Jak poznat šperkařskou 3D tiskárnu pro detailní voskové modely

Výběr šperkařské 3D tiskárny nelze založit pouze na rozlišení uvedeném v katalogu. Důležitý je především výsledek: zda vytištěný model odpovídá CAD návrhu, zachovává jemné detaily a lze jej bez problémů použít při odlévání.

Profesionální posouzení by proto mělo zahrnovat nejen technické parametry stroje, ale také reálné testovací výtisky, opakovatelnost výroby, vlastnosti materiálu, odstranění podpor a kvalitu výsledného kovového odlitku.

Začněte požadavky konkrétního šperku

Ještě před porovnáváním tiskáren je potřeba určit, jaké modely má zařízení vyrábět. Jiné požadavky bude mít dílna tisknoucí jednoduché prsteny a jiné výrobce jemných filigránových konstrukcí, mikroskopických textur nebo přesných lůžek pro kameny.

Mezi důležité otázky patří:

• Jaké jsou nejmenší běžně používané detaily?
• Jak tenké stěny a krapny musí tiskárna vytvářet?
• Jakou rozměrovou toleranci vyžaduje fasování kamenů?
• Kolik modelů se bude tisknout současně?
• Jaký měsíční objem výroby se očekává?
• Budou se tisknout jednotlivé zakázky, nebo opakované série?
• Jaký proces odlévání a licí hmota se používají?

Teprve podle těchto požadavků lze určit, zda konkrétní tiskárna odpovídá skutečnému provozu.

Jak hodnotit kvalitu voskového modelu

Kvalitní voskový model nemusí pouze vizuálně připomínat CAD návrh. Musí zachovat rozměry a detaily, vydržet manipulaci a správně se chovat při zaformování a vypalování.

Kvalita a rovnoměrnost povrchu

Na zakřivených a šikmých plochách sledujte viditelnost jednotlivých vrstev, zvlnění a další povrchové artefakty. Povrch by měl být rovnoměrný bez pravidelných pruhů, propadů nebo výrazných schodů.

Příliš výrazné nerovnosti se mohou přenést do kovového odlitku a zvýšit množství broušení a leštění. Tím se prodlužuje dokončování a u jemných detailů hrozí změna jejich tvaru.

Povrch neposuzujte pouze pouhým okem. Pro kontrolu jemných struktur je vhodná lupa nebo mikroskop.

Rozměrová přesnost

Vytištěný model je potřeba porovnat s původním CAD souborem. Změřte celkové rozměry i důležitá funkční místa, například:

• průměr a profil prstenu,
• šířku a hloubku lůžka kamene,
• tloušťku stěn,
• rozměry krapen,
• průměry otvorů,
• vzdálenosti mezi opakujícími se prvky.

Deklarované rozlišení tiskárny není totéž co skutečná rozměrová přesnost. Výsledek ovlivňuje mechanika stroje, materiál, orientace modelu, teplota, zpracování tiskových dat i následné odstranění podpor.

Reprodukce jemných detailů

Testovací model by měl obsahovat stejné prvky, které se objevují v reálné výrobě. Vhodné jsou drobné nápisy, rytiny, jemné textury, malé otvory, ostré hrany a úzké mezery.

Při kontrole se zaměřte na to, zda:

• zůstávají malé otvory otevřené,
• se jemné linie neslévají,
• jsou hrany zřetelné,
• se neztrácejí mělké rytiny,
• jsou symetrické prvky skutečně souměrné,
• odpovídají lůžka a krapny navrženým rozměrům.

Stabilita tisku v ose Z

Vysoké nebo protáhlé modely mohou odhalit nepravidelný pohyb v ose Z. Pro kontrolu se používají schodovité modely, svislé stěny a prvky s různou výškou.

Na výsledku sledujte pravidelné vodorovné pruhy, zvlnění, posunutí vrstev a deformace. Hrany jednotlivých stupňů by měly být jasně definované a opakovat se ve správných rozestupech.

Tenké stěny a složité geometrie

Šperkařské modely často kombinují tenké stěny, dutiny, převisy, ostré hrany a plynulé zaoblení. Tiskárna musí tyto prvky vytvořit bez zalití otvorů, deformace stěn nebo ztráty detailu.

Důležitá je také kvalita automaticky vytvářených podpor. Podpůrný materiál musí model během tisku stabilizovat, ale současně jej musí být možné odstranit bez poškození povrchu a jemných částí.

Proč nestačí sledovat pouze DPI

DPI vyjadřuje počet bodů na palec, ale jeho význam závisí na konkrétní technologii. U tryskání materiálu může popisovat hustotu nanášených kapek, zatímco u DLP tiskárny se přesnost v rovině XY obvykle popisuje velikostí promítaného pixelu.

Dvě tiskárny se stejnou nebo podobnou hodnotou rozlišení proto nemusí vytvářet stejně přesné modely.

Výslednou kvalitu ovlivňuje například:

• skutečná velikost a tvar nanášeného bodu nebo pixelu,
• kalibrace tiskového systému,
• přesnost pohybových os,
• vlastnosti materiálu,
• teplotní stabilita,
• zpracování dat v tiskovém softwaru,
• rozmístění modelů na podložce,
• způsob odstranění podpor.

Rozlišení je užitečný orientační údaj, ale musí být ověřené na reálném výtisku.

Jak hodnotit výšku vrstvy

Menší výška vrstvy může zlepšit povrch šikmých a zakřivených ploch. Sama o sobě ale nezaručuje vyšší přesnost ani lepší vzhled.

