Rozlišení není při WaxJet 3D tisku všechno

Při výběru voskové 3D tiskárny patří rozlišení mezi první sledované parametry. Vysoké hodnoty DPI a malá výška vrstvy vypadají ve specifikaci přesvědčivě, samy o sobě však nezaručují hladký povrch, správné rozměry ani spolehlivou reprodukci jemných detailů.

Kvalitní voskový model je výsledkem souhry celé tiskové technologie. Vedle rozlišení záleží na kalibraci zařízení, vlastnostech vosku, stabilitě teploty, konstrukci podpor, orientaci modelu i pravidelné údržbě.

Co rozlišení skutečně popisuje

Rozlišení určuje, s jak jemnými kroky může tiskový systém teoreticky pracovat. U WaxJet tiskáren se nejčastěji setkáme s hodnotami DPI v rovině XY a s výškou vrstvy v ose Z.

Vyšší rozlišení vytváří předpoklad pro zachování menších detailů, nelze z něj však samostatně určit:

• skutečnou rozměrovou přesnost modelu,
• hladkost povrchu,
• ostrost hran,
• stabilitu jednotlivých vrstev,
• opakovatelnost mezi tiskovými úlohami,
• kvalitu modelu po odstranění podpor,
• použitelnost modelu pro odlévání.

Tiskárna může mít vysokou nominální hodnotu DPI a přesto vytvářet modely s nepravidelným povrchem nebo rozměrovou odchylkou. Stejně tak může zařízení s nižším nominálním rozlišením poskytovat stabilnější výsledky díky lépe řízenému procesu.

Rozlišení, přesnost a opakovatelnost nejsou totéž

Tyto tři pojmy spolu souvisejí, ale každý popisuje jinou vlastnost zařízení.

Rozlišení

Rozlišení vyjadřuje nejmenší teoretický krok, se kterým může tiskový systém pracovat. Neříká automaticky, zda bude každý vytvořený bod umístěn přesně tam, kde má být.

Rozměrová přesnost

Rozměrová přesnost ukazuje, nakolik skutečný model odpovídá rozměrům původních CAD dat. U šperků je zásadní například pro lůžka kamenů, otvory, krapny, tloušťku stěn a spojované součásti.

Opakovatelnost

Opakovatelnost určuje, zda tiskárna dokáže stejný model vyrábět opakovaně se srovnatelnými rozměry a kvalitou povrchu.

Pro sériovou výrobu může být opakovatelnost důležitější než jeden mimořádně povedený demonstrační výtisk.

Tisková hlava a vytváření voskových kapek

WaxJet tiskárna vytváří model postupným nanášením velmi malých kapek modelového a podpůrného vosku. Jejich velikost, tvar a umístění ovlivňují výsledný povrch i ostrost detailů.

Stabilita nanášení závisí na několika faktorech:

• správné funkci tiskových hlav,
• provozní teplotě materiálu,
• stabilní viskozitě vosku,
• čistotě materiálové cesty,
• správném zarovnání jednotlivých tiskových hlav,
• pravidelném čištění podle pokynů výrobce.

Částečně omezená tryska nebo nesprávné zarovnání hlav může vytvořit pruhy, chybějící části vrstvy nebo zdvojené hrany. Vyšší nominální rozlišení takovou provozní závadu nevyřeší.

Vlastnosti voskového materiálu

Tiskárna a vosk tvoří jeden technologický systém. Výsledek proto neovlivňuje pouze zařízení, ale také složení, stav a skladování použitého materiálu.

Modelový vosk by měl mít stabilní vlastnosti během zahřívání, nanášení a tuhnutí. Pro následné lití na ztracený vosk je důležité také jeho chování při vypalování.

Při hodnocení materiálu sledujeme především:

• stabilitu při provozní teplotě,
• předvídatelné tuhnutí,
• rozměrové smrštění,
• mechanickou odolnost hotového modelu,
• nízký obsah popela,
• kompatibilitu s doporučeným vypalovacím cyklem,
• podmínky skladování a dobu použitelnosti.

Použití neschváleného nebo znečištěného vosku může ovlivnit tiskové hlavy i kvalitu výsledných modelů. Materiál je proto vhodné vybírat podle doporučení výrobce konkrétní tiskárny.

