Už jste zkoušeli vytisknout vázy, misky, kelímky a další vodotěsné modely? Pokud ano, jaký jste použili filament? S jakým nastavením jste tiskli? A upravovali jste model, aby opravdu poctivě držel vodu?
Určitě je vám jasné, že tisk vodotěsných modelů není úplně zadarmo. Pokud jste zkusili naplnit vodou různé vázy vytisknuté se standardním nastavením sliceru (0.15mm – Quality, 15% Gyroid infill), asi jste zjistili, že tenkostěnné modely velice snadno protečou, zato tlustostěnné modely udrží vodu o něco lépe. Dává smysl, že 3D tištěné modely ve své vodotěsnosti trochu pokulhávají za vstřikolisem a jinými metodami obrábění plastů, proto je potřeba udělat pár úprav, aby kapalina z modelu netekla ven (či dovnitř). V tomto článku si postupně probereme všechny tipy a triky pro zabránění propustnosti vody.

Nejsnadnější neznamená vždy nejlepší

Na přemýšlení a testování je nejjednodušší nějaká forma postprocessingu, např. chemické vyhlazení, zalití do epoxidové pryskyřice, lakování apod. Jedná se však o celkem nepraktické procesy, během kterých se dá leccos pokazit, obvykle se k nim váže nepříjemný zápach, špína apod. Proto je naším cílem nastavit tiskárnu tak, aby vytvořila vodotěsnou bariéru bez nutnosti složitého postprocessingu i za tu cenu, že může být potřeba trocha testování.
Dobrá zpráva je, že většinu testování jsme udělali za vás. Vytiskli jsme si několik desítek různých testovacích modelů, abychom si ověřili, kde leží hranice vodotěsnosti. Výsledky jsme porovnali s tvrzeními, která se běžně vyskytují na internetu a výsledky prezentujeme zde:

Volba materiálu

Některé filamenty poskytují zvýšenou mechanickou odolnost, některé teplotní, jiné zase chemickou. Ale liší se materiály ve své vodotěsnosti? Trochu vás zklameme, odpověď zní: ano, i ne.

Jasně, tisknout vázu z PVA či BVOH rozhodně nedává smysl. Sotva se otočíte, voda bude na zemi a váza svou konzistencí bude připomínat něco co si někdo právě vyšťoural z nosu. Ale opravdu je takový rozdíl např. mezi PLA a PETG?

Náš verdikt zní: Pokud tisknete modely s dostatečně tlustými stěnami (6 perimetrů / 2-3 mm nebo víc), je vcelku jedno, z jakého materiálu tisknete. U slabých stěn (2-4 perimetry / cca 0,9-1,8mm) je situace trochu jiná. Zde tvoří nejlepší bariéru PP, následuje CPE, PC, ASA and ABS. TPEE si vedl o něco hůř, ale stále s velmi podobnými výsledky. Ostatní testované filamenty (HIPS, Nylon, PETG, PLA, PVB) protékaly víc.

Některé zdroje uvádí, že PLA se ve vodě částečně rozpustí a ztratí svou schopnost udržet vodu. Realita je taková, že PLA se nerozpustí, ale může za určitých podmínek nabobtnat a posloužit jako můstek, který převede vodu skrz. Teoreticky tak může nastat situace, kdy naplníte vázu vodou, a ta proteče skrz až po několika dnech až týdnech. Nicméně, tento problém se nám neprojevil u žádného z našich testovaných modelů (tisknutých z Prusamentu PLA), navíc máme otestované květináče, které jsou také z PLA a vodu drží spolehlivě i po dlouhé době (viz článek o zahradničení).

Výběr modelu

Je vcelku pochopitelné, že není vhodné tisknout příliš složité modely. S komplexními tvary roste množství potenciálních otvorů, kudy poteče ven. Zároveň je vhodné vybírat modely s dostatečně silnou stěnou (2-3 mm a víc). Pokud vám u modelu půjdou nastavit třeba jen 2 perimetry, pravděpodobně neudrží vodu a bude vyžadovat postprocessing.

