EuroBlech Murrelektronik

Kvalitní 3D tisk nemůže být levnou záležitostí

Máloco se stalo během krátké doby posledních let takovým hitem jako 3D tisk - dříve výsada průmyslových vývojářů, dnes už technologie dostupná i domácnostem. Jak vidí vývoj v této oblasti člověk z nejpovolanějších, Daniel Adam, jednatel společnosti MCAE Systems, distribuující na českém trhu produkty firmy Stratasys, která představuje špičku v tomto oboru?

 

Jak vypadá segment 3D tisku dnes, co se během uplynulých let změnilo?
Dalo by se říci, že se ceny snižují, ale ceny zůstávají stejné, zlepšují se parametry. Za 20 let se podstatně změnil vývoj. Profesionální tiskárna, která tiskne přípravky ve vysoké přesnosti, se před 15 lety pohybovala v ceně kolem 100 000 eur. Za stejnou cenu dnes ale dodáváme zařízení, které je daleko kvalitnější z hlediska přesnosti, rychlosti tisku – tzn. jeho produktivita je vyšší a tisk je celkově levnější. Do ceny se promítá jednak odpisová hodnota stroje – čím dražší zařízení je, tím stoupá hodinová sazba, ale zase se snižuje čas výroby, takže produktivita těchto strojů vzrůstá. K obecně tradovaným omylům patří, že i malá tiskárna dnes dokáže zázraky. Ale je to hlavně otázka software a přesnosti, obecně se dá říci „technologické zvládnutí celého procesu“ - řízení procesu vnitřním softwarem příslušného zařízení, a jejich technologické vybavení. Protože pokud se pracuje třeba s technoplastem, jako je FDM technologie, tak je materiál v základu hydroskopický. Když není hermeticky uzavřený, nasává vlhkost a tím se chová při tisku zcela jinak – expanduje daleko rychleji, a vzniká disproporce, která narušuje přesnost, kvalitu tisku atd., takže je nutné zabezpečit třeba dodatečné vysušování. V celém procesu nanášení plastu musí být zachována určitá daná teplota, vlhkost vzduchu, postupné chlazení... Pokud je např. chlazení rychlejší, dochází k deformaci modelu. To vše jsou důležité parametry, a pokud je zařízení vybavené tak, aby zaručovalo všechny tyto požadavky, nemůže být levné. Není možné udělat s levným zařízením kvalitní model. Zařízení této v podstatě hobby kategorie, obvykle umožňuje vyrábět jednoduché díly ve tvaru skořepiny, laicky řečeno tvar vázičky nebo hrníčku, které nevyžadují velkou přesnost. Pokud ale máte komplexní díl, který je z oblasti strojírenství, součást prototypu auta nebo je to díl, který má být zabudovaný do průmyslové součástky – je vyžadován kvalitní model pevný, přesný, odolný chemikáliím i změnám teplot. Jsou zde i další parametry, které musí výrobce tiskáren zabezpečit, a to představuje obrovské náklady.

Do vývoje a výroby 3D tiskáren se pustila řada výrobců, kteří v těchto technologiích vidí svou novou šanci, včetně menších firem, které jsou zpravidla citlivé na náklady…
Dnes vyvíjí tyto tiskárny už i jednotlivci, to je dobře, je to aktivita, jež využívá technologie FDM, původem od Scotta Crumpa, zakladatele firmy Stratasys. Po 20 letech byl jeho patent uvolněn a odstartoval boom vývoje těchto 3D tiskáren. Tato aktivita vznikla původně na univerzitách, potom se jí chopili šikovní jednotlivci, a dnes jsou to už společnosti, zpravidla menší, které dokážou do určitých velikostí zabezpečit i kvalitní vývoj. Takto postupovala i firma MakerBot z New Yorku, kterou koupil Stratasys. Jejich tiskárna MakerBot je v podstatě něco, co jsme představili už před 18 lety na veletrhu INVEX v Brně. To, co rozhodlo, byly kvalitnější modely této tiskárny. Je to evoluční proces vrácený zpět, aby začal nový vývoj na základě požadavků trhu - tzn. míří na systém, který by byl levný a dostupný díky novým parametrům. Když se podíváte třeba na vývoj systému MakerBot Replikator, tak před pár lety to byla dřevěná krabice s elektronikou umístěnou venku, skutečně hobby systém. Ale během 2 - 3 let se z něj stalo profesionální zařízení. Pochopili, že klientela není jen veřejnost a nadšenci, ale že mají výborný nástroj pro profesionály v oblasti designu a konstrukce, kteří potřebují mít na stole levnou tiskárnu s přiměřenou kvalitou. Ale primárně se už soustředí právě na kvalitu výstupu, ne na samotnou tiskárnu. Mnozí uživatelé si kupují tiskárny s přáním být vývojářem systému, složí si ji a jsou šťastni, že to pracuje, a že jsou schopni něco vytvořit. Ale tohle už je dávno za námi. Dnes jsme zvyklí v kanceláři, kde je běžná tiskárna na papír, že se nezajímáme o značku, ale potřebujeme hlavně kvalitní výtisk. Když chcete vytisknout fotografie, pořídíte si zařízení, které splňuje nároky pro tyto účely. Jestliže potřebujete přesný model, požadujete zařízení, které je spolehlivé v určité přesnosti, v určité celkové výstupní kvalitě. Tento důležitý požadavek MakerBot pochopil, a vyvinul novou, 5. generaci s již automatizovanými prvky, takže uživatelé se mohou lépe soustředit na tvorbu a konečný design požadovaného výrobku.