Kalibrace tiskárny

Kalibrace zajišťuje, aby se jednotlivé vrstvy a kapky materiálu ukládaly ve správné poloze. Nejde pouze o nastavení provedené při instalaci zařízení.

Podle konstrukce tiskárny může být potřeba kontrolovat:

• vzájemné zarovnání tiskových hlav,
• polohu pracovní platformy,
• vzdálenost mezi hlavou a tiskovou plochou,
• přesnost pohybu v jednotlivých osách,
• návaznost modelového a podpůrného materiálu,
• rovnoměrnost nanášených vrstev.

Nesprávná kalibrace se může projevit zdvojenými hranami, posunutými detaily, rozdílnou tloušťkou stěn nebo nerovnoměrným povrchem.

Kvalitní zařízení by mělo umožnit kalibraci kontrolovat a současně udržovat její nastavení po dostatečně dlouhou dobu.

Výška vrstvy a orientace modelu

Malá výška vrstvy pomáhá omezit viditelnost jednotlivých tiskových kroků, zejména na šikmých a oblých plochách. Sama však nezaručuje hladký výsledek.

Významnou roli má také orientace modelu. Stejný prsten může mít při různém natočení odlišnou kvalitu:

• vnitřní plochy,
• horní části krapen,
• jemné rytiny,
• oblých přechodů,
• míst dotýkajících se podpor.

Orientace ovlivňuje rovněž množství podpůrného materiálu, délku tisku a náročnost následného čištění. Při přípravě dat je proto potřeba hledat rovnováhu mezi kvalitou kritických detailů a efektivním využitím pracovní plochy.

Podpory a jejich odstranění

Podpůrný materiál umožňuje tisknout převisy, dutiny a složité prolamované konstrukce. Způsob jeho vytvoření a odstranění ale může ovlivnit finální kvalitu modelu.

Nevhodně řešené podpory mohou způsobit:

• stopy na viditelných plochách,
• poškození tenkých prvků,
• zanesení malých otvorů,
• obtížné čištění dutin,
• deformaci modelu při manipulaci.

Kvalitu výtisku proto nelze posuzovat pouze bezprostředně po dokončení tisku. Model je potřeba zkontrolovat také po úplném odstranění podpůrného vosku.

Teplota a podmínky prostředí

Voskové materiály reagují na teplotu během tisku i po jeho dokončení. Tiskárna by proto měla pracovat v prostředí odpovídajícím rozsahu stanovenému výrobcem.

Nevhodné podmínky mohou ovlivnit:

• stabilitu teploty uvnitř zařízení,
• rychlost tuhnutí jednotlivých kapek,
• rozměrové změny modelu,
• chování jemných a tenkých částí,
• dlouhodobou opakovatelnost výroby.

Důležité je také skladování hotových voskových modelů. Vysoká teplota, přímé sluneční záření nebo mechanické zatížení mohou způsobit deformaci ještě před vytvořením investiční formy.

Pravidelná údržba zařízení

WaxJet tiskárna pracuje s přesnými mechanickými díly, zahřívaným materiálem a tiskovými hlavami obsahujícími velké množství trysek. Dlouhodobě stabilní výsledky proto vyžadují pravidelnou údržbu.

Konkrétní plán se liší podle modelu zařízení, obvykle však zahrnuje:

• kontrolu a čištění určených částí tiskových hlav,
• kontrolu zásobování modelovým a podpůrným voskem,
• udržování čistoty pracovní komory,
• kontrolu kalibračních výtisků,
• sledování provozních hlášení,
• výměnu spotřebních nebo filtračních částí,
• servisní kontroly v doporučených intervalech.

Údržbu je potřeba provádět podle pokynů výrobce. Neodborný zásah do tiskové hlavy nebo materiálové cesty může způsobit více škody než užitku.

Vzhled modelu není jediné kritérium

Na pohled hladký model nemusí mít správné rozměry. Naopak drobná vizuální stopa na nekritickém místě nemusí ovlivnit následné použití.

Při kontrole voskového výtisku je potřeba hodnotit několik vlastností současně:

• shodu rozměrů s CAD modelem,
• ostrost hran a rytin,
• čitelnost drobného textu,
• rovnoměrnost hladkých ploch,
• kruhovitost otvorů,
• tvar a polohu lůžek kamenů,
• celistvost tenkých stěn,
• opakovatelnost více stejných kusů,
• stav modelu po odstranění podpor.

