Rozhovor: Matúš Koleják, MeltFlex / Inovatívna 3D tlačiareň s robotickým ramenom

Matúš Koleják je študentom baka­lárskeho ročníka na fiit stu. okrem štúdia sa aktívne venuje výskumu a vývoju technologických inovácií, čoho dôkazom je aj ocenenie študent roka 2023. je súčasťou projektu meltflex, kde sa zameriava na tímový manažment a softvérový vývoj. zároveň pracuje ako java backend developer pre projekt catenax. všetky tieto aktivity mu umožňujú prepájať teoretické vedomosti s praktickými skúsenosťami a tvoriť riešenia, ktoré majú potenciál meniť technologické štandardy.

Mohli by ste nám predstaviť projekt MeltFlex a jeho hlavné ciele?

Matúš Koleják: Projekt MeltFlex je zameraný na vývoj inovatívnej 3D tlačiarne využívajúcej robotické rameno. Naším cieľom je prekonať obmedzenia klasických 3D tlačiarní, ktoré tlačia iba vo vodorovných vrstvách. Vďaka robotickému ramenu a polohovateľnej doske dokážeme tlačiť pod rôznymi uhlami, čo otvára nové možnosti pri výrobe zložitých objektov. Tento prístup zároveň eliminuje potrebu podporných štruktúr, ktoré sú často nevyhnutné pri tlači zložitých geometrií. Týmto spôsobom neplanárna technológia umožňuje rýchlejšiu výrobu produktov a zároveň znižuje spotrebu materiálu. Neoddeliteľnou súčasťou nášho riešenia je aj pokročilý softvér slicera, ktorý optimalizuje tlačové cesty pre neplanárnu 3D tlač.

Čím sa projekt MeltFlex odlišuje od súčasných technológií v oblasti 3D tlače?

Matúš Koleják: MeltFlex prináša zásadnú inováciu do oblasti 3D tlače vďaka kombinácii robotického ramena typu SCARA a polohovateľnej tlačovej dosky. Táto technológia umožňuje tlačiť na šikmé povrchy, čo je pri tradičných 3D tlačiarňach nemožné, a zároveň dokáže vytvárať zložité geometrie bez potreby podporných štruktúr. Tým sa eliminuje plytvanie materiálom a výrazne sa zrýchľuje proces tlače. Polohovateľná doska sa môže nakláňať do presných uhlov, čo umožňuje vyššiu flexibilitu a presnosť pri tlači komplikovaných tvarov. Synchronizácia pohybov ramena a dosky je náročná technická výzva, na ktorej náš tím intenzívne pracuje, aby zabezpečil dokonalú koordináciu pre neplanárnu tlač. Súčasťou našej práce je aj vývoj pokročilého slicera, ktorý dokáže generovať optimalizované tlačové cesty pre kombinované pohyby ramena a polohovateľnej dosky, čo je kľúčové na dosiahnutie plného potenciálu tejto technológie.

Aké materiály dokáže vaša tlačiareň spracovávať?

Matúš Koleják:  Kompatibilita tlačiarne so širokou škálou plastov závisí predovšetkým od typu extrudéra, ktorý sa používa. Naša tlačiareň dokáže spracovávať bežne dostupné plasty vrátane tých s karbónovými vláknami na zvýšenú pevnosť, čo ju predurčuje aj na náročnejšie aplikácie vyžadujúce vysokú odolnosť. Správna voľba extrudéra je kľúčová, pretože ovplyvňuje presnosť, rýchlosť a schopnosť tlače rôznych materiálov.

Aké technické výzvy ste museli prekonať pri vývoji vášho prototypu?

Matúš Koleják: Jednou z najväčších výziev bolo riešenie stability a presnosti robotického ramena počas tlače. Zistili sme, že minimálne kmitanie ramena môže zásadne ovplyvniť kvalitu výtlačku, preto sme sa rozhodli testovať možnosti, ako znížiť jeho hmotnosť bez straty pevnosti. Ideálnym materiálom pre takéto riešenie by bol karbón, ktorý by minimalizoval kmitanie vďaka svojej nízkej hmotnosti a vysokej pevnosti. 
Zatiaľ sme však limitovaní nákladmi, keďže výroba karbónových komponentov na zákazku je veľmi drahá. Aby sme tento problém obchádzali, prototypovali sme väčšinu komponentov pomocou našej existujúcej tlačiarne, čo nám umožnilo iterovať dizajn a optimalizovať jednotlivé časti bez potreby výrazných investícií do výroby. Tento proces nám poskytol aj cenné skúsenosti s aplikáciou našej technológie v praxi.