Objevily se i nějaké přelomové novinky, nebo netradiční materiály?
Možná překvapivě třeba papír. Dodnes je to nejtradičnější, nejlevnější a nejdostupnější modelovací materiál, takže i v tomto procesu je známý už delší dobu. Byly to technologie jako lepení speciálního papíru, řezání laserem v komoře s inertním plynem, neboli technologie LOM. Ale nedávno přišla irská firma Mcor Technologies s geniálním nápadem použít běžný kancelářský papír, s gramáží 80 - 160 s různou barevností, takže tisky mohou být barevné. Vytvořili kombinaci polygrafického stroje s elektronikou. Jejich systém vytváří modely tím, že na sebe jednotlivé papíry efektivně lepí a vyřezává velice jemným nožem, takže vzniká přirozená tenká vrstva, jak ji známe třeba u FDM technologie. Tato technologie je velmi příznivá také pro vzdělávání - i svým konceptem - papír je nejlevnější modelovací materiál. Ideální pro školy - dokážu si představit takovéto zařízení na základních i středních školách. Dá se říci, že tisk by byl v takovémto případě téměř zadarmo, zatímco pokud je použita tiskárna FDM nebo PLA s plastem jako modelovacím materiálem, tam už jsou vyžadovány určité náklady. Kilo materiálu se pohybuje cca 600 - 1000 Kč, u profesionálních variant je částka vyšší. Při tisku profesionálního modelu by to byl pro školu citelný náklad, pokud ale jde o papír, dá se koupit 500 ks za 60 Kč i s DPH. Navíc lze využít i použitý papír. Je to čistá aditivní technologie, materiál se přidává, jak se vyřezává, ale neubírá, jako to známe třeba u obrábění. Jednotlivé řezy představují jednotlivé vrstvy modelu. Papír je ekologický, lehce likvidovatelný, bezpečný z hlediska zdravotního použití a dává pocit dřevěného modelu. Řekl bych, že pro výtvarné účely je daleko lepší než plast. I pro designéry, sochaře je to přirozený materiál, ačkoli dnes mimo sádry, kovu a dřeva pracují také s plasty, pryskyřicemi apod.
3D tiskárna firmy Mcor je jedinečné zařízení, které dokáže tisknout v barvách s vysokým rozlišením (ICC color map, 1 million+ colors and 5760 x 1440 x 508dpi). Existuje řada systémů tisknoucích v určité paletě barev, rozlišení, ale Mcor dokáže pracovat s plnými barvami. To je pak skvěle využitelné v sochařství, architektuře i technické praxi, kde lze simulovat barvou např. rozložení napětí zatěžované součásti. Nebo to může být změřený díl se znázorněním barevné mapy odchylek přesnosti výroby. Další využití najde tento tisk ve slévárenství - papír se velice dobře spaluje, takže dobře nahradí voskový model při výrobě prototypových odlitků. Papírový model má dobrou rozměrovou stabilitu a oproti vosku nevyžaduje tak opatrné zacházení.

