Uvod u 3D ispis

Predmet koji nastaje sloj po sloj

3D ispis je skupni naziv za postupke u kojima predmet nastaje dodavanjem materijala u tankim slojevima, prema podacima iz računalnog modela. Uređaj ne zna kakav oblik izrađuje; on samo ponavlja isti zadatak stotinama puta — nanese jedan vodoravni presjek predmeta, podigne se za debljinu sloja i nanese sljedeći. Presjeci nastaju u programu koji trodimenzionalni model reže vodoravnim ravninama na jednakim razmacima. Zbog toga se cijeli postupak često opisuje kao pretvaranje prostornog oblika u niz ravninskih zadataka.

Iz toga slijedi prva važna posljedica: složenost oblika gotovo ne utječe na cijenu izrade. Predmet sa sto provrta i predmet bez ijednog provrta ispisuju se istim uređajem, istim alatom i uz približno isto vrijeme ako im je volumen jednak. Kod obrade odvajanjem svaka bi dodatna značajka tražila novi alat, novo stezanje ili novi prolaz. Kod ispisa se plaća volumen i visina, a ne broj značajki.

Druga posljedica jest da predmet ima unutarnju građu koju je moguće birati. Stijenke se ispisuju punom linijom, a unutrašnjost rijetkom ispunom, pa predmet može biti znatno lakši od punog komada uz vrlo malen gubitak krutosti. Volumen pune stijenke modela N-14 nosač senzora iznosi 14,8 cm³, a uz uobičajene postavke ispisa stvarno se utroši oko 6,2 cm³ materijala. Razlika nije pogreška nego posljedica odluke o ispuni.

Tri načina da se dobije oblik

Proizvodni postupci tradicionalno se dijele prema tome što se s materijalom događa. Kod obrade odvajanjem čestica polazi se od pripremka većeg od predmeta i uklanja se višak: tokarenjem, glodanjem, bušenjem, brušenjem. Kod oblikovanja materijal zadržava masu, a mijenja oblik — lijevanjem u kalup, prešanjem, savijanjem, injekcijskim prešanjem. Kod aditivnih postupaka materijal se dodaje, pa masa predmeta raste tijekom izrade.

Podjela nije stroga granica nego opis težišta. U stvarnoj proizvodnji postupci se nadopunjuju: ispisani predmet često se naknadno obrađuje odvajanjem na mjestima gdje je potrebna veća točnost, a ispisani model može poslužiti kao uzorak za izradu kalupa. Zato se aditivne tehnologije ne uvode kao zamjena za postojeću proizvodnju nego kao njezina dopuna.

Od modela do predmeta

Put od zamisli do predmeta uvijek prolazi kroz iste postaje. Najprije nastaje trodimenzionalni model u programu za modeliranje ili se preuzima gotov model. Model se izvozi u format koji opisuje samo oblik, najčešće STL. Zatim se u sliceru zadaju uvjeti ispisa — visina sloja, broj obodnih linija, udio ispune, temperature i brzine — i program izračuna putanje koje mlaznica mora proći u svakom sloju. Rezultat je G-kod, tekstna datoteka s nizom naredbi.

Datoteka se prenosi na printer memorijskom karticom, kabelom ili mrežom. Printer zagrije mlaznicu i podlogu, nanese prvi sloj i dalje samo ponavlja postupak dok ne dođe do vrha predmeta. Nakon hlađenja predmet se skida s podloge, uklanjaju se potpore i obavlja se naknadna obrada ako je potrebna. Na kraju se provjeravaju mjere jer se dio odstupanja vidi tek na gotovom komadu.

Ovaj se lanac u modulu razlaže postupno. Ovdje je važno zapamtiti da nijedan korak nije neobavezan i da se pogreška učinjena rano gotovo uvijek pojavi kasno. Model s neispravnom mrežom neće se ispravno izrezati, a loše odabrana orijentacija pokazat će se tek kada predmet pukne po sloju.

Gdje se 3D ispis danas koristi

Prvo i još uvijek najčešće područje je izrada prototipova. Model koji se drži u ruci otkriva pogreške koje se na zaslonu ne vide: neugodan hvat, preusku zračnost, nedostupan vijak. Budući da ispis ne traži alat, izmjena se može provjeriti isti dan. Drugo veliko područje su naprave, stezaljke i pomagala u proizvodnji, koja se izrađuju u jednom ili dva komada i mijenjaju čim se promijeni proizvod.

Uz to se ispis koristi za rezervne dijelove kojih više nema na tržištu, za medicinske modele i pomagala izrađena prema mjeri pacijenta, za arhitektonske makete i za nastavna pomagala. U nekim se granama ispisuju i konačni dijelovi: dijelovi zrakoplova od metala, umetci za kalupe s unutarnjim kanalima za hlađenje, zubarske udlage. Zajedničko im je da se izrađuju u malim serijama ili su prilagođeni pojedinom slučaju.

Što 3D ispis ne rješava

Aditivne tehnologije nisu univerzalno rješenje. Predmet nastao slaganjem slojeva nije jednako čvrst u svim smjerovima: veza između dvaju slojeva slabija je od veze unutar sloja, pa se lom najčešće dogodi upravo po sloju. Površina nosi tragove slojeva i rijetko doseže kvalitetu obrađene plohe. Točnost je ograničena promjerom mlaznice, skupljanjem materijala i toplinskim deformacijama.

Uz to, vrijeme ispisa raste s volumenom i visinom predmeta, pa velike serije brzo postaju neisplative u odnosu na postupke s alatom. Izbor materijala uži je nego u klasičnoj proizvodnji, a svojstva ispisanog komada u pravilu su nešto slabija od svojstava istog materijala dobivenog injekcijskim prešanjem. Sve to ne umanjuje vrijednost postupka, ali određuje gdje ga ima smisla primijeniti.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.