3D tisk, známý také jako aditivní výroba (Additive Manufacturing – AM), je výrobní proces, při kterém jsou trojrozměrné objekty vytvářeny postupným nanášením materiálu po vrstvách podle digitálního modelu. Tato technologie se v posledních dvou desetiletích vyvinula z prototypování do plnohodnotného výrobního nástroje v průmyslu, medicíně, architektuře i textilním a potravinářském sektoru. Tento článek nabízí podrobný odborný pohled na základní technologie 3D tisku, používané materiály, výhody, omezení a současné praktické využití.

Princip a základní fáze 3D tisku

Proces 3D tisku se skládá z několika klíčových kroků:

  1. 3D modelování: návrh objektu pomocí CAD softwaru (např. SolidWorks, Fusion 360, Blender)

  2. Převod do STL/AMF souboru: geometrie modelu se převede do formátu obsahujícího trojúhelníkové plochy

  3. Slicing (řezy): model je digitálně rozřezán na tenké vrstvy (typicky 0,05–0,3 mm)

  4. Tisk: vrstvy jsou po jedné aplikovány tiskovou hlavou nebo laserem podle zvolené technologie

  5. Postprocessing: odstranění podpěr, finální opracování, čištění, tepelné zpracování

Hlavní technologie 3D tisku

  1. FDM/FFF (Fused Deposition Modeling / Fused Filament Fabrication)

    • Nejrozšířenější metoda pro plasty

    • Materiál: termoplasty ve formě struny (filamentu)

    • Princip: roztavení a vytlačování materiálu tryskou po vrstvách

    • Výhody: nízká cena, jednoduchost

    • Nevýhody: nižší rozlišení, potřeba podpěr

  2. SLA (Stereolithography)

    • Používá UV laser k vytvrzování fotocitlivé pryskyřice

    • Výborná přesnost a detail (25–100 mikronů)

    • Používá se v medicíně, šperkařství, zubní protetice

  3. SLS (Selective Laser Sintering)

    • Práškový materiál (např. PA12) spékán laserem

    • Bez potřeby podpěr – okolní prášek slouží jako podpora

    • Vysoce odolné funkční díly, vhodné pro malosériovou výrobu

  4. DMLS/SLM (Direct Metal Laser Sintering / Selective Laser Melting)

    • Práškový kov (titan, hliník, ocel) spékán nebo taven laserem

    • Používá se v letectví, automobilovém a lékařském průmyslu

    • Nutná postprodukce: odstranění podpěr, tepelná úprava

  5. Binder Jetting, Multi Jet Fusion, LOM (Laminated Object Manufacturing)

    • Specializované metody pro kovy, kompozity, papír, keramiku

    • Výhoda: rychlá produkce, nízké náklady u určitých typů dílů

Používané materiály pro 3D tisk

Plasty:

  • PLA (polylaktid): biologicky odbouratelný, snadný tisk, nízká teplotní odolnost

  • ABS (akrylonitril butadien styren): pevný, odolný, vyžaduje uzavřenou tiskovou komoru

  • PETG (glykol-modifikovaný PET): kombinace pevnosti a pružnosti, dobrá chemická odolnost

  • Nylon (PA): houževnatý, opotřebenívzdorný

  • TPU/TPE (termoplastické elastomery): pružné materiály pro měkké díly

Kovy:

  • Titan Ti-6Al-4V: pro implantáty, letectví – lehký, biokompatibilní

  • Nerezová ocel: odolnost proti korozi, technické díly

  • Hliník, slitiny na bázi niklu, kobalt-chrom: specializované aplikace

Další:

  • Fotopolymerní pryskyřice: pro SLA, různá tvrdost, pružnost

  • Kompozity (uhlíková vlákna, sklo): vyztužené plasty

  • Biomateriály: gelové materiály pro tkáňové inženýrství (bio-printing)

  • Keramika, beton, čokoláda: využití v průmyslu, architektuře a potravinářství

Aplikace 3D tisku v praxi

  1. Strojírenství a průmysl

    • Výroba prototypů, funkčních dílů, přípravků a nástrojů

    • Optimalizace topologie pro odlehčené konstrukce

    • Výroba náhradních dílů na vyžádání (on-demand manufacturing)

  2. Medicína

    • Individuální implantáty, protézy, chirurgické pomůcky

    • 3D tištěné ortézy, zubní náhrady, lebeční implantáty

    • Biotisk (3D tisk buněk, podpůrné struktury pro regeneraci tkání)

  3. Stavebnictví a architektura

    • Tisk konstrukčních prvků z betonu (např. mosty, malé domy)

    • Modely staveb, urbanistické studie

  4. Móda a design

    • Tištěné šperky, boty, módní doplňky

    • Textilní struktury kombinující pružnost a nositelnost

  5. Automobilový a letecký průmysl

    • Lehké konstrukce, výfukové systémy, turbínové lopatky

    • Výroba interních komponent, které by byly konvenčně nevyráběné

  6. Vzdělávání a výzkum

    • Didaktické pomůcky, modely, laboratorní zařízení

    • Rychlé testování konstrukcí a biomechaniky

Výhody a nevýhody 3D tisku

Výhody:

  • Personalizace: výroba na míru, individualizace produktů

  • Rychlost vývoje: zkrácení času od návrhu k prototypu

  • Úspora materiálu: minimum odpadu, aditivní princip

  • Složitá geometrie: tisk i vnitřních struktur a porézních tvarů

Nevýhody:

  • Omezená výrobní rychlost: oproti sériové výrobě

  • Mechanické vlastnosti: závislé na vrstvené struktuře

  • Potřeba postprocesingu: odstranění podpěr, vyhlazení, kalibrace

  • Cena materiálů: některé materiály, zejména pryskyřice a kovy, jsou drahé

Závěr

3D tisk představuje zásadní změnu v přístupu k navrhování a výrobě objektů, od prototypů po koncové produkty. Nabízí bezprecedentní úroveň flexibility, individualizace a efektivity, čímž rozšiřuje možnosti v mnoha průmyslových odvětvích. S rozvojem nových materiálů, zrychlením tisku a automatizací postprocesingu se očekává, že 3D tisk bude stále více integrovanou součástí běžné výroby.