Nabízejí se tedy nové možnosti využití i v oblastech, kde mohou nové technologie nahradit tradiční postupy?
Dnes je nevyhnutelné, aby vývojář ve firmě používal nové 3D technologie. Zvlášť to bylo patrné během nedávné hospodářské krize. Jak oslovit v krátkém čase nového zákazníka? Třeba tím, že používáte efektivní technologická řešení pro rychlou inovaci výrobků. Tzn., že model výrobku je řešen v digitální podobě, pro možnost snadné a rychlé modifikace s využitím 3D skenování a měření a následně i 3D tisku. V případě potřeby je možné v krátkém čase vytvořit z koncepčního modelu digitální model a během několika hodin mít i prototypový model s využitím technologie 3D tisku. Takže kratší čas vývoje a nižší náklady na vývoj pomohly často otevřít dveře do firmy pro vstup nových 3D technologií. Je to nevyhnutelný proces, jsou k tomu nuceni subdodavatelé i jednotlivci. 3D tisk je vlastně i komunikační nástroj. Levnější 3D tiskárny velmi dobře slouží pro rychlé zhotovení koncepčního modelu nebo k rychlému převedení 3D digitálních dat do podoby fyzického modelu pro rychlé zhodnocení dalšího technologického postupu výroby. Mít něco v ruce je klíčové, důležitější, než si prohlížet digitální model v počítači. Příkladem může být návrh a výroba vstřikovací formy. Komplexní informace o dílu je velmi důležitá pro efektivní návrh formy. Tento postup umožňuje podstatné snížení nákladů na vývoj takové formy.
To samé platí i pro výrobce automobilů. Pokud nepodchytí problém hned v začátku výroby a jsou nuceni dělat změny později, při sériové výrobě, jsou to obrovské vynaložené náklady v řádech milionů korun, přičemž může jít o prostou změnu jednoduchého plastového výlisku. To by se nemuselo stát, kdyby byl díl odladěn hned na počátku vývoje prototypu technologií 3D tisku. A to je samozřejmě důvod, proč se vyplatí investovat do technologií 3D tisku a mít takovou 3D tiskárnu, která umožní rychle vyrobit nejen pohledové díly, ale také velmi přesné a dostatečně odolné prototypové díly.
Ale znáte to - firma otevře katalog a primárně kouká, co to stojí, až v druhé řadě na parametry, často stylem „tohle je relativně levné, to nám bude stačit…“

A nestačí? Sám jste uvedl, že 3D tiskárny udělaly v poslední době značný pokrok…
My vůbec neznevažujeme zájem o levnější tiskárny, řádově od 50 000, naopak, to je vynikající zkušenost, aby si každý ověřil, co ta tiskárna dokáže a kde jsou její limity. Často se setkáváme s tím, že lidé přichází rozčarováni z očekávání. Nemají žádnou zkušenost, a ptají se, proč nabízíme zařízení za milion, když je k mání tiskárna na za 50 000, nebo někde četli, že se vyrábí skládací tiskárna za 10 000 Kč, a jak je to možné... Mají podezření, že se je snažíme okrást. To, o co se ale snažíme, je hlavně vysvětlit rozdíly v užití, na co je která tiskárna určená apod. Pokud přijde zákazník, který již má levnou tiskárnu, už o tom obvykle něco ví a pochopí v čem je rozdíl.
V podstatě je to jako když si pořídíte fotoaparát za tisíc nebo za 200 000 korun. V čem je rozdíl? Pokud chci jen zaznamenat událost a záleží jen na dokumentaci, ne na kvalitě, stačí levnější varianta, ale pokud chci vytisknout plakát nebo fotku do časopisu, jde už o něco jiného. Přestože i levný přístroj může mít vysoké rozlišení, a v extrémním případě i více pixelů než profesionální přístroj, ale každá fotka je určená pro jinou aplikaci. Nabízíme proto širokou paletu 3D tiskáren, tzn. i dostupná zařízení pro začínající firmy, designéry a nadšence pro tvorbu ve 3D. To představuje vynikající vstup do problematiky a na základě toho pak zjišťují své skutečné požadavky.

Odkud se rekrutuje majoritní procento vašich zákazníků?
Ponejvíce průmyslové firmy, hlavně automobilky a jejich dodavatelé. Vychází to z tradice u nás, kde je mnoho dodavatelů spolupracujících s německými firmami. Výroba různých přípravků, komponentů, forem a výlisků atd. Tady je velmi dobré mít 3D digitální technologie, 3D skener, který změří daný díl, jestli je v požadované přesnosti, nebo 3D tiskárnu schopnou vyprodukovat funkční prototypový model.
Hlavní potenciál zákazníků převládá z automobilového průmyslu, další jsou dodavatelé elektroniky, oblast architektury, medicíny a také třeba i v umění. A samozřejmě zájem je i z oblasti vzdělávání a vývoje, jsou to vysoké školy, univerzity, technologické instituce při školách zabývající se výzkumem. Tam jsou další místa, kde se podporuje vývoj 3D technologií souběžně se softwarovými aplikacemi, které se doplňují a umožňují těmto institucím spolupracovat s průmyslem, kde leží také obrovský potenciál, zejména pokud jde o vývoj a výzkum.
 

 
Publikováno: 23. 10. 2014 | Počet zobrazení: 1642 článek mě zaujal 277
Zaujal Vás tento článek?
Ano