3D tlač ako fascinujúci jav v našom svete je na vzostupe a preto sa o nej dnes dozviete všetko na jednom mieste. Takmer. Precízne spracovaná téma mapuje históriu, technológiu, spôsoby a najzaujímavejšie projekty 3D tlače. Dá sa vytlačiť doma zbraň, alebo ucho?

1. História 3D tlače
2. Technológia 3D tlače
3. Spôsoby 3D tlače
4. Najzaujímavejšie 3D tlačené projekty
5. Záver

História 3D tlače

Prvé známky používania 3D tlače siahajú do roku 1980, kedy sa tejto technológii hovorilo Rapid Prototyping RP (rýchle prototypy). Názov je odvodený od využitia takýchto modelov. Jednalo sa väčšinou o nefunkčné prototypy ktoré slúžili ako tvarová – dizajnová predstava výrobku, poprípade časť nejakého stroja schopná zniesť určité zaťaženie.

Zaujímavosťou môže byť, že prvý podaný patent týkajúci sa RP technológie bol zaznamenaný pánom Hideom Kodamom z Japonska v máji 1980. Nanešťastie pre Hidea Kodamu nebol tento patent zaregistrovaný z dôvodu nesplnenia podmienok a to do jedného roku od podania žiadosti bolo potrebné doložiť všetky náležité dokumenty, čo sa nestalo.

Oficiálnym držiteľom patentu na 3D tlač sa tak stáva patent vydaný v roku 1986, pričom tento patent obsahuje stereolythographiu SLA. Majiteľom patentu je Charles (Chuck) Hull, ktorý ako prvý vynašiel SLA prístroj v roku 1983. Hull však pokračoval v tejto oblasti ďalej a stal sa spoluzakladateľom firmy – 3D System Corporation. Ide o jednu z najväčších a najziskovejších organizácií v 3D tlačiarenskom sektore súčasnosti.

Prvý komerčný RP systém SLA-1, bol predstavený v roku 1987 po ktorom nasledovalo dôsledné testovanie až napokon v roku 1988 bola predaná prvá 3D tlačiareň. Ako to už býva pri nových technológiách, v tom istom čase vznikali aj ďalšie nové technologické postupy 3D tlače. V roku 1987 Carl Deckard ktorý pracoval na Texaskej univerzite podal patent na technológiu známu ako SelectiveLaserSintering (SLS). V roku 1989 Scott Crump spoluzakladateľ Stratasys Inc. si dal patentovať metódu FusedDepositionModelling (FDM). Táto technológia je v súčasnosti hojne využívaná v mnohých 3D tlačiarňach nakoľko sa jedná o open source (voľne používateľnú) technológiu. V Európe sa v roku 1989 začala formovať spoločnosť EOS GmbH sídliaca v Nemecku ktorej zakladateľom je Hans Langer. EOS predal svoju prvú tlačiareň „Stereos“ v roku 1990. V súčasnosti sú lídrom v metóde LaserSintering (LS).

Ďalšie 3D tlačiarenské technológie a procesy sa objavovali počas ďalších rokov. Menovite to boli BalisticParticleManufacturing (BPM) patentované Michaelom Feyginom, SolidGroundCuring (SGC) patentované Itzchakom Pomerantzom a ThreeDimensionPrinting (3DP) patentované Emanuelom Sachsom. V deväťdesiatych rokoch narastal počet spoločností podnikajúcich v RP ale iba tri pretrvali až do dnes. Sú to 3D System, EOS a Stratasys.

Koncom deväťdesiatych rokov a začiatkom druhého tisícročia sa metódy 3D tlače zdokonaľovali a aj keď sa stále zameriavali hlavne na technickú sféru čo by výroba prototypov, nastupuje potreba aj iných špecifických odvetví. Táto potreba vyústila do vzniku novej terminológie ako RapidTooling (RT), RapidCasting (RC) a RapidManufacturing (RM) ako nové samostatné odvetvia.

