Vyrobit si na 3D tiskárně elektrickou kytaru, o tom jsem snil už několik let. Ale připadalo mi, že se jedná o poměrně náročný úkol. Prasklo by tělo pod napětím strun? Prohnulo by se časem? Budu potřebovat použít speciální aktivní snímače? Bude mít plastové tělo hrozný zvuk ve srovnání s dřevěným tělem? Otázek bylo tolik a odpovědí na internetu překvapivě málo.

Nejsem samozřejmě první, kdo se o tisk kytary pokouší. Na internetu je k dispozici celá řada článků a 3D modelů, přičemž některé dopadly opravdu pěkně. Ale část těchto 3D tištěných kytar ve skutečnosti nevypadala, že se na ně bude moc dobře hrát. A další projekty, které vypadaly slibně, buď nesdílely 3D model, chyběl jim návod, byly příliš složité nebo příliš drahé.

A tak bylo rozhodnuto – navrhnu si vlastní 3D tisknutelnou elektrickou kytaru.

Priority při návrhu

Abych vysvětlil svůj myšlenkový proces – kytaru jsem navrhoval s ohledem na komunitu 3D tiskařů. Chtěl jsem, aby ostatní mohli snadno postupovat podle návodu a vytvořit si vlastní netradiční kytaru. Než jsem začal cokoli navrhovat, sepsal jsem si seznam priorit:

• Projekt by měl být jednoduchý
  • Bez složitého skládání desítek dílů
  • Bez kovových tyčí pro zpevnění nebo dalších dílů, které tam nemusí nezbytně být
• Díly by měly být levné, pokud bych měl utratit spoustu peněz za kytaru, koupím si originální Fender nebo Gibson
• Hardware by měl být snadno dostupný po celém světě
• Všechny tištěné díly se musí vejít na Original Prusa i3 MK3S+ (25×21×21 cm)
  • To se může zdát jako přísné omezení, ale pokud díly nepůjdou vytisknout na tiskárně velikosti MK3, většina lidí si je doma nevyrobí
• Kytara by měla skutečně dobře hrát a ladit v celém rozsahu, nechci vytvořit nepoužitelnou plastovou hračku
• Kytara musí zaujmout svým vzhledem!

Hlavně to nekomplikovat

Mojí největší obavou byla síla, které napnuté struny působí na krk a tělo kytary. Jde o přibližně 50 kg zátěže, v závislosti na tloušťce strun. Těchto 50 kg se snaží zlomit kytaru napůl, vytrhnout kobylku z těla a silně ohnout krk.

Řešení problému s ohýbáním krku bylo upřímně snadné – rozhodl jsem se použít normální dřevěný krk. Ačkoli byste mohli namítnout, že kytara již nebude „plně 3D tištěná“, krk je tak klíčovou a precizní částí kytary, tisknout ho by nejspíš porušilo jedno z hlavních kritérií – aby se na kytaru pěkně hrálo (i když je tisk krku možný). Dřevěné krky jsou perfektně hladké a rovné, mají odolné kovové pražce a mají uvnitř závitovou tyč, kterou lze snadno kompenzovat lehké prohnutí krku (konvexní i konkávní).

Vyřešení problému s kobylkou však vyžadovalo hlubší zamyšlení. Kobylka na elektrické kytaře je malá kovová část, která drží spodní konec strun. Obvykle je k tělu kytary přišroubovaná. Pokud se podíváme na nejčastější designy kytar, jedna z kobylek by vám mohl připadat jako mimořádně vhodná pro 3D tištěnou kytaru. Dokážete si tipnout, která to je?

Většina populárních tvarů kytar má velmi malou kobylku, někdy k tělu připevněnou jen dvěma šrouby. Ale kobylka Telecasteru, to je jiná! Tento velký kovový plech nejen drží spodní struny na místě, ale také integruje jeden ze snímačů a má až 5 děr na šrouby, které umožňují lepší distribuci páky na celou plochu kobylky a podkladovou 3D tištěnou část.