Při nestabilním pohybu osy Z může tiskárna vytvářet nepravidelné vrstvy i při velmi malé nominální výšce. Naopak dobře kalibrovaný systém může při vhodně zvolené orientaci vytvořit kvalitní povrch i s vyšší vrstvou.

Výšku vrstvy je proto potřeba posuzovat společně s rovnoměrností povrchu, přesností modelu a dobou tisku.

Opakovatelnost je důležitější než jeden povedený model

Jeden kvalitní vzorek ještě nepotvrzuje, že tiskárna zvládne pravidelnou výrobu. Profesionální provoz vyžaduje, aby stejné tiskové zadání přinášelo srovnatelné výsledky opakovaně.

Pro ověření opakovatelnosti vytiskněte několik kopií stejného modelu:

• v rámci jedné tiskové úlohy,
• na různých místech stavební podložky,
• v několika samostatných tiskových úlohách,
• po delší době provozu tiskárny.

Jednotlivé vzorky změřte a porovnejte. Sledujte také četnost neúspěšných tisků, množství odpadu a čas potřebný k čištění a odstranění podpor.

Model je potřeba vyzkoušet také při odlévání

Voskový model je pouze mezistupněm výroby. Definitivní posouzení proto končí až kontrolou kovového odlitku.

Při testovacím odlévání sledujte:

• chování modelu při manipulaci a sestavení licího stromku,
• kvalitu zaformování,
• průběh odstranění materiálu při vypalování,
• množství zbytků ve formě,
• úplnost odlití jemných částí,
• kvalitu povrchu kovu,
• rozměrové změny po odlití,
• množství potřebných oprav a dokončování.

Kvalita výsledku závisí také na licí hmotě, vypalovacím cyklu, konstrukci vtokové soustavy a samotném procesu odlévání. Tiskárnu proto není možné hodnotit zcela odděleně od navazující technologie.

Jak správně provést testovací tisk

Nejpřesnější hodnocení získáte na vlastních datech. Obecný vzorek od výrobce může ukázat kvalitu povrchu, ale nemusí odpovídat typickým výrobkům vaší dílny.

Pro test vyberte několik reprezentativních modelů:

• běžný výrobek, který tisknete nejčastěji,
• model s jemnými detaily a rytinami,
• díl s přesným lůžkem pro kámen,
• model s tenkými stěnami nebo krapnami,
• složitý díl s dutinami a převisy.

Před tiskem si stanovte rozměry a prvky, které budete kontrolovat. Po odstranění podpor model prohlédněte, změřte a následně alespoň jeden vzorek odlijte.

Vosková tiskárna, nebo tisk z vypalitelné pryskyřice?

Pro šperkařské odlévání lze použít specializovaný voskový tisk i DLP nebo SLA tiskárnu s vypalitelnou pryskyřicí. Ani jedna technologie není automaticky nejlepší pro každý provoz.

Voskový MJP tisk může nabídnout výhodu při pravidelné výrobě většího množství modelů, automatickém vytváření rozpustných podpor a zavedeném procesu ztraceného vosku.

Tisk z vypalitelné pryskyřice může být dostupnější pro menší dílny, kusovou výrobu a prototypování. Výsledek však výrazně závisí na vlastnostech pryskyřice, mytí, následném vytvrzení a správně nastaveném vypalovacím cyklu.

Rozhodnutí by mělo vycházet z reálných testů, objemu výroby a celkových provozních nákladů.

Další kritéria při výběru tiskárny

Kvalita modelu je zásadní, ale pro každodenní provoz je potřeba posoudit také:

• velikost stavebního prostoru,
• skutečnou výrobní kapacitu,
• dobu jedné tiskové úlohy,
• spotřebu modelovacího a podpůrného materiálu,
• čas potřebný k následnému zpracování,
• jednoduchost ovládání softwaru,
• požadavky na pracoviště,
• dostupnost materiálů a náhradních dílů,
• délku záruky,
• dostupnost servisu a technické podpory,
• zaškolení obsluhy,
• celkové náklady na jeden hotový model.

Levnější tisk tiskárna nemusí znamenat levnější výrobu, pokud má vysokou spotřebu materiálu, časté neúspěšné tisky nebo vyžaduje mnoho ruční práce.

Kontrolní seznam před pořízením tiskárny

Před konečným rozhodnutím si ověřte:

• Odpovídají vytištěné rozměry CAD modelu?
• Zůstávají čitelné jemné rytiny a mikrotexty?
• Jsou otvory, lůžka kamenů a krapny správně vytvořené?
• Je povrch rovnoměrný i na šikmých a zakřivených plochách?
• Lze podpůrný materiál odstranit bez poškození?
• Opakuje tiskárna stejnou kvalitu napříč podložkou?
• Jsou výsledky konzistentní při opakovaných úlohách?
• Chová se materiál správně při vypalování?
• Jak vypadá výsledný kovový odlitek?
• Kolik času a materiálu spotřebuje celý pracovní postup?
• Je v České republice dostupný servis a technická podpora?

Nejdůležitější je vlastní testovací model

Technické parametry pomáhají vytvořit první výběr, ale o vhodnosti šperkařské 3D tiskárny rozhoduje až reálný výrobek.

Nejspolehlivější je nechat vytisknout vlastní model, zkontrolovat jeho rozměry a detaily a následně jej otestovat při běžném procesu odlévání. Tím lze ověřit nejen kvalitu tiskárny, ale také vhodnost celého pracovního postupu pro konkrétní výrobu.

Advantage-FL může pomoci s výběrem vhodné technologie a přípravou testovacího tisku podle vlastního šperkařského modelu.