Základy 3D tisku
Prezentace je vytvořena v rámci projektu ZIP, reg. č. CZ.02.3.68/0.0/0.0/19_068/0016170
Multimedia ve výuce I2
Základy 3D tisku
Vytvořil: Jiří Ledvinka
Vyučující: Jiří Ledvinka
ledvinkaj@sci.muni.cz
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku3
Proč 3D tisk?
̶ Co vás zajímá?
̶ Víte něco o 3D tisku?
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku4
Teorie
Obsah
Praxe
úvod a využití 3D modelů
typy 3D tiskáren a způsoby 3D
tisku
princip FDM tisku
tiskové materiály a jejich vlastnosti
základní techniky 3D modelování
příprava dat k tisku
základní manipulace s 3D tiskárnou
řešit nejčastější problémy a chyby při tisku
zpracování výtisku
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku5
Úvod
̶ Počítačová předloha -> fyzický model
̶ Nanášení vrstev na sebe
̶ Mladá technologie
̶ Dostupná i do domácností
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku6
Využití 3D modelů
̶ Výukové předměty (představivost, kreativita)
̶ Antropologie, architektura, stomatologie, lékařství,…
̶ Vlastní modely (ty si nekoupím)
̶ Náhradní díly (hračky, bazén, domácnost,…)
̶ Ne vše se vyplatí
̶ Tisk hraček - LEGO ve velkém
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku7
Typy 3D tiskáren
̶ SLA stereolitografie – osvit pryskyřice
̶ FDM/FFF – tisková struna
vytlačována skrz rozehřátou hlavu na
podložku
̶ A jiné
Přehled technologií 3D tisku:
http://www.dkmp.cz/o-nas/detail/prehled-technologii-3d-tisku
Výběr? -> záleží, co chcete tisknout
Zdroj: www.all3dp.com
Obr. 1: 3D SLA tiskárna
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku8
SLA - stereolitografie
̶ vytvrzování tekutého polymeru
pomocí laserového záření
̶ Postupně se tak vykresluje
celá vrstva
̶ Tisk je vzhůru nohama
̶ Čím větší objekt, tím déle to
trvá
Zdroj: www.druckwege.de
Obr. 2: Princip SLA tisku
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku9
Výhody
Výhody nevýhody SLA
Nevýhody
Vysoké
rozlišení 8k
(22 µm)
Přesnost os
XY 0.05 mm
Rychlost 50
mm/s
Pevnost
materiálu
Drahá cca od
15 tis. Kč
Malá tisknutelná
plocha cca 192 x
120 x 250mm
Drahá pryskyřice
(resin)
Materiál jen resin
(různé barvy a
vlastnosti –
svítící)
Výpary Postprocessing
Isopropylalkohol
– rukavice a
nebezpečné
Další zařízení na
sušení
Životnost ÚV
lampy
Hodí se na tisk modelů s vysokým rozlišením např. figurky, zubní modely,…
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku10
SLA - ukázky
Zdroj: www.crealitystore.cz
Zdroj: www.re-fream.eu
Obr. 3: 3D SLA tiskárna CREALITY
Obr. 4: Ukázka výtisku na SLA tiskárně 1
Obr. 5: Ukázka výtisku na SLA tiskárně 2
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku11
Princip tisku FDM/FFF
̶ Fused Filament Fabrication (FFF),
nebo-li Fused Deposition Modeling
(FDM)
̶ Nanášení jednotlivých vrstev –
pohyb hlavy XYZ
̶ Filament stlačován do horké trysky
(extruderu)
̶ Filament prochází skrz Heat Break
(různé velikosti – kvalita tisku) Obr. 6: Princip FDM/FFF tisku
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku12
Výběr tiskárny
Co budete chtít tisknout a v jaké kvalitě
Od 5 tis. až do desítek tis.