Navíc Telecaster obsahuje pouze jeden další snímač, což zjednodušuje kabeláž a celý návrh. A nakonec, ovládání hlasitosti a tónu, stejně jako přepínač snímačů jsou všechny namontované na jedné kovové desce a upevněné k tělu pouze 2 šrouby. To velmi zjednodušuje rýsování designu, protože nebudeme muset individuálně integrovat několik otočných ovladačů a přepínačů.

V našich předchozích článcích jsme nejprve hovořili o tisku kytarových trsátek – fungovala překvapivě dobře! A pak jsme hovořili o tisku různých doplňků pro kytaru, jako jsou kapodastr nebo bezpečnostní zámky na popruh. Než se pustíte do 3D tisku celé kytary, můžete si tak vytisknout něco jednoduššího pro svou stávající kytaru.

Elektronika a další hardware

Vzhledem k tomu, že jsme se rozhodli pro hardware Telecasteru, musíme si nějak obstarat všechny díly. Napadají mě tři hlavní způsoby, jak tomu přistoupit:

1. Koupit si levnou kytaru a rozložit ji na díly
2. Koupit všechny díly samostatně
3. Koupit celou sadu dílů na Telecaster

Kupovat celou funkční kytaru jen proto, abych ji hned rozebral, se mi moc nelíbí. Výjimkou by mohl být případ, kdy narazíte na kytaru s poškozeným tělem, ale hardware a krk jsou stále v dobrém stavu. Koupit všechny díly zvlášť je určitě možné. Potřebovat budete:

• Kytarový krk s ladícími mechanikami
• 1 samostatný single-coil snímač
• Bridge (kobylku) s integrovaným single-coil snímačem
• Ovládací panel na Telecaster – s třípolohovým spínačem a dvěma otočnými ovladači
• Výstupní konektor

Problémem je, že koupě jednotlivých komponent se dost prodraží. I když se rozhodnete pro absolutně nejlevnější možnosti, pravděpodobně utratíte 5-10 tisíc korun.

Připravte se na hlaví vychytávku v tomhle článku – Sadu elektrické kytary Harley Benton T-Style! Tento kit stojí pouhých 79 dolarů (cca 2000 Kč)! A zahrnuje veškerý hardware, který budete potřebovat. Vše je předem osazeno pomocí jednoduchých konektorů, které lze snadno zapojit. Kit je možné zakoupit na německém eshopu Musikhaus Thomann, který patří mezi největší prodejce hudebních nástrojů na světě. Tento prodejce splňuje jeden z požadavků na mém seznamu – doručuje téměř do všech zemí světa, včetně Česka.

Sada je tak levná a praktická, že jsem ji prostě musel zkusit objednat. Obstarávání všech dílů se práve proměnilo na jednoduché „objednej si tuhle sadu a zbytek dílů si vytiskni“. Stavebnice Harley Benton je dodávaná s nelakovaným dřevěným tělem. Za tu cenu je pozoruhodné, že se vůbec dodává s tělem. Nebude mi ale líto jej odložit a použít vlastní, 3D tištěné tělo.

Základní design

K návrhu těla kytary jsem použil program Fusion 360. Důležitým výchozím bodem bylo správné umístění všech otvorů pro šrouby, místa pro uchycení krku a slotů pro elektroniku.

To bylo o dost jednodušší právě díky tomu, že stavebnice obsahuje zmíněné dřevěné tělo. Umístěním metru vedle těla a jeho vyfocením z co největší vzdálenosti, ideálně s objektivem se zoomem, jsem vytvořil skvělou šablonu s minimálním perspektivním zkreslením. Pomocí funkce „Kalibrace“ ve Fusionu můžete nastavit měřítko snímku. Čím delší je kalibrační vzdálenost, tím menší bude odchylka kalibrace. Já jsem jako kalibrační rozsah nastavil 50 cm.

