Možnosti využití 3d tisku ve speleologii

Technologie 3d tisku se rozšířila z laboratorního a vývojářského prostředí až na stoly kutilů. Tiskárny pomocí tepelné tiskové hlavy přeměňují plastovou strunu na tenký proud materiálu, který vrství na tiskovou podložku po desetinách milimetru. Po vychladnutí tak vzniká předmět libovolných tvarů s přesností až 0,05 mm. Cena kvalitní 3d tiskárny pro osobní použití se pohybuje kolem 20 tisíc korun, existují však i klony za poloviční cenu.

Největší výhodou 3d tisku je možnost kusové výroby prakticky jakýchkoliv plastových předmětů dle vlastních představ a potřeb. Podmínkou je však znalost ovládání některého z CAD programů, který dokáže produkovat soubory typu STL (stereolitography).

Tisknout lze nejen vlastní modely, ale i modely volně stáhnutelné z internetu. Existují i speciální vyhledávače STL modelů, které jejich autoři uvolnili k používání. Některé volně stáhnutelné modely lze navíc upravovat dále dle vlastních představ a vytvářet tzv. remixy.

Když se například jeskyňář rozhodne podělit o vlastní návrh pouzdra na napájení čelovky, kdokoliv si může tento model stáhnout a vytisknout si ho. Program pro přípravu tiskových souborů, tzv. slicer umožňuje i kombinace částí modelů v relativně snadném grafickém prostředí. Lze tak například jednoduše odříznout část jednoho modelu a připojit ji k modelu jinému. V praxi to může znamenat, že na model zadní krytky těla čelovky Petzl Tikka připojíme patici pro kameru GoPro a výsledný výtisk poslouží jako držák záložní čelovky na přilbě v patici pro GoPro.

Na serveru stlfinder je možné nalézt řadu volně stáhnutelných modelů vztahujících se k jeskyňaření, které byly zkušebně vytištěny a otestovány pro potřeby tohoto článku. Kvalita návrhů se různě liší. Někteří autoři jsou pokročilí konstruktéři, jiné výrobky jsou nepraktické nebo nepřesné.

Pouzdro na 4 akumulátory 18650 k upevnění na jeskyňářskou přilbu patří mezi kvalitně navržené a detailně propracované modely. Vyžaduje však dokončení v podobě osazení kontaktů, uzavíracích šroubů a těsnění víčka pouzdra. Jeho hmotnost je pouhých 60 gramů a je ideálním řešením pro toho, kdo hledá napájecí pouzdro pro svítidlo  vlastní konstrukce nebo chce provést upgrade či náhradu poškozeného dílu. odkaz na stažení modleu: www.thingiverse.com/thing:3060551

Držáky k upevnění čelovky Armytek Wizard jsou k dispozici v provedení pevné montáže na přilbu, na náhlavní gumové popruhy a jako klipsa na opasek. Provedení je zdařilé a čelovka do vymezených segmentů zapadne přesně. Snadná je i změna nastavení sklonu čelovky pootočením v patici. Při použití glow in the dark filamentu získáme patici, která září po nasvícení a umožní znazší nalezení odložené čelovky ve tmě.
odkaz na stažení modelu: www.thingiverse.com/thing:3322395

Pouzdro na 1 ks článek 18650 je možné najít ve více variantách. Některé jsou minimalistické, jiné zbytečně překombinované. Vytištěné pouzdro může nabídnout mechanickou odolnost proti proražení článku a vlhkotěsnost.
odkaz na stažení modelu: www.stlfinder.com/model/18650-battery-case-1048858/4686327/

Pouzdro na 2 články 18650
odkaz na stažení modelu: www.thingiverse.com/thing:815034

Průhledový hledáček pro zaměřování pomocí Leica Dixto X310 umožňuje dlouhé záměry pomocí nitkového kříže, který je vytištěn v průhledovém otvoru klipu. Klip hledáčku se připevňuje na bočnici dálkoměru.
odkaz na stažení modelu www.thingiverse.com/thing:1495641

Další možnosti využití 3d tisku

Ambicí tohoto článku je pokusit se o propojení lidí se schopností vymýšlet praktické vylepšováky s konstruktéry, kteří je nakreslí a vlastníky 3d tiskáren. Příkladem úspěšné kombinace může být návrh kalibrační stanice pro laserový dálkoměr Leica DistoX2, který je ve fázi finalizace a bude publikován na jeskyňářovi včetně STL souborů.

Pokud máte tip na zajímavý tisknutelný model, který souvisí se speleologií, neváhejte se o odkaz na něj podělit v komentáři pod tímto článkem.

---

3d tisk v kostce (obecný souhrn pro úplného laika)

K tisku je nezbytný stereolitografický model (STL), což je datový podklad pro tisk. Z modelu vytvořeného v CAD programu se generuje STL soubor. Tento STL soubor se dále programem slicuje (nakrájí) do instrukcí pro tiskárnu, tzv. Gcode souboru. Tento soubor obsahuje digitální model rozložený do samostatných vrstev tak, jak bude tisknut spolu s teplotami, rychlostí tisku a dalšími hodnotami. Gcode je tedy seznam instrukcí pro tiskárnu a zohledňuje i materiál, ze kterého se tiskne.

Z důvodu úspory tiskové struny se objemnější objekty vyplňují hmotou jen částečně pomocí mřížky, připomínající včelí plástev. Kromě úspory materiálu působí také jako zpevnění konstrukce. Povrch tištěného předmětu je vždy jednolitý, avšak 100% výplně i pro vnitřní objem se volí spíše u malých předmětů nebo při požadavku na pevnost.

Tiskový materiál ovlivňuje pevnost, vzhled, ale i tepelnou odolnost vytištěného předmětu. Nejčastěji používaný materiál k tisku je PLA (tzv. polymléčná kyselina). Materiál má fyzikální vlastnosti plastu, ale je biologicky odbouratelný. Lze jej dále brousit a lakovat. Tisková struna se prodává na cívkách, přičemž cena tzv. filamentu je od 450,- Kč za kilogram. Spotřeba filamentu na tisk drobných předmětů je v řádech gramů. Z jednoho balení filamentu tak lze vytisknout mnoho a mnoho předmětů. Filament se vyrábí v nejrůznějších barvách, včetně fosforové, která září ve tmě. Pro výtisky s požadavkem vyšší tepelné a mechanické odolnosti se využívá materiál PET-G (Polyethylentereftalát).  Tento materiál je recyklovatelný, ovšem při tisku nemálo smrdí. Je dražší a tisk z něj je problematičtější z hlediska udržení stálé teploty prostředí, ve kterém se tiskne.

Tisk vypouklých tvarů nebo prvků trčících volně do prostoru nepředstavuje technologický problém. Program pro přípravu tiskových dat umožňuje vygenerovat podpěry, které jsou tisknuty jako řídká plástev umožňující podepření tisknutého výčnělku. Po vytištění se podpěra odlomí a nezanechává na povrchu tištěného předmětu žádné stopy.

Finální úprava vytištěného předmětu se provádí broušením, nástřikem výplňovým lakem a lakováním barevným lakem. Některé materiály jako PLA se dají dotvarovat v horké vodě nebo povrchově finišovat pomocí výparů z rozpouštědla v uzavřené nádobě. Výsledkem 3d tisku je výrobek srovnatelný s průmyslovým produktem.

Odkazy:

www.thingiverse.com/ – server pro sdílení 3d modelů k tisku
www.stlfinder.com/ – vyhledávač pro 3d modely
www.yeggi.com/ – vyhledávač pro 3d tisknutelné modely