Predstavte sa nám, kto ste a na akej univerzite študujete?
Čaute, volám sa Matúš Koleják a som študentom druhého ročníka bakalárskeho štúdia na Fakulte informatiky a informačných technológií STU v Bratislave. V roku 2023 som bol ocenený cenou rektora STU – „Študent roka 2023“, za mimoriadne výsledky v oblasti výskumu a vývoja, ako aj cenou dekana fakulty FIIT STU. Mimo školy sa primárne venujem tímovému manažmentu a softvérovému vývoju v rámci nášho projektu MeltFlex, kde sa snažíme priniesť inovatívne riešenia do sféry 3D tlače. Okrem toho pracujem na polovičný úväzok ako Java backend developer pre projekt CatenaX, ktorý na Slovensku zastrešuje firma Henkel. Projekt sa venuje vývoju blockchain riešení zameraných na zlepšenie dátovej transparentnosti a bezpečnosti v automobilovom priemysle.
Ako ste prišli na nápad vyvinúť päťosovú 3D tlačiareň a čo vás motivovalo presiahnuť hranice bežných tlačiarní?
Samotný nápad na päťosovú 3D tlačiareň vzišiel z rozhovorov so Sofiou Ercsenyovou a Richardom Križanom, s ktorými som sa už istú dobu poznal cez rôzne konferencie a hackathony. Uvedomili sme si, že väčšina 3D tlačiarní je viac spájaná s nekvalitnými výsledkami tlače, než s úspešnými kvalitnými výstupmi. Rozhodli sme sa, že naším cieľom bude vytvoriť niečo kvalitnejšie. Niečo, čo bude spoľahlivé a zároveň nás nebude obmedzovať v schopnosti tlačiť komplexné predmety. Po niekoľkých stretnutiach sme náš projekt rozbehli. Získali sme grant na jeho financovanie a začali s vývojom. Neskôr sme sa dostali aj k priestorom vďaka firme GoSpace, kde sme sa mohli pravidelne stretávať a vyvíjať našu 3D tlačiareň.

3D tlač- Back Ground Dark Blue
Môžete nám bližšie popísať technológiu robotického ramena SCARA a jeho výhody pri 3D tlači oproti klasickej tlači?
Klasická 3D tlačiareň funguje na systéme koľajníc, po ktorých sa pohybuje takzvaný extrúder. Z neho vychádza filament (vlákno z plastu, z ktorého sa „tlačia“ 3D objekty – s trochou nadhľadu ho možno prirovnať k toneru v štandardných 2D tlačiarňach, pozn. red.).
Tento filament sa nanáša vodorovne po vrstvách. Problém nastáva v momente, keď chcete vytlačiť zložitejšie útvary. Napríklad môže ísť o objekty s pokročilou internou štruktúrou s rôznymi detailmi. Vykonanie týchto úloh je mimo možností štandardných 3D tlačiarní, ktoré neboli projektované pre takéto špecifické požiadavky.
V praxi to funguje asi nasledovne. Nakreslíte si 3D model v CAD softvéri alebo si ho stiahnete z internetu. Následne tento model otvoríte v programe slicer. Ten vygeneruje takzvaný G-kód, jazyk ktorému rozumie daná tlačiareň a na základe jeho inštrukcií vytlačí požadovaný útvar. Avšak výkonnosť a presnosť tlače môže byť limitovaná technickými obmedzeniami. Najmä, keď sa bavíme o zložitých modeloch.
Bežná 3D tlačiareň pozostáva z troch osí, teda X (dĺžka alebo šírka), Y (výška) a Z (hĺbka). Päťosové rameno, ktoré používame, je založené na robotickom mechanizme. Každá z týchto piatich osí reprezentuje pohyb v jednom kĺbe ramena. Čiže, keď klasická 3D tlačiareň tlačí len zdola nahor, tak vďaka piatimi osiam dokážeme tlačiť z rôznych uhlov. Poskytuje nám väčšiu flexibilitu. No zároveň, čím viac osí tlačiareň má, tým náročnejší je vývoj a kalibrácia.
Aké boli najväčšie výzvy počas vývoja Vášho projektu MeltFlex?
Integrácia pokročilých pohybových algoritmov bola jednou z kľúčových výziev. Tento proces vyžadoval porozumenie dynamiky a kinematiky robotického ramena. Cieľom bolo dosiahnuť, presný a hladký pohyb ramena vo všetkých piatich osiach.
Vyžadovalo si to nielen matematické modelovanie a simulácie, ale aj praktické testovanie a iterácie, aby sme sa uistili, že algoritmy správne interpretujú 3D modely a transformujú ich na presné pohybové príkazy pre tlačiareň. Museli sme prekonať rôzne technické prekážky, ako je napríklad zaťaženie motorov pri extrémnych uhloch a synchronizácia pohybu medzi osami. Museli sme zabezpečiť, že tlačiareň bude schopná udržať konzistentnú kvalitu tlače bez ohľadu na zložitosť objektu.

