Je to neuvěřitelné, ale o předchůdkyni 3D tiskárny, kterou chceme v tomto článku představit, jsme psali už v roce 2009 (článek najdete zde). Byla jí tiskárna Solidscape T76 a jejího výrobce mezi tím koupila firma Stratasys, vystupuje ovšem nadále pod jménem Solidscape. Na první pohled se změnil design a pojmenování tiskárny na 3Z. Odpadl externí dotykový monitor, kterým se stroj ovládal, vše je integrováno do vestavěného displeje. Také spousta věcí, které před startem dělal operátor, typu bubliny do trysek apod., si tiskárna dělá sama. Je tedy více uživatelsky přívětivá než ta předchozí.
Změna podoby tiskového materiálu
V dřívější verzi se do zásobníků v tiskárně sypal materiál v podobě granulátu. Nyní se dodává ve formě tyček. Aby uživatel nemohl zaměnit stavební a podpůrný materiál, je jedna tyčka šestihranná a druhá kulatá, přičemž zásobníkové otvory tyčkám tvarem odpovídají. Doplnit spotřební materiál by tak zvládl i cvičený šimpanz.
Protože tiskovým výstupem tiskáren 3Z jsou voskové modely, které slouží k vytvoření formy pro lití do ztraceného vosku, je samozřejmě jedno, jaké barvy jsou použité vosky. Jde jen o to, aby byl rozeznatelný stavební a podpůrný materiál.
Výhodou oproti předchozí verzi je, že při přidávání materiálu se nemusí na nic čekat. U T76 se muselo čekat, až se granulát rozpustí a až teplota znovu vystoupá na provozní hodnotu. U této verze je teplota pořád stejná. Materiál se vloží do předzásobníku a postupně se odtavuje, takže se dá tisknout bez nějakého zdržení. Jde o výrazný krok vpřed.
Příprava dat
Je úplně stejná jako u T76, pouze software se místo ModelWorks jmenuje 3ZWorks, má jiné logo, ale principiálně funguje stále stejně. Když se data připraví, generuje se soubor s příponou podle typu stroje, který obsahuje veškeré informace nutné pro tiskovou úlohu. Nyní vše probíhá tak, že se vezme USB flash paměť s daty a vsune se zezadu do vstupního portu. Stroj pozná, že zde má připravený soubor, sám si ho přesune na vlastní flashdisk a bere ho jako připravenou tiskovou úlohu. Nemusí se nic ručně kopírovat.
Je možné i přímé propojení s počítačem, ale není nezbytné. Novinkou je možnost bezdrátového propojení pomocí WiFi, dříve bylo možné pouze prostřednictvím USB kabelu nebo počítačové sítě.
Stavební prostor
Velikost stavebního prostoru je u modelů 3Z Pro a 3Z Max 150×150×100 mm. Existuje také levnější model 3Z Studio, se stejnou přesností, ale s pomalejším vytvářením tiskového modelu. Je vhodná pro menší šperkařské dílny s produkcí 3 až 5 modelů za týden. Zde je stavební prostor pouze 150×150×50 mm. Pro šperkaře by tato výška měla bohatě stačit. Dalo by se možná namítnout, že pak nebude možné vytisknout například nějaký náramek. Z praxe ale vyplývá, že málokdy je náramek širší než 40 mm.
Vylepšená konstrukce
Jak už bylo zmíněno na začátku, bylo vylepšeno doplňování vzduchové bubliny do piezotrysky. Dříve se tato bublina, která funguje v piezotrysce jako tlumič rázu, doplňovala injekční stříkačkou. Nyní tryska najede automaticky na patřičné doplňovací místo, kde si sundá čepičku, natáhne odměřené množství vzduchu, vrátí čepičku a operace je skončena bez jakéhokoliv zásahu obsluhy. Díky tomu mají nyní hlavy markantně delší životnost, protože stroj, na rozdíl od obsluhy, na tento úkon nikdy nezapomene.
Kalibrace hmotnostní i offsetová (sesouhlasení virtuálních os trysek – jsou vedle sebe a vytištěné soustředné kružnice musí být opravdu soustředné) je opět provedeno prostřednictvím papírové pásky a kapacitního senzoru. Objemová kalibrace probíhá pomocí nastříkání „čipsů" s voskem. Přes kapacitní odpor systém spočítá hmotnost a dostane hmotnost stříkaného materiálu do správné korelace s napětím na piezotrysce. To vše nejpozději na třetí iteraci. U pásky už není optický senzor, který byl poněkud háklivý na seřizování, a byl nahrazen kamerou. Kamera si, stejně jako u předchozího systému, kontroluje čárky po každé vrstvě. Pokud čárka je, považuje vrstvu za dobrou, když ne, vrstva se odfrézuje a tisk se opakuje. Kamera dokáže číst i čárový kód, kdy deska, na které se staví model, je označena čárovým kódem. Pokud uživatel má několik desek, může desku s hotovým tiskem vyjmout z tiskárny a model odtavovat, při potřebě zahájit okamžitě další tisk se do tiskárny vloží další deska, kamera si načte kód a automaticky nastaví výšku pracovní desky v ose Z tak, jako by se dříve použila funkce Last used plate. Udělá se to samé, srovná se a může začít nový tisk.
Když se dává úplně nová deska, musí se nejprve srovnat do co nejlepší roviny. Dříve se na desce udělaly tužkou křížky a frézovalo se tak dlouho, až je nebylo vidět – pak byla ideálně rovná. Nyní si křížky na desku udělá stroj voskem, má na to proceduru, a frézuje tak dlouho, až kamerou křížky nevidí.
Většina uživatelů ovšem vydrží s jednou dodávanou deskou, další se dají dokoupit.