Polohu všech otvorů jsem si zakreslil do 2D výkresu. Pomocí posuvného měřítka jsem přeměřil vzdálenosti mezi jednotlivými prvky a zkontroloval ve výkresu, zda hodnoty sedí. Zejména u děr, které jsou od sebe daleko, způsobí i malé perspektivní zkreslení určité nepřesnosti. Všechny rozměry jsou samozřejmě důležité, ale ten, na který jsem se obzvlášť zaměřil, je poloha kobylky. Kobylka musí být dokonale zarovnaná s krkem kytary, aby byly struny pěkně vycentrované po celé jeho délce. A za druhé, kobylka musí být ve správné vzdálenosti od krku, aby se kytara dala správně naladit. Konkrétně 12. pražec by měl být přesně uprostřed struny. K ladění intonace kytary se jště dostaneme. Naštěstí má kobylka Telecasteru pro tento účel poměrně široký rozsah nastavení. Přesto musí být ve správné poloze, aby seřízení mělo šanci fungovat, takže se vyplatí si to překontrolovat.

Když byly všechny otvory na svém místě, nastal čas na kreativnější část modelovaní. Přestože používám hardware Telecasteru, neměl jsem v plánu jednoduše okopírovat tvar této legendární kytary. Díky 3D tisku je možné vytvořit jakýkoli tvar, takže by byla škoda toho nevyužít.

Vždycky se mi líbily tvary kytar Fender Jazzmaster a Mustang. Proto jsem použil nástroj Spline ve Fusion 360 a vytvořil tvar volně inspirovaný těmito kytarami.

Typická tloušťka těla kytary je 45 mm, tato hodnota byla použita pro vytažení výkresu. Poté jsem pomocí dříve vytvořené šablony vytvořil všechny otvory a drážky pro elektroniku. S ohledem na to, že veškerá elektronika bude muset být propojena dohromady, jsem od těla odečetl několik válců, abych vytvořil „tunely“ mezi dutinami. Spodní otvor pro snímač bude zakryt kovovou kobylkou a ten horní zase pickguardem, takže oba otvory mohou být o něco větší, než je nezbytně nutné. A konečně, větší díra na spodní hraně navazuje na dutinu pro hlavní ovládací desku. Tam bude umístěn výstupní konektor. Tím je základní model kytary hotový!

Je tu ovšem malý problém. Model je příliš velký na to, aby se vešel na většinu běžných 3D tiskáren. Dokonce se nevejde ani na naší Original Prusa XL. Bylo tedy na čase model rozřezat na menší kousky.

Kromě toho, že byl model příliš velký, stále mu chyběla trocha elegance nebo nějaký zajímavý designový prvek. Vzhledem k tomu, že 3D tisk není svázán tradičními omezeními designu, experimentoval jsem s přidáváním různých výřezů. Nakonec jsem skončil, hádáte správně, u šestiúhelníků! Motivace pro to byle nejen estetická, ale hlavně funkční. Šestiúhelníky vytvoří spoustu hran, podél kterých bude snadné model rozdělit na více částí, spoj bude přitom sotva viditelný. Také jsem přidal velké zkosení podél celé horní hrany. Díky tomu půjde o hranu mnohem pohodlněji opírat ruka.

Rozdělení na více částí

Pamatujete, když jsem mluvil o 50 kg síly, kterou struny vyvíjejí na krk a tělo kytary? To vytváří jeden kritické požadavek na rozdělení kytary. Pokud je to možné, část kytary mezi krkem a kobylkou by měla být vyrobena pouze z jednoho kusu. Bylo by zbytečně složité zajistit, aby bylo spojení mezi dvěma díly v této části dostatečně silné.

Naštěstí je takové rozdělení s trochou představivosti možné. Horní okraj je definován hexagonálním vzorem. Další očividné místo pro řez je hned pod otvory pro uchycení kobylky. Tím se zajístí minimální délka tohoto dílu. A chytrý řez na levém spodním okraji umožňuje orientaci, ve které se nejdelší strana modelu akorát vejde na diagonálu tiskového prostoru. To dokonce způsobí, že je tato část tisknutelná bez podpěr. Nicméně jsem i tak nakonec použil organické podpěry v PrusaSliceru pro hezčí povrch na převislých stěnách.

