Prusament je tady! Špičkový filament, jehož kvalitu si můžete sami ověřit

25. 09. 2018 | by josefprusa

Když vyrábíme naše 3D tiskárny, máme vše pevně pod kontrolou. Navrhujeme a vyrábíme hardware, elektroniku, software, připravujeme tisková nastavení a samozřejmě i firmware. Znamená to, že máme kompletní dohled nad vším, co určuje kvalitu tisku. Je tu ale ještě jeden prvek, který má velký vliv na kvalitu tištěných objektů a my jej pod kontrolou nemáme: filament.

Kvalitu filamentu lze posuzovat dle několika různých kritérií. V první řadě dle fyzických parametrů – to zahrnuje maximální odchylku průměru struny, ovalitu a také to, jak často a jak výrazně se tyto parametry mění. Dále dle stejnorodosti materiálu. Chová se materiál na celé cívce stejně a zůstává barva konzistentní? A jsou různé cívky stejného typu materiálu z rozdílných várek identické? Pak je tu další důležitá vlastnost: chování při tisku, které ovlivňuje pryskyřice a aditiva. Například NatureWorks 4034D je kvalitní polymer vhodný pro tisk, zároveň je ale drahý. Výrobci tedy rádi sáhnou po nějaké náhradě. A v neposlední řadě je tu preciznost přípravy samotné cívky – to zahrnuje například perfektní návin, který pak zajistí bezproblémové odmotávání.

Členové naší komunity často probírají klady a zápory nejrůznějších filamentů od všech možných výrobců. I díky tomu jsem si uvědomil, že se současnou tendencí shánět co možná nejlevnější filamenty, výrobce jen tak něco nedonutí k tomu, aby zlepšili kvalitu filamentů. Takže bylo na čase vyhrnout si rukávy a pustit se do toho vlastními silami.

Abych to neprotahoval: loni jsme začali se stavbou našich vlastních výrobních linek s cílem vyrábět ten nejlepší možný filament – Prusament! Jsme jediným výrobcem 3D tiskáren, který zároveň vyrábí i filamenty. Tým čítající 40 profíků se stará o výrobu strojů na míru, o testování, zlepšování procesů i automatizaci. Je toho zkrátka hrozně moc, takže to vezmu popořadě.

Mechanické vlastnosti

Když jsme začali vyrábět Multi Material Upgrade v1, zjistili jsme, že všechny značky filamentů (včetně těch nejdražších), mají velké problémy s dosažením požadovaného konzistentního průměru a i u nich se objevují hrbolky. Náš MMU v1 měl precizně vybroušené trubičky z nerezové oceli s průměrem 1.85 mm. Když prakticky všichni výrobci tvrdí, že jejich 1.75mm filamenty mají toleranci ±0.050 mm, předpokládali jsme, že všechno bude v pohodě, protože maximální možný průměr je 1.80 mm. No, asi je vám už jasné, že to tak vůbec není, a že jde jen o marketingové kecy.

Někteří výrobci odchylku průměru struny v podstatě neřeší. Prostě jen nastaví výkon extruderu a rychlost odtahu a tloušťku struny přeměří posuvkou. Ve skutečnosti potřebujete na měření ovality pořádný laserový dvouosý měřící systém s připojením do počítačové sítě – samozřejmě nejlépe od kvalitního výrobce. Pak už musíte „jenom” měřit tak často, jak to jen jde, abyste byli schopni zachytit hrbolky, které jsou většinou jen pár milimetrů dlouhé.

Jenže my jsme šli ještě o krok dál! Všechna data o měření průměru (dochází k nim 4700× za sekundu) ukládáme do databáze společně se všemi parametry extruzní linky. To nám přišlo vhod hned na začátku, kdy jsme ladili celý systém k dokonalosti. Byla to fuška, ale výsledek stojí za to: jsme schopni garantovat vysoce nadstandardní výrobní přesnost ±20 µm (nebo lepší) na každé cívce!

Jedná se o zásadní parametr, protože současný běžný výrobní standard ±50 µm může znamenat rozdíl v objemu až o 11.4 %, což znamená, že se průměr pohybuje od 1.70 mm až po 1.80 mm. A jak jsem psal výše, kolikrát nejsou výrobci schopni trefit ani tenhle parametr. Zjednodušeně řečeno: průměr struny filamentu má velký dopad na kvalitu tisku obecně. Z toho důvodu je náš systém nastaven tak, aby vyřadil jakoukoliv cívku, která byť jen na jediném místě nesplňuje toleranci 20 µm.

To není všechno. Natolik věříme kvalitě našich produktů, že jsme se rozhodli na každou cívku umístit QR kód. Když jej naskenujete mobilem, zobrazí se vám webová stránka s individuálními parametry právě vaší cívky. Najdete tam kompletní report z výrobní linky, naměřené hodnoty i přehledný graf zobrazující přesnost průměru struny. Jsme vůbec první výrobce filamentů na světě, který něco takového umožňuje. Měl jsem už prostě plné zuby toho, jak řada výrobců klame své zákazníky. Je na čase ukázat ostatním, jak se to má dělat!

