Prusa Research s.r.o.

Josef Průša

Web: www.prusa3d.cz

V Prusa Research s.r.o. se zabýváme vývojem a výrobou 3D tiskáren. V našich materiálech, např. v knize Základy 3D tisku, často zmiňujeme, že tiskárny jsou vhodné na prototypování a malosériovou výrobu. Protože obojí intenzivně využíváme, rádi se podělíme o zkušenosti a třeba Vás inspirujeme, jak 3D tisk využít právě pro Vaše projekty.

Prototypování

3D tisk se posouvá extrémně rychle kupředu, a abychom se udrželi na špičce, musíme neustále implementovat vylepšení. Primárně samozřejmě nasloucháme požadavkům našich zákazníků, nicméně neméně důležitým zdrojem inspirace je náš interní vývoj.Každý druhý měsíc se na trhu objevují nové materiály a každý z nich má své specifické požadavky, na které musíme reagovat. Vývoj probíhá i u klasických materiálů, jako je ABS a PLA, kdy RepRap komunita zjišťuje, jak s nimi pracovat lépe a lépe. Asi nejrazantnějšími změnami v průběhu času tak prochází vytlačovací hlava.

Různé prototypy vytlačovací hlavyextrudery

Extruder z ledna 2013 byla první verze, používali jsme krokový motor s integrovanou převodovkou a první verzi naší celokovové trysky, tenkrát ještě bez chladiče. Na obrázku z června 2013 už je vidět, že jsme začali používat jiný motor, klasický NEMA 17. Ten společně s již vytisknutou převodovkou velice zlepšil možnosti takzvaného "retractu" (nasátí plastu zpět z trysky při pauze ve vytlačování). V listopadu 2013 jsme přecházeli na novou verzi trysky a bylo tak třeba upravit plastové součástky. Tryska s aktivním chlazením umožňuje tisk z PLA a dalších materiálů.Poslední dobou také často upravujeme modely pro optimalizaci výroby, aby se tiskárna například rychleji skládala, nebo se kabeláž od elektronických komponent lépe vedla k elektronice. To jsou vesměs drobné úpravy zabírající pouze pár minut. U klasické výroby by se na prototyp vyráběný na CNC frézce čekalo třeba i několik dní, a to pouze pokud se tento díl nevyrábí externě. U nás je vše extrémně zjednodušené. Jak je jednoduché model připravit pro tisk, se můžete přesvědčit na našich výukových videích.Pro návrhy modelů používáme open source software OpenSCAD. Ten má výhodu v textovém zápisu a modely tak mohou být snadno spravované například na GitHubu, což extrémně usnadňuje práci více lidí na stejném modelu. Jen pro zajímavost, GitHub se původně používal pouze pro vývoj software, ale od doby, co se tam vyvíjí tiskárny Prusa a RepRap obecně, tato služba dokonce implementovala 3D náhled modelů.

Od 3D modelu až k funkční tiskárně 2015

extruderNa obrázku už je vidět aktuální verze vytlačovací hlavy 2015. Postupně jsme odlehčovali konstrukci, nyní používáme daleko menší motor společně s větším tisknutým převodem. To má za následek přesnější dávkování plastu (díky většímu převodu) a taky zlhčení hlavy přibližně o 250 gramů. Motor je taky umístě výše, čímž jsme získali dodatečný tiskový prostor.Každá drobná optimalizace modelu zabere třeba jenom 10 minut, díl se pak tiskne přibližně 90 minut. S otestováním nám tak trvá jeden test pouhé dvě hodiny. Za 8 hodinový pracovní den jsme schopní při tisku na jedné tiskárně udělat až 4 testy. U nás máme navíc dostupnou farmu až 5 tiskáren, a tak jsme schopní u tohoto případu testovat až 20 různých variací za den. Představte si, jakou flexibilitu nám možnost takto snadného testování dává.

Malosériová výroba

Jak jistě víte, tiskárna Prusa i3 používá z nemalé části vytisknuté součástky, a ty se musí někde tisknout. K jejich výrobě používáme malou farmu - pro pět tiskáren máme vyhrazen roh jedné místnosti. Je důležité, aby zde nebyl žádný průvan, ten by mohl způsobovat deformaci objektů při tisku. Jak taková farma vypadá v chodu, se můžete podívat na videu.
OctoprintKaždá tiskárna má kvůli přehlednosti přidělené jméno, my je máme pojmenované podle hlavních postav seriálu South Park (samozřejmě že největší problémy dělá vždy Cartman…). Pro ovládání tiskáren nepoužíváme normální počítače, ale každá má vlastní malý tiskový server (brzy dostupný na našem eshopu), na kterém běží software OctoPrint. Ten umožňuje velice snadno tisky kontrolovat z webového prohlížeče, kdekoliv na světě. Zaměstnanci si tak do konkrétní tiskárny data pohodlně nahrají ze svého počítače a tisk na místě si pustí třeba ze svého chytrého telefonu. Jelikož jde o malosériovou výrobu mnoha druhů součástek, přípravu dat dost optimalizujeme. Vždy tiskneme několik stejných součástek najednou a pro každý typ pak máme lehce optimalizované nastavení tisku. Můžeme tak ty více namáhané tisknout s větším procentem výplně, ale neplýtváme zbytečně materiál a čas na jiných, kde normální výplň stačí, protože jsou v jiné tiskové sadě.Některé tisky trvají i okolo 19 hodin, takovéto pouštíme přes noc a kontrolujeme až ráno. V průběhu dne pouštíme rychlejší, jen pár hodinové, a tím využíváme čas našich tiskáren na maximum. Součástky na jednu tiskárnu trvá vytisknout přibližně 12 hodin, a teoreticky jsme schopní na 5 tiskárnách během 5 pracovních dnů takto vytisknout až 50 sad součástek. Protože ale čas tiskáren využíváme i na prototypování, tiskneme jen tolik, kolik aktuálně potřebujeme, s drobným přesahem.Pro zkrácení čekání mezi tisky (u objektů se před sundáním musí čekat na úplné zchladnutí) máme nachystané čisté podložky a po dokončení tisku jen vyměníme podložku a tiskárna hned zase tiskne.