Rozmístění dalších řezů je poměrně jasné. Zbývající spodní kus bez šestiúhelníků je rozdělen na dvě části tak, aby se každá část vešla na tiskovou plochu o rozměrech 25×21 cm. A horní část je rozdělena na 3 části z toho samého důvodu.

Posledním velkým kusem, který nám chybí, je pickguard, který zároveň slouží jako uchycení pro horní snímač. Jeho tvar je poměrně dobře definován okolními hranami, které jsou jednoduše vsazeny o 3 mm.

To, že je tělo rozděleno na několik částí, má ještě jednu výhodu – každou část lze vytisknout jinou barvou. Volba barev tady v Prusa Research je celkem jasná, černou a oranžovou určitě nic nezkazíte. Jednou z dalších barev, kterou rád používám s naší Prusa Orange, je doplňková modrá nebo tyrkysová. Stačí obarvit jeden díl touto barvou a celý model hned ožije.

A tím je model Prusacasteru hotový!

3D tisk a sestavení

Volba materiálu pro prostřední díl

Jediná část, která bude pod významným mechanickým zatížením, je velký střední díl. Může vás lákat ho vytisknout z materiálu jako je PETG kvůli přidané „pevnosti“. Nicméně, v našem případě hledáme hlavně velmi tuhý materiál (vysoký modul pružnosti). A možná překvapivě, staré dobré PLA je v tomto ohledu jednou z nejlepších voleb. Použití PLA také sedí do celé koncepce projektu – udržení nízkých nákladů a co nejjednodušších postupů.

Použití PLA má jednu nevýhodu – nízkou tepelnou odolnost. Vzhledem k tomu, že středový díl je poměrně mohutný, bude schopen odolávat přímému slunci po přiměřeně dlouhou dobu. Pokud by však někdo nechal kytaru třeba v autě během horkého letního dne, to by byl to problém. Pokud chcete odstranit tuto omezení, vyberte tuhý materiál s vyšší teplotní odolností – jako je Prusament PC Blend Carbon Fiber, Prusament PA11 Carbon Fiber nebo jim podobné. Ty jsou trochu obtížnější na tisk a o něco dražší. Protože u nás v Čechách ale moc tropických dnů nemáme, já jsem tento díl vytiskl z PLA. A po roce (tak dlouho mi trvalo dotáhnout tenhle článek) stále bez problému drží.

Pro otestování, zda všechno pasuje, jsem vytiskl jeden kus hlavního dílu s výchozím nastavením v PrusaSliceru. A protože všechno sedělo, připojil jsem k dílu krk a kobylku a natáhnul na zkoušku struny. A voilà! Kytara funguje! Vypadá docela vtipně, jen se středovou částí, a chybí jí veškerá elektronika. Ale hraje!

Tok materiálu za studena (creep)

Měl jsem ale ještě jednu obavu – tok materiálu (anglicky material creep). Creep je tendence pevného materiálu pomalu se deformovat pod vlivem trvalého mechanického napětí. A to i v případě, že toto napětí je nižší než mez kluzu. A tato obava se ukázala jako opodstatněná. Po měsíci, kdy byl vytištěný díl pod napětím strun, se celý mírně prohnul. Nebylo to velké překvapení, protože výchozí profil v PrusaSliceru používá pouze 2 perimetry, což je dobré pro většinu případů, ale trochu málo pro díl vystavený tak velkému mechanickému zatížení. Přetisknutí dílu se 7 perimetry a 25% kubickou výplní problém zcela vyřešilo.

Výběr strun

Kytarové struny se vyrábějí v různých tloušťkách. Na lehčí kytarové struny se obvykle lépe hraje a umožňují snadnější vytahování tónů. O něco častěji ale praskají a produkují o něco menší hlasitost. Těžké kytarové struny naopak produkují větší hlasitost a sustain, ale pro hraní a ohýbání tónů vyžadují větší sílu. A co je důležitější, těžší struny více napínají krk kytary! Výběrem velmi tenkých strun, například o síle 9, můžeme snížit napětí působící na středový díl.