Součástí kryt
Hlučnost
Rychlost tisku
Velikost tisknutelné plochy
Dostupnost náhradních dílů
Podpora tiskových materiálů
Podpora výrobce / komunitou
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku13
Popis 3D tiskárny Original Prusa i3 MK3S+
Extruder
Tiskový ventilátor
Krokové motory
Řídící jednotka
Filament
Konstrukční rám
Zdroj
Vyhřívaná podložka
Ovládací panel
Zdroj: www.prusa3d.comObr. 7: Popis 3D tiskárny Original Prusa i3 MK3S+
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku14
Materiály pro FDM tisk – filamenty
̶ Na první pohled vypadají stejně
̶ Průměr struny – většinou 1,75 mm
̶ Prodávají se po 1 kg (0,5 kg) – cena od 400 Kč – 1000 Kč
̶ Různé typy dle druhu, odolnosti, barvy, teplotou tání…
̶ Filamenty jsou hydroponní – uchovávat v suchu (silica gel) a ve
tmě nejlépe
Nejznámější
PLA PETG ABS ASA FLEX PP
+ různé
modifikace
Obr. 8: Černý filament
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku15
PLA – polylactic acid (kyselina polymléčná)
Nejznámější materiál
biologicky plně
odbouratelný
materiál
Tvrdý, ale křehký
materiál
Nízká teplota tání
Při průměru 1,75 mm
silného materiálu je
délka 330 m
Teplota extrudéru:
150–210 °C
Teplota podložky:
45–60 °C
(záleží na výrobci)
Nízká cena (Benchy
loďka 4,4 m = 4,9 Kč)
Dobrá přilnavost k
podložce
Vhodná na výuku,
tisk prototypů, hračekObr. 9: Zkušební výtisk na FDM/FFF 3D tiskárně
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku16
PETG – Glycol Modifikovaná verze
polyethylentereftalátu
Alternativa PLA Hladší povrch
Houževnatý materiál
s tepelnou odolností
Malou roztažnost –
nekroutí se
Lepší mechanické
vlastnosti než PLA
Při průměru 1,75
mm silného
materiálu je délka
310 m
Teplota extrudéru:
220–260 °C
Teplota podložky:
50–90 °C
(záleží na výrobci)
Obdobná cena jako
u PLA
Inertní proti všem
dostupným
chemikáliím
Vhodná na větších
modelů, prototypů,
hraček…
Obr. 10: Ukázka tisku spirálové vázy
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku17
ABS – Akrylonitrilbutadienstyren
Velmi pevný a
tepelně odolný
Tvrdý, ale křehký
materiál
ABS rozpustný v
acetonu
Při průměru 1,75 mm
silného materiálu je
délka 400 m
teplota extrudéru:–
245-250 °C
teplota podložky:
45–60 °C
(záleží na výrobci)
Obdobná cena jako
PLA
Nízká přilnavost k
podložce
Tisk s krytem – velké
pnutí a vznik prasklin
Náročnější tisk,
venkovní použití,
modely s
mechanickou
náročností
Další zpracování
acetonem
Nástupce ASA
Obr. 11: Postprocessing tisku ABS s využitím acetonu
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku18
Srovnání vlastností filamentů 3D tiskárny s
FFF/FDM
Materiál Snadnost tisku
Odolnost
Teplotní Chemická Mechanická
PLA Jednoduchá Velmi nízká Nízká Nízká
PET-G Jednoduchá Nízká Nízká Nízká
ABS/ASA Střední Střední Nízká Střední
Flex Střední/Náročná Střední Nízká Vysoká
PP Náročná Vysoká Střední Vysoká
Nylon Náročná Vysoká Střední Vysoká
PC Velmi náročná Vysoká Střední Velmi vysoká
nPower Velmi náročná Velmi vysoká Vysoká Vysoká
Zdroj: TACR 3D tisk – Vojtěch Staněkhttps://www.simplify3d.com/support/materials-guide/ (anglicky)
https://prusament.com/cs/materials/ (česky)
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku19
Proces 3D tisku
Zdroj: Základy 3D tisku PRUSA
Obr. 12: Schématický proces 3D tisku
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku20
Získání modelů pro tisk
̶ Stažením z internetu
̶ 3D sken
̶ Vlastní v 3D modelovacím software
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku21
Stažení modelů z internetu
̶ Online databáze volně
dostupných nebo placených
modelů
̶ Ne každý model je vhodný na
vaši tiskárnu (detailní, velký,…)
̶ Je dobré, když autor uvede
parametry tisku
̶ Licence!
