ikonickými, a přitom cenově stále dostupnými mašinami od Prusa Research.

Ale dost omáčky. Podívejte se na komentovanou galerii, co takové mašinky, o kterých se bohužel stále příliš neví, dokážou v praxi.

Diskuze (11) Další článek: Apple zablokoval aplikaci WordPress pro iOS a chtěl svou 30% provizi. Nakonec ustoupil a omluvil se

Témata článku: Koronavirus, Technologie, 3D tisk, Čína, Česko, 3D, Respirátor, Výroba, Prototyp, MJF, Škoda Auto, Multi Jet Fusion, Tiskárna, HP Jet Fusion, CoroVent, Prus Research, Prášek, Tisk, Česká republika


Určitě si přečtěte


Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest mobilů do 8 000 Kč

Test bezdrátových headsetů

Linux i pro začátečníky

Jak surfovat anonymně