3D tisk ostatních dílů

Zbytek součástí nebude pod větším napětím, kromě držení kytary na popruhu a držení kabelu. Volba materiálu zde tedy není nijak důležitá. Horní 3 části byly vytištěny z Prusamentu PETG Prusa Orange, spodní část držící přepínač z Prusamentu PLA Galaxy Black a nakonec malá spodní část z Prusamentu PLA Azure Blue. Všechny tyto části byly vytisknuty s výchozím profilem v PrusaSliceru.

Lepení dílů dohromady

Všechny díly mají velké dotykové plochy k středové části. Vše slepte dostatečným množstvím vteřinového lepdila. V šestihranných dílech jsou i otvory pro M3 šrouby, aby bylo spojení pevnější. Pokud budete používat popruh, celá váha kytary bude na tomto spojit viset. Nicméně použití šroubů je volitelné, přistup k nim není zrovna ideální.

Zapojení elektroniky

Všechny kabely v sadě Harley Benton T-style jsou osazeny konektory JST, takže je velmi snadné vše propojit. Jen se ujistěte, že jste kabely od horního snímače připojili ke kabelům vycházejícím z horní části přepínače. Jinak by přepínač fungoval opačně – horní poloha by volila spodní snímač.

Jednou zajímavou věcí ohledně zapojení je samostatný černý kabel, který zdánlivě nikam nepatří. Používá se k uzemnění strun. V prostředním tištěném dílu najdete otvor, který vede pod kobylku. Oholte z kabelu trochu izolace, uvolněte kobylku, protáhněte černý kabel a pod kobylkou ho skřípněte. Bez tohoto uzemnění by kytara nepříjemně bzučela. I na poměrně drahých kytarách se obvykle objeví nějaké bzučení (a my používáme levnější komponenty), ale toto uzemnění výrazně pomůže ho zmírnit.

Závěrečné doladění- nastavení intonace kytary

S kytarou plně sestavenou můžete natáhnout a naladit struny. Po naladění strun můžete doladit intonaci kytary tak, aby struna ladila v celkém rozsahu hmatníku. Jakmile jsou naladěné, zahrajte stejnou strunu otevřenou a poté na 12. pražci. Pokud je tón na 12. pražci rozladěný (více než jen mírně) ve srovnání s otevřeným tónem, budete muset doladit intonaci. Na hardware Telecasteru je to velmi snadné. Můžete posunout část mechaniky, která tlačí struny nahoru, otáčením šroubu, který mechanikou prochází. Pokud je tón na 12. pražci nižší, posuňte uchycení směrem nahoru. Pokud je tón na pražci vyšší, nejprve mírně povolte strunu a poté posuňte uchycení dolů. Posuvníky na Telecasteru jsou sdílené pro dvě sousední struny, takže se snažte najít dobrý kompromis, kdy jsou obě struny naladěné.

Fotky hotové kytary

Jak kytara hraje?

Kytara hraje opravdu překvapivě dobře. Kdybych měl zavřené oči a někdo mi ji podal, možná bych ani nepoznal, že je vytištěná na 3D tiskárně. Struny drží naladěné a intonace kytary je téměř dokonalá. Samozřejmě vzhledem k tomu, že komponenty byly poměrně levné, nelze očekávat, že bude hrát lépe než špičkový Telecaster. Ale s ohledem na cenu je to skvělý výsledek.

Stáhněte si model a vyrobte si vlastní 3D tištěnou kytaru!

Celkově jsem nadšený z toho, jak 3D tištěná kytara hraje a vypadá. Pokud si chcete vyrobit svůj vlastní Prusacaster, můžete si 3D model stáhnout z Printables.com. Jako vždy je ke stažení zdarma! A na Printables najdete i soubory ve formátu STEP, které by mělo jít celkem snadno modifikovat ve vašem oblíbeném CAD softwaru. Přidal jsem i výkres ve formátu DXF s pozicí všech děr. Doufám, že se stavbu vlastní elektrické kytary užijete stejně jako já, tisku zdar!

Stáhněte si model z Printables.com