V akej vývojovej fáze sa momentálne nachádza váš prototyp?

Matúš Koleják: Máme plnofunkčný prototyp, ale prehodnotili sme prístup. Pôvodne sme vyvíjali 5-osové robotické rameno, čo sa ukázalo ako technicky veľmi náročné – čím viac osí má zariadenie, tým vyššie sú nároky na presnosť. Preto sme sa rozhodli pre iný prototyp s polohovateľnou doskou, ktorá sa dokáže nakláňať do rôznych uhlov. Táto koncepcia nám umožňuje tlačiť objekty aj s neplanárnym povrchom. Napríklad pri tlači modelu s naklonenými alebo zakrivenými stenami môžeme dosku nakláňať podľa potreby, aby sa precízne nanášal materiál priamo na požadované miesto. Tento prístup eliminuje potrebu zložitého pohybu ramena, čím výrazne zjednodušujeme a zrýchľujeme celý proces tlače.

Aké sú aktuálne technické schopnosti vašej tlačiarne?

Matúš Koleják: Aktuálne naša tlačiareň využíva robotické rameno typu SCARA, ktoré dokáže tlačiť na klasickú rovnú dosku s presnosťou štandardnej 3D tlače. Vďaka pohybovému rozsahu ramena, ktoré dokáže operovať v rozmedzí až 180 stupňov, je naša tlačiareň kompaktná a šetrí priestor bez obmedzenia funkčnosti. Táto technológia nám už teraz umožňuje efektívne vytváranie rozsiahlejších objektov.
Pracujeme na synergii robotického ramena a polohovateľnej dosky, ktorá nám umožní realizovať neplanárnu tlač, teda tlač z rôznych uhlov a perspektív, čo otvára nové možnosti pre zložité geometrie a funkčné výtlačky. Našou prioritou je vývoj pokročilého slicera, ktorý dokáže generovať optimalizované tlačové cesty tak, aby rameno a doska spolupracovali dokonale synchronizovane. Tento prístup nielenže rozšíri možnosti tlače, ale zároveň zvýši efektivitu a kvalitu výstupov, čím naša technológia posunie hranice toho, čo je v 3D tlači možné.

Mohli by ste podrobnejšie opísať, ako ste financovali váš technologický projekt v počiatočnej fáze a ktoré kľúčové míľniky vám pomohli prekonať finančné prekážky?

Matúš Koleják: Podarilo sa to prostredníctvom viacerých menších grantov, začínajúc grantom Nadácie Tatra banky vo výške 5-tisíc eur, ktorý bol pre nás kľúčový pri financovaní potrebných súčiastok na prototypovanie hardvéru. Vyhrali sme aj niekoľko technologických súťaží, čo nám poskytlo financie na ďalší vývoj a zároveň nám to otvorilo dvere k prezentáciám na prestížnych podujatiach, ako je SlovakiaTech – jedna z najväčších slovenských IT konferencií. Nedávno sme sa zúčastnili aj na konferencii Inofest v Žiline, kde mali možnosť vidieť náš projekt aj zástupcovia z oblasti automobilového priemyslu a robotiky. Najväčším prínosom týchto podujatí je pre nás priama spätná väzba od poten­ciálnych používateľov a možnosť nadviazať kontakty s ľuďmi z odvetvia.

Spolupracujete na projekte MeltFlex s akademickými inštitúciami a odborníkmi z univerzít?

Matúš Koleják: Áno, spolupráca s akademickými inštitúciami je kľúčový prvok nášho projektu. Vďaka tomu, že som študentom technickej univerzity, mal som možnosť zapojiť ľudí z rôznych oblastí informatiky a inžinierstva, čo výrazne prispelo k rozvoju nášho riešenia. Tento projekt spája znalosti z viacerých disciplín – od programovania a algoritmického navrhovania až po mechanické inžinierstvo.
V našom tíme máme študentov, ktorí prinášajú teoretické poznatky, ale aj praktické skúsenosti. Táto kombinácia akademických vedomostí a praktického prístupu nám pomáha riešiť náročné technické výzvy, ako je synchronizácia ramena a dosky alebo optimalizácia tlačových algoritmov na neplanárnu tlač. Navyše prostredníctvom univerzít máme možnosť oslovovať mentorov, ktorí nám poskytujú cennú spätnú väzbu a rady na ďalší vývoj.