https://be3dacademy.ysoft.com/
kolekce školních lekcí
https://www.thingiverse.com/
2 miliony modelů
https://www.prusaprinters.org/
32 tisíc modelů
https://www.youmagine.com/
18 tisíc modelů dle kategorií
https://3dprint.nih.gov/
modely z oblastí biologie a
medicíny
https://www.yeggi.com/
vyhledávač
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku22
Stažení modelů z internetu
https://be3dacademy.ysoft.com/
kolekce školních lekcí
https://www.thingiverse.com/
2 miliony modelů
https://www.prusaprinters.org/
32 tisíc modelů
Už GCODE
https://www.youmagine.com/
18 tisíc modelů dle kategorií
https://3dprint.nih.gov/
modely z oblastí biologie a
medicíny
https://www.yeggi.com/
vyhledávač
Obr. 13: Ukázka webu Thingiverse
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku23
3D sken
̶ Zatím drahý a pomalý
̶ Antropologové používají
̶ Aplikace – z fotek -> model
Obr. 14: 3D sken
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku24
3D modelovací SW
̶ Celá řada (placené/zdarma; webové/desktopové)
̶ Musíte mít nějaký skill na modelování
̶ Existují video tutoriály
TinkerCad Onshape
Autodesk
Fusion 360
OpenSCAD
Blender Cinema4D
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku25
TinkerCad
̶ Zdarma
̶ Webová aplikace
̶ Jednoduché použití
̶ Pro jednodušší modely
̶ Úprava STL souborů
www.tinkercad.com
Obr. 15: Ukázka práce s ThinkerCad
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku26
Onshape
̶ Zdarma
̶ Webová aplikace
̶ Sofistikovanější modely
̶ Vše co vytvoříte, zůstává tam
̶ Velká databáze modelů
www.onshape.com
Obr. 16: Ukázka práce s Onshape
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku27
Autodesk Fusion 360
̶ Pro studenty a učitele zdarma
̶ Desktopová aplikace
̶ Složité modely vč. animací
www.fusion360.cz
Obr. 17: Ukázka práce s Autodesk Fusion 360
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku28
OpenSCAD
̶ Open source
̶ Desktopová aplikace
̶ Všechny platformy
̶ Pamarametrizace
(moderní a ty lepší modely)
www.openscad.org
Obr. 18: Ukázka práce s OpenSCAD
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku29
Bledner a Cinema4D
̶ Profi nástroje
̶ Složité
̶ Není příliš vhodné na běžné
použití
www.blender.org
www.cinema4d.cz
Obr. 19: Ukázka práce s Blender
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku30
Praktická část
Hurá ☺
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku31
3D modelování tinkercad
̶ Otevřete si aplikaci TinkerCad
www.tinkercad.com
Přihlaste se.
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku32
Vytvořením nebo stažením modelu vše začíná
̶ Co s 3D modelem? CTRL+P?
̶ Nikoliv -> Pomocí Speciálního
SW (tzv. Sliceru) – většinou
formát .STL -> .GCODE
̶ Převedení 3D modelu do
strojového kódu G-code –
posun tiskové hlavy XY a Z
Slicery
3D Slicer
Simplify3D
PrusaSlicer
Cura
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku33
PrusaSlicer – seznamte se
1
2
3
4 5
6 Obr. 20: Popis aplikace PrusaSlicer
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku34
PrusaSlicer – Vrstvy a perimetry
̶ Výška vrstvy – kvalita tisku
̶ Svislé stěny – obal
̶ Spirálová váza – velikonoční vejce, váza
̶ Vodorovné stěny – vrch a spodek
̶ Pozice švu a Členitý povrch
Pillowing – zdroj all3dp.com
Obr. 21: Ukázka pillowing
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku35
PrusaSlicer – Výplň
̶ Hustota - v procentech
̶ Vzory:
Mřížka, Gyroid, Monotónní, …
Zdroj: www.support.ultimaker.com
Obr. 22: Typy výplní v PrusaSlicer
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku36
PrusaSlicer – Obrys a límec
̶ Zvýšení přilnavosti k podložce
̶ RAFT – pokročilá funkce
Obrys (Skirt) Límec (Brim) Raft
Obrys objektu –
ověřuje se přilnavost
(ABS)
Dotýká se objektu –
zvyšuje přilnavost
Samostatná vrstva
pod objektem max.
