S 3D tiskem už je to poněkud složitější. Existuje celá řada technologií, které se liší především v použitém tiskovém médiu. Jedno je ale všem společné – vytvoření 3D objektu z tiskového materiálu na základě trojrozměrného počítačového modelu. Samotný proces tisku probíhá podobně jako u klasického, ovšem s jedním podstatným rozdílem.
Zatímco ve 2D se nanese jedna vrstva, ve 3D tisku se nanáší mnoho vrstev na sebe. Každá z nich je silná kolem jedné desetiny milimetru a je připevněna (přilepením nebo přitavením) na vrstvu spodní. Počítačový model objektu, který je třeba vytisknout, se tedy po vertikální ose “nařeže” na jednotlivé vrstvičky a ty se pak na tiskárně skládají na sebe. Představme si kostičku 1 × 1 × 1 centimetr, skládající se ze sta čtverečků o straně 1 × 1 centimetr a tloušťce 1 milimetr, které jsou všechny přilepené plochou k sobě.
Můžeme tak tisknout velice složité tvary, například figurky do deskových her, 3D hlavolamy, součástky strojů apod.
Prototyp výrobku za několik minut
Jednou z prvních oblastí, ve které se 3D tisk snadno a rychle uchytil, je rapid prototyping neboli bleskurychlá výroba prototypů výrobků. V současné době je třeba pro proměnlivý trh vyvíjet výrobky velice rychle. Pokud se například navrhne kus nábytku, vnější obal telefonu nebo součástka motoru, trvá zpravidla velice dlouho, než se prototyp podaří vyrobit a designéři si jej mohou prohlédnout v praxi.
3D tisk tento proces radikálně mění, protože vytisknutí prototypu je otázka minut, maximálně hodin. Celý vývojový tým tak má jedinečnou možnost si na prototyp výrobku sáhnout téměř hned a začít na něm dělat úpravy, které by jinak viděl až za dlouhé týdny. Pro výrobce plastových součástí je to dar z nebes. Tiskárnu si totiž mohou koupit přímo do provozovny.
Český inovátor Josef Průša spolupracuje na otevřeném projektu tiskárny RepRap, která bude umět vytisknout součástky sebe sama, bude možno ji sestavit na základě návodu na internetu a její cena bude 30krát nižší, než u současných komerčně nabízených domácích tiskáren. Máme se na co těšit.
Ty nejdražší stojí kolem milionu dolarů, existují však již domácí, stolní tiskárny, které se dají koupit za ceny v řádech stovek tisíc korun. Pokrok ale vede k miniaturizaci a zlevňování. Nejlevnější tiskárna, vyrobená výzkumníky z Vídeňské technické univerzity je veliká jako krabice mléka, váží 1,5 kilogramu a stojí něco přes 30 000 korun.
Boty, domy nebo mumie
Co všechno je možné vyrobit? Velmi jednoduše řečeno – cokoli. Stačí mít jen dostatečně velkou tiskárnu, dost tiskového materiálu a počítačový 3D model objektu. Omezením je samozřejmě materiál, ze kterého se bude vyrábět – může jít v zásadě o plast, kámen, kov nebo pryskyřici. Důležité je ale především to, že předmět může mít neuvěřitelně rozmanité tvary – ten by s jinou technologií pravděpodobně nebylo vůbec možné vyrobit nebo by byl nesrovnatelně dražší.
Například Enrico Dini, italský architekt, tiskne domy. Vyvinul vlastní tiskárnu D_Shape, která umožňuje tisknout bloky 6 × 6 × 1 metr z materiálu, který vypadá jako pískovec a má vlastnosti betonu. Z těchto bloků je pak možné sestavit kamennou budovu, která ale vůbec nemusí mít pravoúhlé tvary. Dini je totiž obdivovatelem Gaudího organické architektury. Že by apoštol renesance kameníků, či spíše složitých kamenných reliéfů?
Tisknout je možné snad vše – šaty, boty, nábytek. Zajímavé jsou také modely historických předmětů. Například lze vytisknout i mumii, která je naprosto shodná s originálem. Protetické pomůcky mohou být tisknuty přímo na míru pacienta, který se pak nemusí trápit tím, že “jedna velikost pro všechny” mu prostě nesedí.
Vytiskni si srdce nebo játra
Jednou z klíčových vlastností 3D tiskáren je to, že vyrábějí potřebné prototypy přímo na místě určení. To nesmírně zjednoduší například fungování výzkumníků vesmíru. Donedávna musely být všechny věci potřebné na misích na oběžné dráze vyráběny na Zemi a na orbitu přepravovány za značných nákladů. “Potřebujete důležitou součástku, bez které vám nefunguje sprcha? Musíte to ještě půl roku vydržet, dřív nahoru nic neletí!” Podobnou větu už kosmonauti zřejmě neuslyší. Na orbitě totiž budou vybaveni 3D tiskárnou a tak jim bude stačit zásoba tiskového materiálu a 3D modely výrobků.
Naprosto neuvěřitelným využitím 3D tisku je pak tisk orgánů. Máte rozdrcenou část kosti? Nevadí, chybějící kus naskenujeme v CT (počítačová tomografie) a dotiskneme přesně na míru. Kost ale není orgán, můžete namítnout a máte svým způsobem pravdu. Jak by bylo možné vytisknout živou tkáň, včetně buněk se všemi jejich mikroskopickými strukturami a DNA?
Nijak, ale není to třeba – kmenové buňky se prostě použijí jako tiskový materiál – jejich nanášením na hydrogel (materiál složený až z 99,9 % z vody, který je velmi podobný přirozené tkáni).Vznikne tak směs, která se do 48 hodin spojí a je možné ji použít jako cévu. Touto metodou takzvaného biotisku se zabývá společnost Organovo ze San Diega. Během tohoto roku chce prodávat biotiskárny pro potřeby výzkumníků a předpokládá, že časem bude možné tisknout i srdce nebo játra. Byla by to naprostá revoluce pro dárcovství orgánů.
Domácí 3D tisk
Jaké jsou výhody 3D tisku oproti strojní výrobě? Zaprvé – výroba jednoho kusu je stejně nákladná, jako výroba jednoho kusu ve velké sérii. Zadruhé – produkt může mít nejroztodivnější tvary, které je možno upravovat pro jednotlivé kusy - tedy například bota přesně na míru nebo tvar nábytku, který se hodí do atypických prostor. Zatřetí – výrobky mohou být levnější než při klasické výrobě, zejména tam, kde je velké množství odpadu materiálu – ten v 3D tisku až na výjimky prakticky neexistuje.
Bude tedy za pár let možno vyrábět věci denní potřeby levně, v malých sériích nebo po jednom, přesně na míru zákazníkovi u něj doma? Pokud ano, jednalo by se o další revoluci, podobnou té, kterou způsobil internet v komunikaci.
Článek původně vyšel v našem časopisu 100+1 zahraniční zajímavost (04/2012).
Foto: Shutterstock, Wikipedia
ČLÁNKY DO MAILU