Po roku 2000 sa sektor s 3D tlačiarňami začal jasne rozdeľovať do dvoch špecifických odvetví čo sa ešte jasnejšie ukazuje v súčasnosti. Prvé odvetvie je zamerané na 3D tlač poskytujúcu vytlačené objekty s vysokou precíznosťou a kvalitou. Stále sa jedná o veľmi drahé systémy, ktoré sú zamerané na vytváranie vysoko kvalitných súčastí pre komplexnejšie systémy. V súčasnosti sa tieto technológie uplatňujú v rôznych odvetviach ako letecký a automobilový priemysel, v medicíne a umeleckom šperkárstve.
Na druhej strane spektra vývojári 3D tlačiarní pracovali na zdokonaľovaní 3D tlače prototypov, čo bola historicky počiatočná úloha 3D tlače. Jednalo sa o tlačiarne zamerané na výrobu funkčných prototypov. Samotné tlačiarne boli určené pre kancelárske využitie s jednoduchým užívateľským rozhraním a prijateľnou koncovou cenou. Bol to začiatok dnešných desktopových tlačiarní aj keď ich využitie bolo cielené hlavne pre technické aplikácie.

V roku 2007 sa objavila prvá tlačiareň s cenou pod 10 000 dolárov ale neoslovila cieľovú skupinu pre ktorú bola určená. Bolo to čiastočne zapríčinené samotným systémom tlačiarne a takisto inými vplyvmi. Svätým Grálom v tom čase bolo vyrobiť tlačiareň s cenou pod 5000 dolárov – bolo to prezentované všetkými výrobcami a expertmi na 3D tlač ako jediný krok vedúci k otvoreniu technológie širokej verejnosti. Dlho sa však nedarilo žiadnej firme splniť túto požiadavku. Všetko sa zmenilo v roku 2007 keď sa 3D technológia sprístupnila verejnosti. To bol zárodok ktorý naštartoval vznik open source technológií a 3D tlač sa začala zviditeľňovať.

Replicating Rapid prototyper – tlačiareň schopná vytlačiť si sama väčšinu súčiastok z ktorých je zložená
Replicating Rapid prototyper – tlačiareň schopná vytlačiť si sama väčšinu súčiastok z ktorých je zložená

Prvý komerčný produkt sa objavil v januári roku 2009 a bola to 3D tlačiareň ponúkaná v stavebnicovej súprave založená na systéme RepRap (Replicating Rapid prototyper na obr. vyššie). Jednalo sa o BfB RapMan tlačiareň. Čoskoro prišla ďalšia od Makerbot Industries. Najzaujímavejším faktom ohľadne RepRap fenoménu bolo to, že dal podnet na vznik nového sektoru komerčných jednoduchých 3D tlačiarní. Základnou filozofiou RepRap komunity je využívanie open source technológie 3D tlače pre ďalší vývoj v tomto sektore.

 B9Creator
B9Creator vznikol vďaka Kickstarteru

Rok 2012 bol rokom kedy sa predstavili ďalšie alternatívne procesy 3D tlače pre tlač určenú širokej verejnosti. B9Creator využívajúci DLP technológiu sa predstavil ako prvý a po ňom Form 1 využívajúci stereolythographiu. Obidva produkty boli spustené vďaka využitia portálu Kickstarter a obidva zožali obrovský komerčný úspech.

Rok 2012 bol takisto rokom kedy sa väčšina najsledovanejších médií udávajúcich trendy začala zaujímať o 3D tlač a jej využitie v praxi. Rok 2013 bol rokom viditeľného rastu a usporiadania sa jednotlivých firiem v sektore 3d tlače. V roku 2014 projekt Micro3D printer dosiahol sumu 3,4 milióna dolárov na portáli Kickstarter. V roku 2015 Google investoval 100 miliónov dolárov do vývoja tlačiarne Carbon3D. V roku 2016 Mattel predstavuje svoju prvú komerčnú 3D tlačiareň za cenu 299 dolárov ThingMaker. V tom istom roku HP predstavuje svoju prvú 3D tlačiareň využívajúcu multiJetFusion technológiou.

