Filigránové šperky z vosku: ukázka tisku na WJ51C

Jemné prolamované modely patří mezi náročné aplikace voskového 3D tisku. Kombinují tenké linie, malé mezery, zakřivené plochy a množství vzájemně propojených detailů.

Výrobce Flashforge zveřejnil ukázku několika takových modelů vytištěných na stolní voskové 3D tiskárně WJ51C. Fotografie umožňují posoudit zachování otevřených struktur a vizuální kvalitu povrchu. Neobsahují však kompletní měření ani výsledky následného odlévání, a proto je potřeba jejich závěry správně interpretovat.

Co označujeme jako filigránový model

Tradiční filigrán je zlatnická technika založená na práci s jemnými kovovými drátky. Ty se stáčejí, proplétají a spojují do dekorativních ornamentů.

U 3D tištěných modelů se označení filigrán často používá v širším významu pro geometrie inspirované touto technikou. Model nemusí být sestaven ze skutečných drátků, ale napodobuje jejich vzhled pomocí tenkých prolamovaných linií.

Typickými prvky jsou:

• tenké zakřivené linie,
• otevřená prolamovaná místa,
• opakující se ornamenty,
• vícevrstvé struktury,
• malé spojovací body,
• jemné povrchové textury,
• přechody mezi tenkými a robustnějšími částmi.

Takový model dobře prověří schopnost tiskárny vytvářet složité a vzájemně oddělené detaily.

Proč je tisk filigránových struktur náročný

U běžného kompaktního modelu je většina geometrie spojena do relativně pevného celku. Filigránový návrh se skládá z mnoha tenkých částí, které se mohou během tisku, odstranění podpor nebo následné manipulace poškodit.

Tloušťka jednotlivých linií

Jemná linie musí být dostatečně silná, aby ji tiskárna spolehlivě vytvořila a aby přežila celý výrobní postup. Příliš tenký prvek může být v CAD modelu viditelný, ale po převodu do tiskových dat nebo při fyzické výrobě částečně zmizet.

Oddělení sousedních prvků

Pokud jsou jednotlivé linie příliš blízko, mohou se v modelu opticky nebo fyzicky spojit. Tím se uzavře původně otevřený prostor a ornament ztratí požadovanou lehkost.

Jemné spojovací body

Místa, ve kterých se tenké prvky propojují, musí být dostatečně pevná. Příliš malý spoj se může poškodit, zatímco příliš robustní spoj naruší vzhled návrhu.

Zakřivené plochy

Filigránový ornament často kopíruje zakřivení prstenu, přívěsku nebo náušnice. Tiskárna proto musí reprodukovat jemné linie na plochách s měnícím se úhlem.

Odstranění podpor

Podpůrný vosk musí vyplnit a stabilizovat otevřenou strukturu během tisku. Následně je potřeba jej odstranit, aniž by se poškodily tenké části modelu nebo se zbytky materiálu zachytily v malých mezerách.

Jaká tiskárna byla použita

Modely na fotografiích byly podle výrobce vytištěny na zařízení Flashforge WaxJet WJ51C.

WJ51C používá technologii MultiJet Printing a současně nanáší:

• červený modelový vosk FFWJ1200,
• bílý podpůrný materiál FFMS3200.

Výrobce uvádí následující technické parametry:

• rozlišení 2900 × 2900 × 1700 DPI,
• výšku vrstvy 15 µm,
• deklarovanou přesnost ±0,04 mm na 20 mm,
• pracovní prostor 235 × 138 × 100 mm,
• samostatné bloky modelového a podpůrného materiálu.

Tyto hodnoty popisují zařízení. Pro vyhodnocení konkrétního modelu je ale potřeba znát také jeho rozměry, orientaci, tiskový režim a způsob odstranění podpor.

Jaké modely byly představeny

Zveřejněné fotografie ukazují několik ornamentálních geometrií, mezi které patří:

• filigránem inspirovaný prsten,
• dekorativní závěsný model,
• vícevrstvé květinové ornamenty,
• jemné prolamované plochy,
• opakující se zakřivené struktury.

Modely kombinují velké množství malých otvorů, tenkých spojů a zaoblených přechodů. Jde proto o vhodnou vizuální ukázku možností tiskárny při zpracování detailní geometrie.

Oddělení jemných struktur

Na zveřejněných fotografiích zůstává velká část tenkých linií vzájemně oddělená. Otevřené plochy nejsou plošně zaplněné a ornamentální struktura je dobře rozpoznatelná.

To ukazuje, že tiskový proces dokázal na prezentovaných modelech vytvořit:

• oddělené sousední linie,
• malé otevřené mezery,
• opakující se perforaci,
• vrstvené ornamenty,
• jemné přechody mezi jednotlivými prvky.

Z fotografií však nelze určit skutečnou šířku nejmenších linií ani rozměr mezer. Bez těchto údajů není možné stanovit minimální reprodukovatelný detail tiskárny.

Kvalita hran a spojů

Na detailních snímcích jsou viditelné malé spojovací body i okraje prolamovaných částí. Většina prezentovaných struktur si zachovává souvislý tvar bez zjevného plošného zborcení.

Pro správné technické posouzení by bylo potřeba porovnat voskový model s původními CAD daty a ověřit:

• tloušťku nejjemnějších linií,
• rozměry otvorů,
• polohu spojovacích bodů,
• případné zaoblení ostrých hran,
• rozměrové změny po odstranění podpor.

Fotografie poskytují vizuální představu, nikoliv rozměrový protokol.