meltfelxOrigoR 3D tlač
V akých konkrétnych aplikáciách vidíte najväčší potenciál pre Vašu inovatívnu 3Dtlačiareň?
Momentálne chceme primárne osloviť technologických nadšencov a „hobbystov“, ktorí hľadajú niečo inovatívnejšie než štandardnú 3D tlačiareň. Snažíme sa poskytnúť ideálny nástroj pre tých, ktorí chcú preskúmať nové možnosti v 3D tlači a vytvoriť zložité objekty priamo v pohodlí svojho domova.
Vďaka spätnej väzbe od užívateľov budeme môcť našu tlačiareň ďalej prispôsobovať a modifikovať pre konkrétnejšie využitia. Napríklad prototypovanie v automobilovom priemysle alebo v architektúre. Tento prístup nám umožní nielen reagovať na potreby trhu, ale aj neustále zdokonaľovať a rozširovať možnosti našej tlačiarne.
Ako práca na softvérovej stránke a programovaní ovplyvňuje funkčnosť a schopnosti MeltFlex tlačiarne?
Využívame špeciálne upravený Marlin firmware pre naše SCARA rameno, ktorý umožňuje presné nastavenia parametrov tlačiarne, ako sú dĺžky ramien a rýchlosť pohybov. Tieto nastavenia sú nevyhnutné pre presné mapovanie súradníc a tlač požadovaných modelov.
Možnosť dynamicky meniť tieto nastavenia v reálnom čase a ukladať zmeny do EEPROM zjednodušuje údržbu a personalizáciu tlačiarne. Navyše, rozšírené možnosti ladenia a diagnostiky zaisťujú spoľahlivú tlač a umožňujú používateľom efektívne riešiť potenciálne problémy, čím poskytujeme flexibilitu a kontrolu nad tlačovým procesom.
Viete poskytnúť príklady komplikovaných súčiastok, ktoré MeltFlex dokáže vytlačiť, a ktoré bežné tlačiarne nezvládajú?
Naša tlačiareň zvládne vytvoriť objekty s pokročilými vnútornými štruktúrami, ako sú dutiny a komplexné kanáliky, ktoré sú prístupné len z určitých uhlov a vyžadujú presné vrstvenie materiálu z rôznych smerov. Taktiež dokáže efektívne vytlačiť previsy a mosty bez potreby podporných štruktúr, ktoré by boli nevyhnutné pri klasickej vertikálnej tlači. Chceme aby sa MeltFlex stal vynikajúcou voľbou pre projekty, kde je vyžadovaná vysoká presnosť a komplexnosť.

MeltflexMain3D tlač
Aké sú Vaše plány do budúcnosti týkajúce sa financovania projektu a akým spôsobom hľadáte podporu na jeho dokončenie?
Zatiaľ sme sa sústredili na získavanie financií prostredníctvom inovačných grantov a technologických súťaží, vrátane úspešného víťazstva v biznis kategórii súťaže Pre Modrú Planétu. Tieto aktivity nám poskytli počiatočný kapitál nevyhnutný na začiatok vývoja a prototypovania nášho projektu.
Do budúcnosti plánujeme rozšíriť naše financovanie o spoluprácu s priemyselnými partnermi, ktorí by nám mohli poskytnúť nielen ďalšie finančné zdroje, ale aj prístup k súčiastkam a pokročilým technológiám. Rovnako zvažujeme spustenie crowdfundingovej kampane, ktorá by nám umožnila zapojiť širšiu verejnosť a súčasne overiť trhový záujem o našu inovatívnu 3D tlačiareň. Tento prístup by nám poskytol potrebné prostriedky na finálne dokončenie prototypu a transformáciu MeltFlexu z projektovej fázy na plnohodnotný startup pripravený na komerčný predaj.
Text, foto: Matúš Koleják
Spracovala: Lucia Víglašská
Viac info: meltflex 3d