Dneš­ní díl na­še­ho vol­né­ho se­ri­á­lu vě­no­va­né­ho pro­ble­ma­ti­ce 3D tisku a jeho vy­u­ži­tí ve výuce se po­dí­vá­me na dobře ucho­pi­tel­né téma spo­je­ní 3D mo­de­lů vy­tvá­ře­ných po­mo­cí pa­ra­me­t­ric­ké­ho mo­de­lo­vá­ní se slo­ži­těj­ší­mi pro­jek­ty v ob­las­ti 3D tisku. Po­dí­vá­me se de­tail­ně­ji jak ta­ko­vý pro­jekt po­stup­ně vzni­ká od ná­vr­hu až k vlast­ní re­a­li­za­ci.

Konstrukční návrh řešený jako 3D digitální prototyp

Ve světě tech­nic­ké­ho soft­waru z ob­las­ti PLM ná­stro­jů na­jde­me řadu za­jí­ma­vých a často uni­kát­ních ře­še­ní. Tyto po­stu­py vy­chá­zí běžně z 3D dat vy­tvá­ře­ných s po­mo­cí pa­ra­me­t­ric­ké­ho na­vr­ho­vá­ní. Vý­ho­dou PLM soft­wa­ro­vých ná­stro­jů je je­jich fle­xi­bi­li­ta, a vy­so­ká přes­nost. Model ná­vr­hu tak mů­že­me na po­čí­ta­či vy­la­dit do de­tai­lů. Prak­tic­kým ná­stro­jem při po­u­ži­tí 3D apli­ka­cí je je­jich úzká ná­vaz­nost na zpra­co­vá­ní pr­vot­ní­ho de­sig­nu, prů­mys­lo­vou vi­zu­a­li­za­ci, vir­tu­ál­ní re­a­li­tu, 3D tisk a další me­to­dy, které nám po­sky­tu­jí in­tu­i­tiv­ní a kre­a­tiv­ní pra­cov­ní pro­stře­dí.

3D postupy poskytují výborné nástroje pro tvorbu prvotních návrhů ve spojení s vizualizací a virtuální realitou

Pokud se po­dí­vá­me do ro­di­ny pro­duk­tů Au­to­de­s­ku, exis­tu­je zde pro naše stu­den­ty hned ně­ko­lik za­jí­ma­vých soft­wa­ro­vých ná­stro­jů, které lze vy­u­žít pro tvor­bu pri­már­ní­ho mo­de­lu. Na škole stan­dard­ně vy­u­ží­vá­me Au­to­de­sk In­ven­tor, který mů­že­te velmi dobře do­pl­nit i o ře­še­ní svá­za­ná vý­raz­ně­ji s prů­mys­lo­vým de­sig­nem, na­pří­klad Au­to­de­sk Alias Au­toStu­dio, pří­pad­ně o ře­še­ní pro vol­něj­ší zpra­co­vá­ní mo­de­lů, na­pří­klad Au­to­de­sk Maya. Vý­ho­dou na­sa­ze­ní jed­not­li­vých ná­stro­jů Au­to­de­s­ku je je­jich vý­bor­ná vzá­jem­ná spo­lu­prá­ce na úrov­ni 3D dat. Data lze mezi jed­not­li­vý­mi pro­duk­ty pře­ná­šet často se za­cho­vá­ním vlast­nos­tí 3D mo­de­lu.

Pro konstrukční přípravu projektu je ideální použít 3D digitální prototyp připravený pomocí PLM softwaru a postupů

Pro za­čí­na­jí­cí mladé kon­struk­té­ry a tis­ka­ře je vý­bor­nou vol­bou Au­to­de­sk In­ven­tor, který je v prin­ci­pech jed­ním z prů­mys­lo­vých stan­dar­dů pro 3D na­vr­ho­vá­ní a ob­sa­hu­je ši­ro­kou škálu re­fe­renč­ních po­stu­pů pro zpra­co­vá­ní di­gi­tál­ní­ho pro­to­ty­pu.

Strategie tvorby projektu v sestavě

Pokud chce­me při­pra­vit pro­jekt pro vý­ro­bu po­mo­cí 3D tisku, mu­sí­me zvá­žit vždy ma­te­ri­á­lo­vé vlast­nos­ti, ve­li­kost a přes­nost vy­rá­bě­ných sou­čás­tí, pří­pad­ně vhod­né po­stu­py zá­vis­lé na po­u­ži­té 3D tis­kár­ně. Zde se bude jed­nat nej­čas­tě­ji o FDM tis­kár­nu pra­cu­jí­cí s přes­nos­tí cca na 0,2 až 0,1 mm. Z hle­dis­ka ma­te­ri­á­lů po­u­ži­je­me buď pevné plas­ty (PET-G, PLA) nebo fle­xi­bil­ní (TPU). Oba typy ma­te­ri­á­lů jsou na FDM tis­kár­ně dobře zpra­co­va­tel­né a při do­dr­že­ní zá­klad­ních po­stu­pů na dobře se­ří­ze­né 3D tis­kár­ně je tisk oprav­du sta­bil­ní a bez­pro­blé­mo­vý. Jen pro do­pl­ně­ní. Při psaní se­ri­á­lu je po­u­ži­to pro vý­ro­bu sou­čás­tí pře­váž­ně le­ti­té­ho mo­de­lu Prusa MK3S ve stan­dard­ní kon­fi­gu­ra­ci s nej­no­věj­ší verzí fir­m­waru.