Ako sa vyvíjal 3D tlačový priemysel v našich končinách? Asi najznámejším výrobcom 3D tlačiarní pre komerčné využitie a za veľmi prijateľnú cenu je 3D tlačiareň Prusa I3. Jej autor je Čech Josef Průša a vyrába sa v Česku. Začiatky tejto tlačiarne môžeme datovať od roku 2011. Jedná sa o open source technológiu a tlačiareň sa dá kúpiť ako stavebnica alebo kompletný skalibrovaný set. Na 3D hubs (portál združujúci poskytovateľov 3D tlače) je táto tlačiareň od januára tohto roku 2016 vyhodnotená ako najpoužívanejšia 3D tlačiareň na svete.

Prusa I3
Prusa I3 – autor je Josef Průša a vyrába sa v Česku

Technológia 3D tlače

Na začiatku každého procesu 3D tlače musí byť 3D digitálny model. Tento model sa vytvára v rôznych 3D programoch. V priemysle sú to hlavne rôzne 3D CAD programy a pre obchod, no i bežných koncových užívateľov sú to lacnejšie a jednoduchšie ovládateľné programy, alebo priamo naskenované dáta z 3D skenerov. V týchto programoch je model „nakrájaný“ na jednotlivé vrstvy a takto je pripravený na odoslanie do čítacieho zariadenia 3D tlačiarne. Následne tlačiareň nanáša materiál do jednotlivých vrstiev v závislosti od tvaru modelu a postupu tlače. Samozrejme existuje niekoľko rôznych typov technológií 3D tlače, ktoré využívajú rôzne materiály, rôznym spôsobom na vytvorenie finálneho objektu. Dnes sú to hlavne rôzne druhy plastu, kov, keramika a pieskový prášok (obdoba umelého pieskovca). Výskum je v súčasnosti zameraný aj na využívanie bio materiálov a rôznych druhov materiálov vhodných na konzumáciu. Treba však podotknúť, že v lacnejšom segmente 3D tlačiarní určenom širokej verejnosti je používanie materiálov na 3D tlač ešte dosť obmedzené. Plast je v súčasnosti najviac používaný materiál – hlavne ABS alebo PLA, aj keď narastá počet alternatívnych materiálov ako je napríklad Nylón. Taktiež rastie počet lacných alternatív ktoré používajú na tlač konzumovateľné materiály ako cukor, alebo čokoládu.

Rôzne druhy 3D tlačiarní používajú diferencované technológie pri ktorých sa využívajú rozmanité materiály rôznym spôsobom. Je to veľmi dôležité pre porozumenie limitovania 3D tlače. Pri 3D tlači zatiaľ neexistuje jedno riešenie, ale jedná sa o využívanie rôznych metód, postupov a materiálu na dosiahnutie želaného výsledku. Napríklad niektoré druhy 3D tlačiarní používajú práškový materiál (nylón, plast, keramiku, kov) za využívania svetelno-tepelného zdroja na spekanie, tavenie vrstiev tohto prášku do žiadaného tvaru.

Ďalšou metódou je použitie polymérového rezinu (živice), ktorý taktiež využíva svetlo alebo laser na vytuhnutie rezinu do ultra-tenkých vrstiev. Vstrekovanie jemných kvapiek je ďalšia metóda procesu tlače pripomínajúca 2D vstrekovacie tlačiarne, ale pomocou kvalitnejšieho materiálu nanáša a spojuje jednotlivé vrstvy. Azda najbežnejší a najznámejší proces 3D tlače je postupné ukladanie vrstiev. Táto metóda je najvyužívanejšia pri 3D tlačiarňach určených začínajúcim adeptom v 3D tlači. Využíva nanášanie vrstiev plastu, zvyčajne PLA alebo ABS. Vlákno plastu prechádza cez zahriatu hlavicu ktorá ho taví a nanáša do vrstiev ktoré postupne vytvárajú želaný tvar tlačeného modelu. Pretože jednotlivé časti môžu byť tlačené priamo, umožňuje to vyrábať veľmi detailné a zložité objekty často aj okamžite funkčné nevyžadujúce ich finálne skompletovanie.