Teprve kombinace těchto vlastností ukazuje skutečnou kvalitu tiskového procesu.

Tisk a odlévání je potřeba hodnotit odděleně

Kvalitní voskový model je důležitým předpokladem úspěšného odlití, neřeší však všechny problémy slévárenského procesu.

Vady odlitku mohou souviset také s:

• umístěním a rozměry vtokové soustavy,
• přípravou investiční hmoty,
• odvzdušněním,
• vypalovacím cyklem,
• teplotou formy,
• teplotou a složením kovu,
• způsobem plnění formy,
• následným chlazením.

Pokud se na odlitku objeví nedolití, pórovitost nebo studený spoj, není správné automaticky označit za příčinu 3D tiskárnu. Nejprve je potřeba určit, zda byla vada přítomná už na voskovém modelu, nebo vznikla až během přípravy formy a odlévání.

Jak kvalitu tiskárny prakticky ověřit

Nejlepším způsobem porovnání není tabulka technických parametrů, ale test na vlastních výrobních datech.

Pro zkoušku je vhodné zvolit model obsahující prvky, které jsou pro konkrétní výrobu důležité:

• různě velká lůžka kamenů,
• tenké krapny,
• jemné rytiny,
• drobný text,
• hladké oblouky,
• šikmé plochy,
• tenké stěny,
• malé otvory,
• prolamované části.

Stejný model by měl být vytištěn několikrát a na různých místech pracovní plochy. Tím lze ověřit nejen maximální dosažitelný detail, ale také stabilitu výsledků napříč celou výrobní dávkou.

Kritické rozměry je vhodné změřit a porovnat s původními CAD daty. Následně je potřeba model zkontrolovat po odstranění podpor a alespoň jeden kus použít pro zkušební odlití.

Co porovnávat při výběru WaxJet tiskárny

Vedle hodnoty DPI a výšky vrstvy doporučujeme sledovat:

• deklarovanou rozměrovou přesnost,
• nejmenší spolehlivě reprodukovatelný detail,
• kvalitu povrchu po odstranění podpor,
• opakovatelnost mezi jednotlivými úlohami,
• konzistenci výsledků na celé pracovní ploše,
• rychlost a kapacitu výroby,
• spotřebu modelového a podpůrného vosku,
• požadavky na obsluhu a údržbu,
• dostupnost materiálu,
• servis a technologickou podporu.

Důležité je také zjistit, za jakých podmínek byly hodnoty uvedené výrobcem naměřeny a zda odpovídají režimu, který budete při běžné výrobě skutečně používat.

WaxJet WJ51C a WJ530

Flashforge WaxJet WJ51C je stolní vosková 3D tiskárna určená pro menší šperkařské provozy, návrháře a výrobu menších dávek. Kombinuje jemné rozlišení s kompaktnějším provedením a oddělenými bloky modelového a podpůrného vosku.

WaxJet WJ530 je průmyslové zařízení určené pro vyšší výrobní kapacitu. Využívá tři piezoelektrické tiskové hlavy, větší pracovní prostor a velkoobjemové zásobování materiálem.

Volba mezi těmito zařízeními by neměla vycházet pouze z rozlišení. Rozhodující je množství vyráběných modelů, požadovaná rychlost, velikost pracovních dávek, provozní náklady a dostupná obsluha.

Závěr

Rozlišení určuje teoretickou úroveň detailu, kterou může tiskový systém dosáhnout. Skutečnou kvalitu voskového modelu však vytváří až spojení přesné kalibrace, stabilního materiálu, správné teploty, vhodné orientace, šetrného odstranění podpor a pravidelné údržby.

Průmyslovou kvalitu proto nedefinuje jeden povedený výtisk ani nejvyšší číslo ve specifikaci. Důležitější je schopnost zařízení opakovaně vyrábět stejné modely v požadovaných rozměrech a kvalitě.

Pokud chcete porovnat tiskárny WaxJet na vlastních šperkařských modelech, pošlete nám svoje výrobní data. Připravíme testovací výtisk, na kterém můžete zkontrolovat jemné detaily, povrch, rozměrovou přesnost i odstranění podpor.