Podle čeho si vybrat svou 3D tiskárnu?

K dostání jsou již desítky různých zařízení ve velmi různorodých cenových hladinách od řádu tisíců až po stroje s pořizovací cenou milion korun. Pro snazší orientaci vám proto nabízíme přehled hlavních vlastností 3D tiskového řešení – nestačí pouze 3D tiskárna, ale potřebujete ucelený set více zařízení.

Je pro mne vhodná SLA, DLP nebo LCD technologie 3D tisku?

SLA (Stereolithography)
UV laserový paprsek postupně obtahuje/šrafuje obraz každé vrstvy. Výhodou je možná větší pracovní plocha, neosvícená plocha je dokonale černá, takže nedochází k nechtěnému vytvrzení mimo oblast tisku a je zde zajištěn konstantní světelný výkon. Mezi nevýhody patří pomalejší tisk, zkreslení rozměrů a snížená ostrost hran. Velikost ozařovaného bodu je jiná pro „středovou” a jiná pro „krajní pozici” laseru. Tato technologie byla vyvinuta zejména pro prototypování.

LCD (Liquid Crystal Display)
UV LED pole prosvítí celou vrstvu najednou skrz LCD displej, který propouští světlo pouze v bodech, kde má dojít k vytvrzení. Tisk je tak mnohem rychlejší i pořizovací cena je lákavá díky jednoduchosti konstrukce. LCD displej však stárne a snižuje svoji propustnost. To mění světelný tok a je nutné neustále hlídat a ladit dobu expozice. Kuželovitě osvícená plocha LED polem pak způsobuje ztrátu přesnosti tisku. Do neosvícené plochy je zčásti propouštěno zbytkové světlo, vlivem čehož dochází k nechtěnému částečnému vytvrzení řetězců monomerů mimo oblast tisku, které v materiálu plavou a nekontrolovaně se přichytí na povrchu vytištěných předmětů. Vzhledem k tomuto technologickému nedostatku (nekontrolovaná nedokonalá polymerace okolních částí monomerů) nejsou 3D tiskárny tohoto typu tak vhodné pro biokompatibilní tisk.

DLP (Digital Light Processing)
Speciální čip podobný tomu z dataprojektoru, složený z milionů malých zrcátek přesměrovává UV světlo ze silného zdroje do každého bodu (pixel ve tvaru čtverce). Opět je osvícena celá vrstva najednou, všechny body jsou stejně velké a osvícené jsou pouze ty zamýšlené, což přináší velmi vysokou rychlost, přesnost a ostrost. Neosvícená plocha je dokonale černá, a tudíž nedochází k nechtěnému vytvrzení, které jsme zmínili u LCD technologie. Tyto kvality DLP zařízení jsou však vykoupeny vyšší pořizovací cenou.

• 

  Přímo tištěná neviditelná rovnátka.

• 

  Takto přesný umí být 3D tisk – vytištěná konstrukce na sádrovém modelu.

• 

  Spalitelná konstrukce.

• 

  Implantační šablona.

• 

  Finalizovaná 3D tištěná snímatelná náhrada.

• 

  Přímo tištěné okluzní dlahy.

Potřebuji tisknout s vlnovou délkou 405 nm nebo 385 nm?

3D tiskárny jsou vlastně polymerátory, které mění tekutou pryskyřici na pevný model. Z produktů vyráběných technologií 3D tisku se mohou v ústní dutině používat např. implantační šablony, fixační, bělicí nebo ochranné dlahy, dočasné nebo snímatelné zubní náhrady, neviditelná rovnátka či otiskovací lžíce ad. U všech těchto produktů je zcela nezbytné zajištění kvalitní polymerace v celém objemu výrobku, aby bylo zcela zabráněno cytotoxickým účinkům na organismus pacientů. Je tedy opravdu důležité mít dokonale vytvrzeno!

Vlnová délka 385 nm, kterou najdeme jen u DLP tiskáren, je pro vytvrzení efektivnější a umožňuje tisknout biokompatibilní materiály třídy IIa s nižším obsahem toxických látek. Nezpůsobuje nežádoucí žloutnutí materiálu (důležité např. proretenční dlahy a dočasné zubní náhrady, které mají přesný odstín barvy dle vzorníku VITA). Lze pomocí ní tisknout i materiály určené pro polymeraci při vlnové délce 405 nm.

Vlnová délka 405 nm je nejrozšířenější u LCD technologie 3D tisku a najdeme ji i u DLP tiskáren. Jenom malé množství materiálů pro tuto vlnovou délku je biokompatibilní a to pouze na povrchu, a i tak vyžaduje náročnější a nákladnější postprodukci.

Chci otevřený nebo uzavřený systém?

Uzavřené systémy mají výhodu v tom, že výrobce celý systém dokáže více zjednodušit, protože ví, co a jak bude použito. Materiálové profily jsou odladěné k dosažení konstantních výsledků. Takový systém obvykle bývá o něco snazší na používání. To je však vykoupeno doživotním „poutem” na nákup dražšího materiálu od tohoto výrobce, používáním jediného softwaru, licencemi a ztrátou možnosti získat konkurenční výhodu díky novým materiálům na trhu.

Otevřené systémy naopak poskytují mnohem více volnosti v tom, jaký materiál používáte, můžete si vybrat software (slicer), který nejvíce odpovídá vašim představám a který vám připadá uživatelsky příjemnější. Tím máte možnost svůj systém využívat na stále více aplikací. Jako příklad uveďme nové materiály na přímý tisk průhledných rovnátek. Otevřený systém nemusí nevyhnutelně znamenat experimentování a př ípravu vlastních nastavení. Někteří výrobci ke svým tiskárnám poskytují odladěné materiálové profily třetích stran a s nimi lze tisknout během okamžiku a bez laborování.