Layer height

Řada článků radí lidem, ať zvýší výšku vrstvy, protože tak sníží počet kontaktů (a potenciálních děr) mezi vrstvami. Už jsme vyvrátili tisk s vyšší vrstvou pro dosažení transparentnosti modelu, nyní musíme zavrhnout i souvislost vyšších vrstev s vodotěsností. O něco vyšší vrstva má smysl pouze při tisku s tryskou o větším průměru, ale bavíme-li se o 0.4 mm tryskách, standardní tloušťka vrstvy 0.15mm funguje ve většině případů dostatečně. Naše testování naopak ukázalo, že s vyššími vrstvami stoupá šance k tvorbě děr, nikoliv mezi samotnými vrstvami, ale v místě švu a kontaktu plné výplně s perimetry. Najdou se i některé konkrétní případy, u kterých je dokonce lepší zvolit nižší výšku vrstvy. Cílem by obecně mělo být dosažení co nejkompaktnějšího modelu, ideálně pomalým tiskem s nízkou vrstvou, plnou výplní a vysokou teplotou – to jsme už ukázali v našem článku o tisku transparentních modelů.

Spodní/horní vrstvy

Testovali jsme i počet plných vrstev. Zajímavé je, že na rozdíl od perimetrů na počtu vrstev nezáleží. Všechny naše testované nádoby s počtem plných vrstev od 2 do 7 (a 8 perimetry) držely vodu spolehlivě. Nutno podotknout, že dno testovací nádoby bylo rovné a vždy jsme ho tiskli plochou stranou na tiskovou podložku. Co však dělá problém, je přechod mezi plnými výplněmi a perimetry (infill overlap). Zde je vhodné po vzoru tisku transparentních dílů upravit tuto hodnotu tak, aby se výplň více překrývala s perimetry, případně zvýšit průtok (viz dále).

Perimetry

Naše testování ukázalo, že počet perimetrů je nejzásadnějším, resp. nejčastějším prvkem ovlivňujícím vodotěsnost modelu. Velice jednoduše řečeno: Čím víc perimetrů, tím vyšší šance k dosažení vodotěsnosti. U většiny modelů celkem spolehlivě funguje 4-6 perimetrů (stěna o tloušťce 2-3 mm), v tom se shodneme i s jinými články věnujícím se tématu. Zde se v rychlosti vrátíme na začátek k výběru materiálu a ukážeme si konkrétní limity pro jednotlivé materiály, tiskneme-li jednoduchý testovací válec:

Zajímavé je, že při tisku módu spirálové vázy udržely vodu všechny testované filamenty. Zdá se, že hlavním problémem je skutečně tisk komplexních modelů a švy vzniklé u většího počtu perimetrů. V módu spirálové vázy lze vytisknout řadu jednoduchých vodotěsných modelů, ale komplexnější tvary vodu s největší pravděpodobností neudrží. Proto v tabulce bereme dva perimetry jako nejnižší hodnotu.

Průtok

Zvýšením průtoku se dá také zlepšit vodotěsnost, avšak za cenu ztráty přesných rozměrů. Pokud tisknete designovou vázu, u které vás netrápí přesnost tisku, můžete si dovolit zvýšit průtok na 105-110 % (Nastavení filamentu / Násobič extruze). Pak je ale nutné počítat s tím, že některé materiály (například PETG) mohou při vyšším průtoku vytvořit nehezké struktury na povrchu (stringing, oozing).
Zvýšení průtoku je zřejmě nejjednodušší způsob, jak docílit vodotěsnosti. Chcete-li tisknout v módu spirálové vázy, je to vaše jediná možnost, jak utěsnit svislé stěny (pokud nechcete dělat povrchovou úpravu modelu).

Pár dalších tipů, které mohou pomoci

• Ujistěte se, že máte čistou trysku zvenku i zevnitř. Případné nečistoty nebo vynechávání extruze zvyšují počet děr.
• Pokud tisknete modely s tlustými stěnami, je zbytečné tisknout se 100% výplní, je však důležité zvýšit počet perimetrů. Vyšší počet perimetrů nejen že vytváří vodotěsnou bariéru. ale zároveň zlepšuje mechanické vlastnosti modelu.
• Zvyšte teplotu o 5-10 °C (dle typu filamentu). Ideální je zvýšení teploty v kombinaci s nízkou výškou vrstvy, aby došlo k lepšímu propojení vrstev. Cílem by měl být co nejkompaktnější model.

Co si tedy odnést z příprav a nastavování sliceru?