Povrch zakřivených detailů

Snímky ukazují ornamenty na rovných i zakřivených plochách. Povrch modelů působí při daném osvětlení poměrně rovnoměrně a hlavní geometrické prvky jsou čitelné.

Nejzajímavější jsou zejména:

• oblouky prstenu,
• malé květinové prvky,
• přechody mezi liniemi,
• zaoblené konce ornamentů,
• plochy s hustou perforací.

Hladkost ale nelze spolehlivě porovnat bez stejných světelných podmínek, makrofotografie a referenčního modelu z jiné tiskárny. Zveřejněné snímky proto nedokládají tvrzení, že WJ51C vytváří hladší povrch než všechny ostatní technologie.

Odstranění podpůrného materiálu

Na výsledných fotografiích jsou modely zobrazené bez bílého podpůrného vosku. To znamená, že prezentované struktury zůstaly zachované i po jeho odstranění.

U filigránových modelů je tento krok důležitý, protože podpůrný materiál proniká do množství malých otvorů a mezer.

Při praktickém testu by bylo vhodné zaznamenat:

• délku rozpouštění podpor,
• použitou teplotu a roztok,
• potřebu dalšího ručního čištění,
• množství zbytků v malých dutinách,
• případné poškození tenkých struktur,
• čas potřebný na přípravu modelu k odlévání.

Tyto informace ve zveřejněném testu chybí.

Co lze z fotografií hodnotit

Z dostupných fotografií můžeme posuzovat především:

• celkovou čitelnost ornamentu,
• zachování otevřených míst,
• oddělení sousedních linií,
• přítomnost drobných povrchových detailů,
• celistvost modelu po odstranění podpor,
• vizuální kvalitu vybraných ploch.

V těchto oblastech působí prezentované výsledky přesvědčivě. Modely obsahují množství viditelných detailů a otevřených struktur.

Co fotografie nepotvrzují

Bez dalších údajů nelze spolehlivě vyhodnotit:

• skutečnou rozměrovou přesnost,
• minimální tisknutelnou tloušťku,
• nejmenší spolehlivě otevřenou mezeru,
• opakovatelnost mezi více kusy,
• rovnoměrnost výsledků na celé pracovní ploše,
• čas tisku,
• spotřebu modelového vosku,
• spotřebu podpůrného materiálu,
• dobu odstranění podpor,
• množství ručního dokončování,
• chování modelů během sestavování licího stromku,
• výsledek po odlití do kovu.

Označení „test“ je proto vhodné chápat jako tiskovou ukázku výrobce, nikoliv jako nezávislé laboratorní měření.

Proč je potřeba ověřit také odlití

Úspěšně vytištěný filigránový model ještě automaticky neznamená úspěšný kovový odlitek. Velmi tenké a členité struktury kladou vysoké nároky také na:

• konstrukci vtokové soustavy,
• přípravu investiční hmoty,
• odstranění vosku z formy,
• vypalovací cyklus,
• teplotu formy,
• teplotu kovu,
• schopnost slitiny vyplnit jemná místa,
• zvolený způsob odlévání.

Pro úplné ověření by bylo potřeba zveřejnit také fotografie kovových výrobků a porovnat je s voskovými modely a CAD daty.

Jak by měl vypadat úplný filigránový test

Pro technicky vypovídající zkoušku je vhodné připravit testovací model s definovanými rozměry.

Měl by obsahovat:

• linie s několika různými tloušťkami,
• mezery s různou šířkou,
• malé kruhové a hranaté otvory,
• spojovací body různých rozměrů,
• rovné i zakřivené struktury,
• více typů povrchové textury,
• několik orientací stejných prvků.

Test je vhodné vytisknout:

• ve více exemplářích,
• na různých místech pracovní plochy,
• v několika samostatných úlohách,
• se zaznamenaným tiskovým režimem,
• se změřeným časem a spotřebou materiálu.

Po odstranění podpor by se jednotlivé prvky změřily a porovnaly s CAD daty. Část modelů by následně prošla celým procesem odlévání.

Takový postup by umožnil určit nejen vizuální kvalitu, ale také opakovatelnost a praktickou použitelnost filigránových modelů.

Pro koho může být WJ51C vhodná

WJ51C je určená především pro šperkařská studia, zlatnické dílny a menší výrobní provozy, které potřebují tisknout:

• zakázkové prsteny,
• přívěsky a náušnice,
• jemné ornamentální modely,
• prolamované konstrukce,
• vzorky nových kolekcí,
• menší výrobní série.

Její kompaktnější provedení umožňuje zavést MJP tisk přímo do dílny bez prostorových nároků velké průmyslové tiskárny.

Vhodnost pro konkrétní filigránový návrh je však potřeba ověřit na vlastních datech.

Závěr

Fotografie zveřejněné společností Flashforge ukazují, že WJ51C dokázala vytvořit několik složitých voskových modelů s množstvím oddělených linií, otevřených míst a jemných ornamentů.

Z dostupných podkladů lze pozitivně hodnotit vizuální čitelnost struktur a jejich zachování po odstranění podpůrného materiálu. Bez rozměrového měření, popisu metodiky a výsledného odlitku však nelze potvrdit minimální dosažitelný detail, dlouhodobou opakovatelnost ani úspěšnost odlévání.

Pokud chcete ověřit konkrétní filigránový model, pošlete nám vlastní CAD data. Připravíme testovací výtisk, na kterém můžete posoudit tloušťku linií, otevřenost mezer, kvalitu povrchu i náročnost odstranění podpor.