Aj keď sa predchádzajúce informácie o využívaní 3D tlače zdajú byť ohromujúce, bohužiaľ nie je to také jednoduché a už vôbec sa nejedná o proces nazývaný „plug and play“ aspoň nie v súčasnosti. Pred tým, ako z tlačiarne vyjde hotový vytlačený model, si tento proces vyžaduje mnoho predchádzajúcich – prípravných krokov a na toto sa v článkoch o 3D tlači veľakrát nekladie dôraz. Aj keď vynecháme dôležitý fakt a to je skutočnosť, že najprv sa musí vytvoriť 3D model ktorý je určený na 3D tlač, čo je taktiež náročný proces, nasleduje proces prípravy modelu na samotnú tlač. Ide napríklad o vytváranie podpier potrebných počas procesu 3D tlače objektu. Aj keď sa neustále zdokonaľuje a vylepšuje software využívajúci 3D tlačiarňou, tak aby vykonával jednotlivé potrebné kroky automaticky, stále tu ostáva veľa procesov ktoré sa automaticky nespravia. Výsledný vytlačený model musí prejsť rôznymi procesmi ako je napríklad odstránenie podpôr potrebných pri procese tlače, alebo potreba finálneho opieskovania, lakovania, farbenia a ďalších druhov záverečného opracovania – finalizovania vytlačeného 3D modelu. Všetky tieto metódy sa robia ručne a vyžadujú si čas, trpezlivosť a potrebné skúsenosti.

Spôsoby 3D tlače

V nasledujúcich riadkoch nájdete stručnú charakteristiku jednotlivých procesov tlače tak, ako sa používajú v súčasnosti. Ak v texte nájdete pojem “rezin”, vedzte že je to prebraté slovíčko, ktoré by sa voľne dalo preložiť ako živica.

Stereolitografia

Stereolitografia (SL) je známa ako prvý 3D tlačový proces a určite je prvou komerčnou metódou 3D tlače. SL je proces založený na lasery a pracuje s fotopolymernym rezinom, ktorý reaguje na laser tak, že tvrdne do tvaru veľmi presným spôsobom, čo umožňuje vytvárať veľmi presné modely. Je to zložitý proces ale zjednodušene to funguje nasledovne: fotopolymérny rezin je naliaty v uzavretej nádržke s pohyblivou základňou vo vnútri. Laserový lúč je nasmerovaný v ose X aY na povrch rezinu podľa presných dát dodaných 3D tlačiarni, ktoré sú obsiahnuté v stl súbore. Fotopolymérny rezin tvrdne v miestach ktoré sú zasiahnuté laserovým lúčom čo umožňuje veľmi presný a detailný proces. Ako náhle je jedna vrstva hotová základňa na ktorej sa vytvára model sa posunie o malý kúsok nahor – smerom od nádržky s rezinom v ose Z a začne sa pomocou lasera vytvárať – tvrdnúť ďalšia vrstva. Toto pokračuje pokiaľ nie je objekt kompletne vytlačený. Potom sa základňa s modelom vyberie a samotný 3D model sa oddelí od základne.

Stereolitografia
Stereolitografia

Stereolitografia je všeobecne považovaná za jednu z najpresnejších 3D tlačí s vynikajúcim výsledným povrchom. Negatívom tejto metódy je zložitejší post-process a stabilita materiálu ktorý sa časom môže stať krehkým.

Digital light processing

Digital light processing alebo v skratke DLP je veľmi podobný proces ako Stereolitografia, nakoľko takisto pracuje s fotopolymérnym rezinom ako tlačovým materiálom. Hlavný rozdiel je v zdroji svetla. DLP používa bežný zdroj svetla ako je napríklad svetlo z dataprojektoru a display s tekutých kryštálov alebo deformovateľné zrkadlové zariadenie, ktoré slúži na osvetlenie povrchu nádržky s fotopolymérnym rezinom v jednom kroku, osvieti celú plochu v ose X a Y, čím značne urýchľuje čas 3D tlače.

digital light processing
Digital light processing

Takisto ako SL aj DPL produkuje vysoko presné modely s vysokým detailom, ale podobne si vyžaduje zdĺhavejší post-process, napr. odstraňovanie podpôr. Podstatnou výhodou DLP oproti SL je postačovanie plytšej nádrže na rezin, čo vo výsledku znamená menšie mrhanie materiálu a takisto proces vytvárania modelu je rýchlejší.

