Hardware
před 3 roky 15.6.2022

Větší 3D tisk pryskyřicí „levněji“ a „bezpečněji“!

Petr Dušek

Donedávna jsem v souvislosti s tvorbou hmatových a dalších pomůcek pro osoby se zrakovým postižením hovořil především o doposud relativně uživatelsky přijatelném (byť jistě ne dokonalém) FFF/FDM 3D tisku na bázi plastových vláken. A záměrně jsem příliš nezmiňoval 3D tiskárny, jejichž podstatou je vytvrzování světlo-citlivých pryskyřic. Bez ohledu na to, že v dílně se mi podařilo vytvořit také zdařilé pomůcky z pryskyřice, a bez ohledu na to, že výrobky z pryskyřice jsou v mnoha ohledech kvalitnější (mnohem příjemnější hladký povrch, možnost ztvárnění i velmi jemných detailů, rychlejší proces 3D tisku), pryskyřičné 3D tiskárny si zasloužily jisté přehlížení z několika důvodů:

  • Běžnému uživateli byly cenově dostupné jen tiskárny s příliš malým tiskový objemem. Například možná zbytečně nákladná 3D tiskárna Prusa SL1S (přibližně za 50000 Kč, s mycí a vytvrzovací stanicí pak přibližně za 65000 Kč) má tiskový objem pouhých 12,7 × 8 × 15 cm.
  • Na trhu se objevovaly především 3D tiskařské pryskyřice příliš toxické, zatěžující zdraví a životní prostředí.
  • Ve velkém byl používán isopropylalkohol (IPA), v němž bylo nutné výrobek opláchnout od zbytků pryskyřice. Isopropylalkohol je toxický, hořlavý a vzácně vysoce výbušný.
  • Nebezpečný odpad z takového 3D tisku sice je vhodné odevzdávat do sběrného dvora, avšak v praxi se ho mnozí 3D tiskaři nezodpovědně zbavují například vylitím do umyvadla.

Postupem času se trh s 3D tiskárnami a materiály pro pryskyřičný 3D tisk významně proměnil. Na trhu se objevila cenově dostupná pryskyřičná 3D tiskárna, pomocí které je možné vyrobit mnohem větší objekt. A dnes jsou také dostupné bezpečnější a životní prostředí méně zatěžující pryskyřice.

Anycubic Photon M3 Max

Díky 13,6palcovému monochromatickému expozičnímu LCD displeji s přesností tisku 6480 x 3600 px (7K) a schopnosti tisknout velké objekty čínský producent dokázal vytvořit technologicky špičkový produkt, který v mnoha dalších ohledech splňuje nejen současné trendy pryskyřičného 3D tisku, ale další trendy pryskyřičného tisku jistě určuje. Anycubic Photon M3 Max dokáže vyrobit vysoce kvalitní výtisky o úchvatných rozměrech 30,0 × 29,8 × 16,4 cm (což odpovídá objemu pryskyřice přibližně 14,7 l).

Tisk větších objektů usnadňuje mechanismus automatického doplňování pryskyřice – není tedy nutné zastavovat 3D tisk pro manuální doplnění pryskyřice. Systém sleduje hladinu pryskyřice a v případě potřeby zapne čerpadlo, které ji doplní z připojené láhve – jakmile je hladina dostatečně vysoko, čerpadlo je vypnuto.

Cena kolem 26300 Kč je akceptovatelná i pro běžnou domácnost či menší dílnu.

Přijatelnější pryskyřice

Dříve i dnes běžně dostupné tekuté pryskyřice pro 3D tiskárny mohly či mohou mít velice škodlivý vliv na lidské zdraví i na životní prostředí. Dráždí kůži i dýchací cesty, mohou vyvolat kontaktní dermatitidu (která se může vyvinout až v alergii). Pokud nejsou vysloveně označeny jako netoxické, neměly by se dostat do blízkosti očí či úst – v takovém případě mohou být velice nebezpečné. Pokud nejsou odpadní 3Dtiskařské pryskyřice vhodným způsobem zneškodněny, značně zatěžují životní prostředí, zvláště pak vodní ekosystémy (molekuly pryskyřic se mohou vázat na centrální nervový systém vodních živočichů, zabít je). Samostatným problémem pak jsou mikroskopické nanočástice s negativním dopadem na životní prostředí.

Proto je vhodné používat ochranné brýle a nitrilové rukavice, pracovat ve větraném prostoru, důkladně číst provozní a bezpečnostní pokyny, vytvrzovat odpadní pryskyřice (včetně pryskyřice utkvělé například na utěrkách, náčiní atp.) UV světlem (tím dojde ke změně tekuté toxické pryskyřice na pevnou, prakticky netoxickou), důkladně čistit pracovní prostor, využívat veškerou pryskyřici (beze zbytků).