• Vybírejte jednoduché tvary
• Tenkostěnné modely je nejlepší tisknout z PP nebo CPE
• Nezvyšujte výšku vrstvy (0.15 mm nebo nižší je optimální)
• Na počtu spodních vrstev nezáleží, ale preventivně nastavte 5 a víc
• Tiskněte s alespoň 4 perimetry
• Zvyšte průtok, nemůžete-li použít více perimetrů

Formy postprocessingu

Jak vidno, tak pro dosažení základní vodotěsnosti pro tisk váz, misek apod. není potřeba nějak drasticky měnit nastavení. Nejzásadnější je kompaktnost tisku, tedy tloušťka stěny, množství výplně a násobič extruze. Ale vzhledem k tomu, že u některých modelů tato nastavení prostě nestačí a stejně je potřeba přikročit k nějaké formě postprocessingu, tak si ukážeme, jaké jsou nejsnadnější možnosti.

Akrylový lak

Uživatelsky nejjednodušší variantou, jak vytvořit vodotěsnou vázu, je použití bezbarvého akrylového laku ve spreji. Model stačí zvenku i zevnitř několikrát nastříkat a nechat zaschnout. Akrylový lak ve spreji (lesklý i matný) můžete koupit v leckterém hobby obchodě. Pozn.: Akrylový lak, podobně jako většinu ostatních povrchových úprav nedoporučujeme použít na modely, které přijdou do kontaktu s jídlem. Pro takové případy je vhodné použít certifikovanou zdravotně nezávadnou pryskyřici či zvolit zcela jinou metodu povrchové úpravy.

Lak na nehty

Může se to zdát trochu podivné, ale lak na nehty může také posloužit k zacelení povrchu. Výhoda spočívá ve snadné dostupnosti, stačí zajít do nejbližší drogerie nebo oslovit partnerku. Nevýhodou je poněkud nepraktická aplikace – laky na nehty jsou obvykle v malých lahvičkách a mají malý aplikační štětec. Navíc jsou poměrně drahé ve srovnání s jinými prostředky.

Epoxidová pryskyřice

Zalitím povrchu do epoxidové pryskyřice dosáhnete nejen spolehlivé vodotěsné úpravy, ale také je to jedna z mála metod, které se dají použít k tvorbě modelů vhodných ke kontaktu s jídlem (pryskyřice s platným zdravotním certifikátem). Je však potřeba počítat s tím, že se jedná o velmi špinavou práci, při které se vylučuje nepříjemný a nezdravý zápach (je vhodné použít respirátor). Navíc je potřeba se držet předepsaných postupů, zvlášť, když se jedná o modely, které přijdou do kontaktu s jídlem. Vytvrzení epoxidové pryskyřice trvá i několik dnů.

Chemické vyhlazení

Bezpochyby nejelegantnější variantou postprocessingu je chemické vyhlazení modelu. Jedná se o relativně čistou práci, obvykle se obejde bez výraznějšího zápachu a výsledkem je pouze hladká verze vámi použitého materiálu. Asi největším nedostatkem chemického vyhlazení je výběr materiálů. Ke každému typu filamentu se sice najde rozpouštědlo, ale jen čtyři druhy standardních filamentů se dají vyhladit běžně používanými chemikáliemi – ABS, ASA, HIPS a PVB. Samotnou technikou vyhlazení se zde nebudeme zabývat – pokud se chcete dozvědět víc, nahlédněte do našeho staršího článku nebo se nechte inspirovat naší materiálovou příručkou.

Jak je vidět, tvorba váz, kelímků a dalších voděodolných výtisků není žádná věda. Se správným tiskovým nastavením se dá vytisknout celá řada pěkných modelů, s trochou snadného postprocessingu můžete udělat téměř každou nádobu vodotěsnou. Jistě, nevyjmenovali jsme si zde všechny varianty, například vakuová impregnace nebo žíhání tu chybí, ale snad se všichni shodneme, že to jsou pokročilé metody, které většina tiskařů (včetně těch nejzkušenějších) zřejmě nepoužije. V dalším článku si ukážeme, jestli má smysl tisknout vzduchotěsné modely, například uzavíratelné krabičky, které lze ponořit na nějaký čas pod vodu. V mezičase zkuste vytisknout něco zajímavého a pochlubte se svým modelem. Tisku zdar!