Aké boli reakcie verejnosti na prezentáciu vášho projektu počas konferencie SlovakiaTech?

Matúš Koleják: SlovakiaTech nám umožnil predstaviť náš projekt rôznorodému publiku – ráno prichádzali hlavne študenti a odborníci, popoludní aj ľudia z priemyslu vrátane zahraničných exportérov, ktorí hľadajú príležitosti v regióne V4. Získali sme cenné kontakty a mnoho podnetov, najmä z hobby sektora. Pre nás je nesmierne dôležitá spätná väzba od ľudí, ktorí už s 3D tlačou pracujú a majú s ňou skúsenosti, pretože práve oni nám poskytli najrelevantnejšie postrehy a nápady na zlepšenie. Viacerí vyjadrili dôveru v myšlienku a praktické využitie našej technológie, čo nás motivuje pokračovať a potvrdzuje zmysel nášho projektu.

Ako plánujete financovať ďalší vývoj?

Matúš Koleják: Práve prebieha proces podávania žiadosti o grant. Plánujeme ho čoskoro odovzdať. Tento grant predstavuje kľúčovú súčasť našej investičnej stratégie, pretože ide o väčšiu sumu, ktorá si vyžaduje dôkladnú prípravu a vysokú úroveň dokumentácie. Na žiadosti pracujeme v spolupráci s firmou, ktorú sme spoznali na jednej z konferencií, čo nám pomáha zabezpečiť, aby sme splnili všetky potrebné požiadavky. Okrem grantu však riešime aj investíciu, ktorá by nám umožnila rozšíriť financovanie vývoja a zrýchliť realizáciu projektu. Tieto zdroje by nám umožnili pokryť náklady na ďalší vývoj a najať odborníkov z oblasti, ktorí sú v Európe veľmi žiadaní a nákladní. Táto kombinácia financovania nám poskytne flexibilitu pri dosahovaní našich cieľov.

Kde vidíte hlavné výzvy pri škálovaní vášho projektu?

Matúš Koleják: Len čo dokončíme finálny prototyp, hlavnou výzvou bude optimalizácia softvéru na neplanárnu tlač. Zároveň bude kľúčové zabezpečiť efektívnu výrobu za konkurencieschopnú cenu, keďže čínske tlačiarne dominujú trhu agresívne nízkymi cenami, čo výrazne sťažuje pozíciu európskych technologických projektov.

Aký je váš plán na medzinárodnú expanziu?

Matúš Koleják: Naším cieľom je najskôr etablovať sa na európskom trhu, kde vnímame silný dopyt po inovatívnych a dostupných technológiách v oblasti 3D tlače. Plánujeme zúčastňovať sa na medzinárodných výstavách a konferenciách, kde chceme prezentovať naše riešenie a nadviazať spoluprácu so strategickými partnermi, ktorí nám pomôžu s distribúciou a lokalizáciou produktu pre konkrétne trhy. Zároveň sa zameriame na budovanie silného online predaja, ktorý nám umožní osloviť široké publikum s minimalizovaním nákladov na tradičné predajné kanály. 

Aké ďalšie inovácie plánujete integrovať do budúcich modelov?

Matúš Koleják: V budúcnosti sa chceme zamerať na ďalšie zlepšenia našej technológie, ktoré priamo vychádzajú z potrieb projektu MeltFlex. Plánujeme zlepšiť presnosť a efektivitu tlačiarne integráciou pokročilých softvérových riešení, ktoré umožnia jednoduchšie nastavenie tlače pre neplanárne povrchy.
Okrem toho plánujeme rozšíriť kompatibilitu tlačiarne s novými typmi materiálov, ako sú vysokopevnostné plasty alebo materiály špecifické pre priemyselné aplikácie. Tieto inovácie nám umožnia osloviť širšie spektrum zákazníkov – od hobby používateľov až po profesionálne firmy, ktoré hľadajú flexibilné a nákladovo efektívne riešenia.
Naším cieľom je takisto vyvinúť modulárny systém, ktorý by umožňoval jednoduchú výmenu alebo pridanie komponentov, ako sú nové extrudéry alebo tlačové hlavy pre rôzne materiály. Tieto kroky by nám pomohli zabezpečiť, že tlačiareň MeltFlex bude technologicky aktuálna a prispôsobiteľná potrebám používateľov aj v budúcnosti.

Ďakujeme za rozhovor.