Ale ještě důležitější je také používat pryskyřice šetrnější jak k lidskému zdraví, tak k životnímu prostředí. Dnes jsou již dostupné pryskyřice o něco šetrnější k Zemi – mezi nimi se objevují také biologické pryskyřice vytvořené z rostlin. Složení takových pryskyřic umožňuje v mnoha ohledech stejné vlastnosti jako dnes obvyklé toxické pryskyřice. Jedná se například o následující pryskyřice:

Nicméně je třeba být opatrný na spíše marketingová tvrzení o naprosté šetrnosti k životnímu prostředí či lidskému zdraví. Například Anycubic UV nebo ELEGO UV pryskyřice na rostlinné bází sice jsou z téměř 50 % vyrobeny z epoxidovaného sójového oleje (a tedy z tohoto pohledu se opravdu blíží k přírodnímu produktu), ale nelze příliš doufat v to, že jsou skutečně naprosto šetrné vůči životnímu prostředí. Prostě proto, že pouze přibližně 50 % složek těchto pryskyřic je možné považovat za ekologicky bezpečné. Nepravdivé by bylo také tvrzení, že takové pryskyřice neobsahují žádné těkavé látky. Obsahují – například uvolňují formaldehyd. Pokud výrobce doporučuje použití masky, rukavic, větraných prostor, pak nelze věřit ani tomu, že by neobsahovaly škodlivé chemikálie. Sójový olej, který je základem mnoha pryskyřic, se tak jako tak mění chemickou cestou na akryláty používané v 3D tiskařských pryskyřicích – tedy lze pochybovat i o tom, že ta či ona pryskyřice obsahuje nějaký obsah biosložky.

Jak jsem již zmínil, poté, co 3D tiskárna z pryskyřice vyrobí objekt, obvykle je zapotřebí ho od zbytků pryskyřice opláchnout. To se obvykle dělá v isopropylalkoholu (IPA), který je sám o sobě zdraví i přírodnímu prostředí nebezpečný, nad to je vysoce těkavý, hořlavý a ve vzácných případech velice výbušný (například při dlouhodobém skladování nespotřebovaného isopropylalkoholu může docházet ke vzniku výbušného peroxidu).

Doba pokročila a v současnosti jsou k dispozici mnohem bezpečnější pryskyřice, které není nutné oplachovat v isopropylalkoholu, ale postačí opláchnutí ve vodě. Do takových pryskyřic jsou přidávány ve vodě rozpustné složky umožňující oplachování v běžné vodě (proto je třeba myslet na to, že takové pryskyřice mají jiné vlastnosti – například nemohou být zcela spolehlivé ve vlhkém prostředí). Mezi takové pryskyřice patří například některé pryskyřice následujících výrobců:

Zbytky pryskyřice tak samozřejmě zůstanou ve vodě, která by následně mohla kontaminovat životní prostředí. Proto je nutné pryskyřicí znečištěnou vodu vystavit UV záření – buď slunečnímu světlu (alespoň na půl hodiny) nebo umělému UV záření. UV světlem se zbytky pryskyřice ve vodě vytvrdí a lze je pak odfiltrovat. I v případě oplachování pryskyřičných výtisků je třeba používat rukavice.

Shrnutí

Pokud chceme vytvořit hmatový model, který oproti modelům zhotovených pomocí FFF/FDM 3D tiskáren přináší mocnější hmatový komfort, pak je dobré se orientovat na 3D tisk pryskyřicemi. Běžnému uživateli doposud cenově byly zpravidla relativně dostupné jen takové pryskyřičné 3D tiskárny, s nimiž bylo možné vyrobit jen velmi malý objekt. To dnes již neplatí – Anycubic Photon M3 Max je cenově přijatelný i pro jednotlivce, domácnosti, malé dílny či ateliéry, zároveň na této 3D tiskárně lze vytvořit přijatelně veliký model.

3D tisk pryskyřicemi byl vždy prací s chemikáliemi. A z toho vyplývá i do značné míry méně čistý proces 3D tisku. Nové pryskyřice významně eliminují takový nečistý proces 3D tisku – počítaje v to větší šetrnost jak vůči životnímu prostředí, tak vůči zdraví 3D tiskaře a jeho okolí.

Přestože pryskyřičný 3D tisk stále není z procesního pohledu ideální, současný pokrok nastiňuje možnosti mocnějšího využití i pro výrobu hmatových pomůcek určených lidem se zrakovým postižením, než tomu bylo dříve.

I proto jsem se rozhodl, že pro výrobu hmatových pomůcek budu mnohem více používat 3D tisku fotocitlivými pryskyřicemi. V rámci Odborné skupiny pro bezbariérovou astronomii a kosmonautiku České astronomické společnosti to uplatním pro tvorbu jistě zajímavých hmatových interpretací astronomických a kosmonautických objektů – v těchto případech mnohdy existuje potřeba detailnějšího a přesnějšího ztvárnění.

Aktivita probíhá mimo jiné jako součást projektu Inkluzivní vzdělávání: zajištění účasti osob se zdravotním postižením na neformálním vzdělávání dospělých (IEDA), na kterém se podílí Středisko Teiresiás Masarykovy univerzity; úsilím Odborné skupiny pro bezbariérovou astronomii a kosmonautiku České astronomické společnosti.

S využitím následujících zdrojů:


3D tiskIEDANesmírOdborná skupina pro bezbariérovou astronomii a kosmonautiku

Petr Dušek
Petr několik let pracoval na úchvatné pozici pozorovatele meteorů v Oddělení meziplanetární hmoty Astronomického ústavu Akademie věd ČR. V současnosti se úspěšně zabývá SW vývojařinou, zejména na úrovni zajištění kvality, testování, bezpečnosti a to primárně v oblasti komerčního sektoru.