U každé cívky si můžete zobrazit:

Váhu
Délku
Základní průměr cívky a maximální odchylku
Standardní odchylku (tzn. jak průměr kolísá)
Ovalitu
Detailní graf průměru, kde můžete prozkoumat téměř každý milimetr cívky

Že žádnou cívku zatím nemáte? Nevadí! Na našem webu nabízíme k náhledu ukázkovou cívku. A ještě je tam jedna pěkná vychytávka: když si špulku zvážíte a zadáte naměřenou hodnotu, kalkulačka vám spočítá, kolik metrů filamentu vám ještě zbývá.

Pevně doufám, že tento přístup k výrobě bude ostatní výrobce motivovat k tomu, aby zlepšili své výrobní procesy. Benefitovat z toho budou samozřejmě hlavně zákazníci, a celkově tak bude svět 3D tisku o něco veselejším místem – a jako výrobce 3D tiskáren vím, o čem mluvím. 🙂

Stejnorodost materiálu

Vždycky mě pěkně štvalo, když dvě cívky od jednoho výrobce, které mají mít stejnou barvu, ve skutečnosti stejnou barvu vůbec nemají. Nebo když dokonce dochází k barevným výkyvům v rámci jedné cívky. Abychom se těmto problémům vyhnuli, používáme tzv. masterbatche (tekutá či pevná aditiva, která určují barvu nebo fyzické vlastnosti materiálů) od renomovaných evropských výrobců, přičemž dávkování probíhá plně automaticky přímo na výrobní lince a to na základě váhového poměru. Dále jsme vyvinuli online systém založený na výpočetním modelu CIELAB ΔE* (CIE76). Ten je umístěn těsně za chladícími nádržemi a souvisle monitoruje barevný odstín filamentu. Tato data rovněž ukládáme, a pokud by cívka nesplní naše přísné limity, je automaticky vyřazena.

Tiskové vlastnosti

Nejspíš už jste se všimli toho, že pokud objednáte dvě cívky od stejného výrobce, nemusí se při tisku chovat úplně stejně. Je to dáno výběrem pryskyřice (my používáme NatureWorks 4043D pro naše PLA filamenty), výběrem masterbatche a pak kvalitou samotné přípravy. Postavili jsme si vlastní testovací laboratoř, abychom se ujistili, že každá várka filamentů je stejná jako ta předchozí. Máme tady tester pevnosti v tahu, Charpyho kladivo k měření rázové houževnatosti, tester indexu toku taveniny pro měření vlastností pryskyřice a i troubu k testování absorbce vody.

Plastové peletky mají tendenci vstřebávat vlhkost ze vzduchu, což řešíme tak, že používáme agregát suchého vzduchu se sérií prachových filtrů. Peletky jsou před zahájením výrobního procesu pečlivě odvlhčeny.

Pečlivost ve výrobě

Technické specifikace jsou jedna věc. Ale pak je tu ještě řada dalších prvků, které byste mohli považovat za druhořadé, protože se nedají nijak změřit nebo zvážit. Ale opak je pravdou. Mrkněte na náš fantastický návin. Nelze jej specifikovat v datasheetu, ale perfektně navinutá cívka je zárukou, že na ní nenajdete smyčky a že se bude při tisku krásně odmotávat. Naše výrobní linky proto obsluhují robotické ruce. Byla to nemalá investice, ale vyplatila se.Všechny naše cívky jsou díky tomu perfektně navinuté.

Plány do budoucna

Nějakou dobu jsme tajně k některým našim tiskárnám přidávali neoznačený Prusament Silver PLA, a zákazníci si jej nadmíru chválili. V minulosti jsme používali filament od výrobce FilamentPM, který byl brandovaný jako Prusa PLA. Budeme jej nabízet i nadále pod názvem Prusa Basic PLA. Pokud ale chcete filament, který si tady vyrábíme sami, tak je to jedině Prusament.

Zatím tedy začínáme s PLA, ale už pilně makáme na ASA a PETG materiálech, takže se již brzy dočkáte rozšíření nabídky!

Jsem rád, že jsem vám konečně mohl představit náš dlouho připravovaný Prusament – špičkový filament s unikátní možností detailní inspekce úplně každé cívky, kterou si zakoupíte. Momentálně nabízíme PLA v pěti barevných variantách, v nejbližší době ale budou přibývat další.

Prusament PLA si můžete už nyní koupit z našeho e-shopu za 599 Kč (vč. DPH) a já se nemůžu dočkat, až z něj začnete tisknout a budete sdílet své postřehy i vytištěné modely. Mějte jenom na paměti, že kompletní naskladnění nám ještě zabere pár týdnů.

Tisku zdar!

Josef Prusa

---