přilnavost např. ABS
Obr. 23: Typy obrysů a límců v PrusaSlicer
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku37
PrusaSlicer – Podpěry
̶ Pokud jsou pro tisk potřeba
̶ Mezní úhel převisu
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku38
PrusaSlicer – Nastavení filamentu
̶ Každý materiál specifické parametry tisku
̶ Správné nastavení se odrazí ve výsledku tisku
̶ Filament
̶ Cena, teplota, chlazení
̶ ABS a chlazení nejsou kamarádi
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku39
Kalibrace tiskárny
̶ V MENU – Calibration –> First Layer Cal. -> Continue
̶ Možnosti tisku testovacího Pattern
̶ Kalibrace teploty trysky a podložky
̶ Tisk Temperature tower
̶ Profily Zdroj: www.thingiverse.com
Obr. 24: Kalibrační Pattern
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku40
Nasazení filamentu
Vložit filament do otvoru na extruderu
Zvolit typ materiálu a tiskárna si jej sama zavede
Pozor, pokud se nacházel v hlavě jiný typ
materiálu (ABS -> PLA) vyžaduje vyšší teplotu
Dostatečně nechat „protéct“
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku41
Tisk
Nanesení lepidla na podložku (volitelné)
Tisk testovacího pruhu
Tisk první vrstvy je nejdůležitější případně skirt
V průběhu vrstev změna intenzity ventilátoru
Komponenty velmi horké – hrozí popálení
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku42
Troubleshoot
̶ Alfa omega:
̶ Bed level
̶ Správná teplota
̶ Připravená data
https://all3dp.com/1/common-3d-printing-problems-troubleshooting-3d-printer-issues/
https://www.simplify3d.com/support/print-quality-troubleshooting/
Pomoc:
̶ FORUM
̶ YOUTUBE
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku43
Post processing – dokončení
Odebrání z podložky (ohnutí podložky případně špachtle)
Odstranění podpěr
Vyhlazení modelu
Další zpracování (slepení, vybarvení, chemické ošetření,…)
Umytí a utření podložky, odstranění testovacího proužku.
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku44
Údržba
Odstranění zbytků filamentu vč extruderu
Očištění od prachu – vlhčený ubrousek
Závitové tyče namazat vazelínou
Ventilátory – vlasové zbytky filamentu
Dotáhnutí pásů
PFTE trubička
Kontrola kabeláže
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku45
Příslušenství k tiskárně
Vodou
omyvatelné
lepidlo
Kleštičky
Posuvné
měřidlo
Špachtle
A4 Papír
Jehle na
protlačení
ucpané trysky
Kovový
kartáč
Hubka a
utěrka
Kryt na
tiskárnu
WEB
Kamera
Wifi Zásuvka Voltmetr
UPS –
záložní zdroj
Navíc
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku46
Proč byste chtěli mít FDM/FFF tiskárnu
̶ Nejdostupnější technologie
̶ Cenově dostupná tiskárna vč. filamentu
̶ Velká škála filamentů různých druhů (recyklovatelný materiál,
pevný, pružný, odolný, kov,…)
̶ Jednoduchý tisk
̶ Doba tisku
̶ Kvalita
Multimedia ve výuce | Základy 3D tisku47
Literatura
̶ Základy 3D tisku s Josefem Průšou
̶ https://all3dp.com/
̶ https://www.simplify3d.com/support/materials-guide/
̶ https://support.ultimaker.com/hc/en-us/sections/360003548619-
Print-settings
̶ https://all3dp.com/1/common-3d-printing-problems-
troubleshooting-3d-printer-issues/
̶ https://www.simplify3d.com/support/print-quality-troubleshooting/
Děkuji za pozornost
Mgr. Jiří Ledvinka
OIKT PřF MU
ledvinkaj@sci.muni.cz