Jak velké rozlišení a přesnost 3D tisku potřebuji?

Na základě technologických odlišností je velký rozdíl mezi 50 ųm v X/Y na LCD tiskárně a na DLP. LCD s takovým rozlišením s úspěchem použijete na ortodontické modely. Při vynaložení jistého úsilí dokážete po několika pokusech, po omezený čas udržet profil i na dělené dentální modely, kde je vyžadováno, aby piny do báze precizně zapadly. S DLP tiskárnou dosáhnete opakovatelného výsledku bez experimentování. Ve výsledku je důležitá hlavně velikost bodu (pixelu) v X/Y, od které se podle rozlišení odvíjí velikost tiskové plochy a kvalita vyhlazení hran.

Jak velký tiskový prostor mi stačí?

Toto je velmi individuální, často to svádí k honbě za co největší plochou, aby šlo tisknout co nejvíce modelů najednou. Velká plocha má větší tiskové body, je více namáhaný zvedací mechanismus zajišťující správnou tloušťku vrstvy, na který působí vztlak tištěného materiálu. Mechanismus musí být proto dostatečně výkonný a precizně zkonstruovaný, aby byla zajištěna dostatečná přesnost v ose Z. To se odráží v pořizovací ceně. Neexistuje univerzální stroj, proto je dobré si ujasnit, jaký je váš případ. Když opakovaně tisknete ze stejného materiálu stejný typ produktu, pak je velký objem pro vás výhodou. Máte-li výrobu zaměřenou spíše na různé typy prací, oceníte např. dva stroje, kde jeden má větší plochu a druhý vyšší rozlišení. Na jednom tisknete dentální modely a druhý je pro ultra detailní tisk dočasných náhrad a skeletů, příp. je k dispozici, když je něco potřeba rychle vytisknout.

Musí to fungovat!

Pokud chcete, aby vaše tiskové řešení prostě fungovalo, nechcete si pořizovat hračku, nemáte chuť a čas si s tiskárnou hrát, abyste mnoha experimenty a studiem diskuzních fór na internetu zjistili, jak vše nastavit, budou vás zajímat následující vlastnosti:

• Automatická regulace výkonu – stejný světelný výkon po celou dobu životnosti tiskárny zaručí, že nemusíte nikdy ladit tiskové profily, prostě tisknete a i s odstupem času získáte stejný výsledek.
• Rovnoměrné podsvícení – je důležité, aby byla celá plocha osvětlena rovnoměrně, jinak dochází k rozměrovým nepřesnostem napříč tiskovou plochou. Některé LCD tiskárny využívají pro zajištění maximálně rovnoměrného osvětlení optické systémy, ty nejlepší dosahují rozdílu v intenzitě osvětlení 10 %, nejlepší DLP tiskárny dosahují rozdílu pouze 0,1 %.
• Regulace teploty v tiskové komoře – je lepší tisknout při teplotě 35 °C, kvalitnější materiály jsou hustší, sníží to jejich viskozitu a vliv prostředí, tisk je kvalitnější, spolehlivější a rychlejší.
• Přesnost v ose Z – některé 3D tiskárny dostupné na našem trhu disponují kvalitním mechanismem doplněným o senzorický systém přesné kontroly výšky tiskové vrstvy. To je důležité nejen pro zajištění vysoké kvality tisku a zachování optimální mechanické odolnosti výrobku, ale také z hlediska homogenní a plné polymerace každé tiskové vrstvy pro zajištění biokompatibility výrobku.
• Odlepení – detekce separace a následné přiblížení platformy zpátky – zajišťuje rychlejší tisk a zvyšuje úspěšnost při tisku uzavřených objemů.
• Materiálové profily – odladěné výrobcem obsahující všechny proměnné prostředí, vedle délky expozice také tolerance, smrštění, tiskovou teplotu, výkon světla, viskozitu, vztlak, rychlost pohybů a časování.
• Vzdálený přístup – 3D tisk si lze významně zjednodušit a usnadnit vzdáleným odesláním úlohy přes internet, jejím vzdáleným spuštěním a sledováním jejího stavu.
• Podpora – každá inovace vašich procesů proběhne hladce pouze tehdy, když máte k dispozici partnera, který dodá kompletní vybavení, důvěrně zná svá zařízení včetně jejich limitů, má dostatek zkušeností, je schopen vás proškolit, integruje zařízení do praxe a je ochoten rychle pomoci, když se setkáte s nezdarem nebo zavádíte nový postup či materiál.
• Lokalizace – většina zařízení „mluví” hlavně anglicky, někdy je ale čeština více než žádaná.

Koupit si 3D tiskárnu nebo využívat služby 3D tisku?

Pokud už víte, že 3D tisk je to pravé pro vaši praxi nebo laboratoř, je rozumné nelitovat času věnovaného vyzkoušení a „osahání si” této technologie. Vyvarujete se tak investice do něčeho, co funguje pouze na papíře nebo s vynaložením nepřiměřeného úsilí. Velmi častým přístupem je zařazení 3D tištěných produktů do procesu nejprve formou zakázkového tisku u jiné společnosti. Po nějaké době pak dokážete snadněji zhodnotit, jaký přínos má digitalizace a 3D tisk právě pro vás. Na trhu jsou společnosti, které jsou schopny doručit 3D tisky z vámi zaslaného digitálního modelu během 1–2 dnů. Používají pro to zařízení těch nejvyšších tříd, která jim poskytnou jistotu dosažení nejvyšší možné kvality a možnost rychlého dodání hotových prací.