Stroje, které vytisknou 3D píšťalku nebo živé srdce

Podrobnosti
Vytvořeno 25. listopad 2010
Napsal Markéta Šalomounová

Technologie trojrozměrného tisku není žádnou horkou novinkou. Objevila se před více než dvaceti lety, postupem času se však stává stále dokonalejší a cenově dostupnější. Oproti běžným výrobním technologiím používaným v současnosti nabízí možnost vyrobit si i ve skromných podmínkách produkt, který se skládá třeba i z různých materiálů o odlišných vlastnostech. Vše v rámci jednoho procesu.

Technologie 3D tisku

Existuje několik způsobů, jak lze vytvořit trojrozměrné objekty pomocí 3D tisku. Všechny fungují na principu tisku jednotlivých vrstev o tloušťce desetin milimetru a jejich následném spojení do trojrozměrného objektu přímo v prostoru tiskárny. Každá z technologií má své klady a zápory a volba té pravé závisí na oblasti využití výrobku. Někdy je kladen důraz na maximální přesnost tisku, někdy hrají zásadní roli pevnostní charakteristiky produktu.

První komerční 3D tiskárna se objevila na trhu v roce 1988 a využívala stereolitografické techniky. Tato technologie je dodnes nejrozšířenější díky své vysoké přesnosti. Firmu přijde pořízení takové tiskárny na minimálně deset tisíc dolarů. V případě těch nejkvalitnějších zařízení se cena šplhá i na stovky tisíc dolarů.

Metoda Princip Výhody Nevýhody
Stereolitografie Vytvrzování fotopolymeru ozařováním ultrafialovým laserem Přesnost Dlouhá doba tvrzení, nižší tepelná odolnost výrobku
Multi-jet Modeling Tisk jednotlivých vrstev rychle tuhnoucího termoplastu Rychlost, spolehlivost Vyšší náklady, nižší pevnost výrobku
Selective Laser Sintering Spékání práškového materiálu laserovým paprskem Možnost využít široké spektrum materiálů (od nylonu až po kovy) Nemožnost dosáhnout opravdu hladkého povrchu
Fused Deposition Modeling
 Tavná pistole nanášející tenké vrstvy materiálu Více druhů materiálů v rámci jednoho výrobku, nižší cena Mezi jednotlivými vrstvami produktu patrné švy
Přehled nejběžnějších technologií 3D tisku, jejich hlavní výhody a nevýhody.

Ne jen nefunkční prototypy

Doposud sloužily technologie trojrozměrného tisku zejména k výrobě prototypů v architektonickém nebo automobilovém průmyslu.  Dnes je možné se s nimi setkat i v oblasti zdravotnictví nebo výtvarného designu.

Cesta k 3D tiskárně jako běžné součásti domácnosti o velikosti mikrovlnné trouby bude ještě dlouhá. Nejde jen o cenu samotného stroje a jeho vybavení, ale i o malou ochotu a schopnost uživatelů používat sofistikovaný a drahý software k personalizaci výrobku. Dalším problémem jsou fyzické vlastnosti dosud používaných materiálů, u prototypu či modelu nejsou takové nároky na pevnost a funkčnost jako v případě finálního produktu. Velkou překážkou je rovněž doba tisku, která se pohybuje v řádu hodin.

S klesajícími náklady se však šíře oborů využívajících 3D tisk stále rozrůstá i mimo oblast tvorby prototypů. Tisk hotových výrobků se začíná objevovat zejména u určitých typů luxusního designového zboží, kde se počítá s vysokou cenou a nároky na mechanické vlastnosti přitom nejsou tak vysoké.

Další využití se nabízí u výrobků, které nepodléhají sériové výrobě. Například americká firma Klock Werks Kustom Cycles prodávající motocykly šité zákazníkovi na míru používá 3D tisk pro výrobu některých součástek.

Takto se tiskly na 3D tiskárně píšťalky pro pražskou konferenci TEDxPrague, která proběhla před pár dny. Každá píšťalka samozřejmě píská.

Hudba budoucnosti – vytiskni si nové srdce

Ať už budou 3D tiskárny součástí domácností nebo ne, existuje mnoho jiných slibných oblastí potenciálního využití. Jednou z nich je například výroba náhradních dílů – právě v okamžiku, kdy jsou potřeba bez nutnosti nákladného skladování. Dalším uplatněním je určitě výroba součástí na zařízení, která už nejsou součástí sériové výroby. NASA dokonce testovala využití 3D tiskárny na Mezinárodní vesmírné stanici a do budoucna počítá s využitím této technologie v případě potřeby součástek na opravu zařízení přímo v kosmu. S využitím 3D tisku klíčových náhradních dílů pro vozidla či zbraně přímo na bojišti experimentuje také americká armáda.

Ještě fantastičtěji zní možnost vytváření živých tkání nazývaná organ printing. Jde o 3D tisk speciální hmotou obsahující živé lidské buňky. Vědci z univerzity v Missouri předpokládají, že bude možné takto vyrobit poškozené části lidských tkání nebo dokonce celé orgány. Vstupními daty by byla přesná trojrozměrná struktura příslušné části těla.

RepRap aneb stroj vyrábí sám sebe

Stroj schopný replikovat sám sebe je častým motivem autorů sci-fi. S trochou nadsázky se právě o takový stroj pokouší Adrian Bowyer v rámci open-source projektu RepRap. RepRap označuje jako sebe-replikující se stroj, protože je sestrojen převážně z plastových součástek, které dokáže sám vytisknout. Cena ostatních potřebných součástek, které RepRap zatím nedokáže sám vyrobit, nepřesahuje 400 €.

Snaha o sebe-replikaci není jediným účelem stroje – dokáže také vyrobit malé plastové předměty podle návrhu uživatele. Držák na mobil, klika od dveří nebo plácačka na mouchy – fantazii se meze nekladou. RepRap si může doma vyrobit každý. Všechny potřebné informace a podrobný návod k vytvoření vlastního stroje jsou k dispozici na webové stránce projektu.

A co na to zákony?

Snadná dostupnost výkonných počítačů, velkokapacitních paměťových zařízení a rychlého internetu ukázala nepřiměřenost a zastaralost zákonů na ochranu autorských práv. Tyto zákony vznikaly v době, kdy porušení copyrightu vyžadovalo kopírovací stroj nebo vypalovačku.

Technologie 3D tisku určitě přispěje k dalšímu prověření této oblasti práva z éry továren a průmyslové výroby. Dá se očekávat, že tato bitva bude ještě intenzivnější než v případě průmyslu hudebního a filmového.

Zdroje:

Facebook komentáře

Share on Myspace