Koncept sestavy může být připravován ve spojení s 3D tiskem

Za efek­tiv­ní pří­stup kon­struk­ce a ná­sled­né vý­ro­by lze po­va­žo­vat práci s ro­ze­bi­ra­tel­ný­mi se­sta­va­mi slo­že­ný­mi z vět­ší­ho množ­ství jed­no­duš­ších sou­čás­tí. Takto re­a­li­zo­va­ný model se snad­ně­ji opra­vu­je a jed­not­li­vé díly se rych­le­ji vy­rá­bí. Sou­čás­ti není moc vhod­né lepit. I na menší tis­kár­ně lze díky těmto po­stu­pům vy­ro­bit až pře­kva­pi­vě velký model. Dobře kon­strukč­ně při­pra­ve­ný model je zá­kla­dem úspěš­né­ho 3D tisku. Je dobré upus­tit od vel­kých kon­strukč­ních bloků, které se tisk­nou i ně­ko­lik dní a je­jich pří­pad­ná vý­mě­na je ná­klad­ná.

Strategicky připravená sestava modelu je základem úspěšného 3D tisku

Pro snad­nou mon­táž sou­čás­tí v se­sta­vě mů­že­me po­u­žít kromě šroub­ků a le­pe­ní různé typy zámků, čepů a klipů. Je vždy dobré pa­ma­to­vat také na smě­ro­vou pev­nost sou­čás­tí vy­rá­bě­ných po­mo­cí FDM 3D tisku. Klipy pras­ka­jí v ro­vi­nách vrs­tev, kde je pev­nost ovliv­ně­na jak ne­správ­ným na­sta­ve­ním tisku, tak pří­pad­nou vyšší vlh­kos­tí fi­la­men­tu. Pára vzni­ka­jí­cí při tisku do­ká­že na­ru­šit pev­nost sou­drž­nos­ti vrs­tev.

Ukázka konstrukce montážních čepů pro instalaci dveří a oken

Se­sta­vy se sou­část­mi ze dvou typů ma­te­ri­á­lů kon­stru­u­je­me s ohle­dem na je­jich ma­te­ri­á­lo­vé vlast­nos­ti. Běžně mu­sí­me zo­hled­nit tis­ko­vá na­sta­ve­ní. U námi po­u­ži­té kom­bi­na­ce PET-G a TPU je pří­pra­va se­sta­vy vcel­ku bez spe­ci­ál­ních po­ža­dav­ků na model. Mu­sí­me mít ovšem vždy na pa­mě­ti až ex­trém­ní při­l­na­vost TPU ma­te­ri­á­lu k tis­ko­vé pod­lož­ce. Sou­čás­ti z TPU lze při je­jich uvol­ňo­vání snad­no roz­trh­nout. Je také dobré zdů­raz­nit, že TPU není guma s vy­so­kou při­lna­vos­tí k po­vrchu. U RC mo­de­lů se proto hodí více na ko­leč­ka pro hrub­ší as­fal­to­vý po­vrch než pro hlad­kou dlaž­bu, kde oprav­du klou­že.

Kombinace PET-G pro disky kol a TPU pro pneumatiky

3D tisk je vý­bor­ným po­moc­ní­kem pro pří­pra­vu a vý­ro­bu drob­něj­ších sou­čás­tí pro uchy­ce­ní vnitř­ní elek­tro­ni­ky, vy­pí­na­čů, ko­nek­to­rů apod. Po­mo­cí 3D tisku lze na­vrh­nout „vy­chy­ta­ný“ cable ma­nage­ment stej­ně dobře jako vy­ro­bit dobře vy­pa­da­jí­cí osvět­le­ní mo­de­lu. Fan­ta­zii a kon­struk­č­ním ex­pe­ri­men­tům se meze oprav­du ne­kla­dou.

V dalším kroku návrhu můžeme přistoupit k integraci elektroniky s vysokým podílem 3D tisku pro uchycení a konstrukční prvky

V této chví­li máme kon­struk­ci se­sta­vy a její vý­ro­bu ho­to­vu. Více za­jí­ma­vých pro­jek­tů spo­je­ných s 3D tis­kem a nejen s ním, mů­že­te najít na strán­kách naší školy www.spszr.cz.