Vylepšení prodlužují životnost
Pracovní prostor tiskárny je nyní velmi elegantně vyřešen, není jako dříve problém s vedením kabelů k fréze a i ta samotná má pěkné zakrytované kompaktní řešení. Odsávání odfrézovaného materiálu je řešeno stejně jako u T76 – přídavným vysavačem se spínací skříňkou. Původně se mohlo stát, že uživatel zapomněl u vysavače vyměnit sáček a vysavač proto „odešel". Nyní je zde podtlakové čidlo, a pokud vysavač nemá dostatečný výkon, tisková úloha se přeruší.
V konstrukci tiskárny došlo také ke konstrukčnímu zjednodušení – místo dvou ohřívačů tanků je zde jen jeden, stejně jako kompresor, a díky tomu došlo ke značnému zmenšení této části, která je za zadním krytem tiskárny.
Kvalitativní krok nastal také v tom, že u těchto strojů se dá tisknout ještě o jeden stupeň tenčí vrstva, což znamená, že nezačínáme na 12,5 mikronu, ale 6,5 mikronu. To je pro extrémní fajnšmekry, ne pro normální lidi a už vůbec ne pro šperkaře, pro které je tato přesnost zbytečná. Ale většina modelářů to určitě ocení.
Tiskové hlavy
V okamžiku, kdy dochází ke konci životnosti hlavy, je to signalizováno zvýšenou chybovostí při tvorbě vrstev a tím zvýšeným počtem frézování. V takovém okamžiku je potřeba hlavu vyměnit. Výměna je jednoduchá, v menu se zvolí výměna hlavy, systém si přes v hlavě integrovaný čip hlavu načte do systému a může se pokračovat v tisku. Při příslušné péči o stroj je životnost takové hlavy i více jak 5000 tiskových hodin, jak dokazují zkušenosti zatím převážně zahraničních uživatelů.
U minulé verze považoval výrobce za minimum 1000 hodin, průměr 2500 hodin a hlavu bylo potřeba vyměnit obyčejně po 3000 hodinách. Cena nové hlavy je cca 1000 dolarů, takže provozní náklady se takto slušně redukovaly.
Ovládání a údržba tiskárny
Je vidět, že při vývoji tohoto stroje byla snaha eliminovat vliv obsluhy, protože tu byl vždy dostatek prostoru ke zjednodušování, což vedlo k poruchovosti. Hardware s patřičným obslužným softwarem si nic nezjednodušuje, dělá vše stále stejně.
Malý vestavěný displej je dotykový, s dostatečně velkými ikonami pro ovládání prsty. Ze základní nabídky se dá dostat do všech podrobností i servisních nastavení. Jednoduše se například dají zjistit teploty na exponovaných místech. Všechny úkony jsou zastoupeny srozumitelnými ikonami s popiskami.
Protože senzor na odsávání v podstatě odstranil možnost většího zaprášení vnitřního prostoru odfrézovávaným materiálem, není většinou ani nutno čistit objektiv kamery. V servisním menu je pak možné zjistit, co kamera vidí. Operačním systémem, na kterém běží tiskárna, jsou velmi ořezaná Windows CE.
Při instalaci a následném školení je pro seznámení s obsluhou stroje tištěn vyzkoušený a odladěný model. Je to proto, že modely vytvořené zákazníkem nemusí být bez chyby (například chyba spojitosti) a při demonstraci správného chodu by mohlo dojít ke zbytečným nedorozuměním mezi prodejcem a zákazníkem.
Hotový výtisk se stejně jako u předchozí verze tiskárny vkládá do roztoku, který rozpustí podpůrný vosk. Vosk používaný v této tiskárně také prošel vývojem, takže jeho mechanické vlastnosti jsou opět o něco lepší. Dají se tak do sádry zaformovat i velmi jemné a titěrné modely, aniž by došlo k jejich zborcení. Stejně tak dobře se modely dají použít pro tvorbu silikonové formy a bezpečně je vyjmout.
Závěrečné hodnocení
Modely 3Z se vyrábějí už zhruba rok a mají odladěny veškeré „dětské nemoci" prvních sérií výrobků. K uvedení do provozu připravené tiskárny s tiskovou deskou stačí vsunout do USB slotu paměťové médium s tiskovou úlohou, počkat, až si tiskárna úlohu nahraje, stisknout na displeji tlačítko Start a o víc se nestarat. To uživatelé opravdu oceňují. Největším pokrokem je odstranění nutnosti přidávání vzduchové bubliny a také způsob přidávání vosku, kdy u staršího systému byli uživatelé schopni zásobník přeplnit a díky tomu zaneřádit celý vnitřek tiskárny. K delší životnosti bude přispívat i nový způsob vedení kabelu k fréze i zásobovacích vedení vosků pro tiskové hlavy. Příjemný je způsob otvírání krytu pomocí dvou plynových vzpěr, k bezpečnosti uživatelů přispívá skutečnost, že tlačítko odjištění krytu znamená také zastavení stroje a možnost provedení bezpečného zásahu.
Technik možná neocení nové tvary této tiskárny, ale šperkaři, kteří jsou více umělecky zaměřeni, oceňují i design stroje.
Tiskárna 3Z Pro stojí 47 000 dolarů, v ceně je tiskárna, materiál, software, dovoz na místo, instalace a dvoudenní školení. Menší sestra – 3Z Studio – je za 26 tisíc dolarů. Ceny pro jistotu uvádíme v dolarech, protože ta se moc nemění. Přepočítat si cenu na koruny podle aktuálního kurzu ČNB snad zvládne každý.
Tiskárnu redakci představila na svém brněnském pracovišti společnost BIBUS.