Laser sintering/laser melting

Laser sintering/laser melting, teda laserové spekanie/laserové tavenie sú spoločné výrazy odkazujúce na laserovú 3D tlač pracujúcu s práškovými materiálmi. Laser je vedený v presne udaných súradniciach v osi X-Y cez „powder bed“ práškové lôžko v ktorom je natesno nalisovaný práškový materiál. V momente keď laser interaguje s povrchom práškového materiálu začne spekať, alebo taviť zložky prášku navzájom a tým začne vytvárať pevnú hmotu. Keď je jedna vrstva kompletná, práškové lôžko poklesne o výšku jednej vrstvy a valec nanesie prášok na povrch práškového lôžka, čím pripraví ďalšiu vrstvu materiálu. Laser znova v presne udaných súradniciach spečie, zataví novo nanesený prášok s práškom v predchádzajúcej vrstve.

V komore v ktorej vzniká 3D model, je nevyhnutné udržiavať presnú teplotu určenú na proces 3D tlače pre daný materiál, a to z dôvodu neustáleho dosahovania bodu tavenia v mieste vznikania 3D modelu. Keď je model hotový, práškové lôžko s modelom sa vyberie a prebytočný materiál je možné použiť na výrobu ďalších častí. Jednou z kľúčových výhod tohto procesu je, že práškové lôžko je počas procesu tlače vždy naplnené práškovým materiálom a tým pádom vznikajúci model nepotrebuje žiadne podpory v previsnutých alebo vydutených častiach. Samotný prášok, keďže vyplňuje celú komoru, slúži ako podpora a z tohto dôvodu sa dajú touto metódou tlačiť aj rôzne komplikované tvary určené pre priemysel.

Laser sintering/laser melting
Laser sintering / laser melting

Aj táto metóda má svoje nevýhody. Pretože laser si pri tavení prachového materiálu vyžaduje vysokú teplotu, tým pádom čas na chladnutie materiálu je značne dlhý. Navyše pórovitosť povrchu vzniknutého modelu je od počiatku problém tejto metódy, aj keď v poslednom čase sa to neustále vylepšuje aby bol povrch hutnejší, stále si však niektoré aplikácie vyžadujú pridávanie iných materiálov do výsledného modelu aby vylepšili jeho mechanické charakteristiky. LS môže spracovávať plastový a kovový materiál, hoci tavenie kovu vyžaduje oveľa silnejší laser a teplotu pri procese výroby. Diely vyrobené touto metódou sú oveľa pevnejšie ako metódami SL a DLP, ale povrchová úprava a detail sú oproti nim na nižšej úrovni.

Fused Deposition Modelling/Freeform Fabrication

3D tlač využívajúca extrudovanie termoplastického materiálu je jednoduchý a asi najznámejší proces 3D tlače. Najznámejší názov pre tento proces je Fused Deposition Modelling (FDM) – tavením nanášané modelovanie. Tento názov je zaužívaný aj keď sa vlastne jedná o obchodnú značku registrovanú spoločnosťou Stratasys už začiatkom roku 1990. Avšak rozšírením cenovo dostupnejších tlačiarní, ktoré sa vo veľkom začali objavovať od roku 2009 a využívali podobný proces 3D tlače, objavil sa aj nový názov pre v podstate rovnaký proces 3D tlače. Jedná sa o Freeform Fabrication (FFF), aj keď základný patent tejto metódy stále vlastní Stratasys.

Tento proces je založený na tavení plastového vlákna ktoré je následne pomocou zahriatej extrudovacej hlavice nanášané v jednej vrstve na platformu a tým vytvára základ modelu v závislosti na dátach z 3D tlačiarne. Každá ďalšia nanášaná vrstva, keďže je roztavená, sa s tou predchádzajúcou spája a po vychladnutí materiál tvrdne. Stratasys vyvinul širokú škálu materiálov určených pre jeho FDM systém a majú uplatnenie v rôznych odvetviach. Materiály určené pre cenovo dostupnejšie 3D tlačiarne využívajúce FFF proces majú obmedzenejšie použitie ale ich počet neustále narastá. Najpoužívanejším materiálom pre tento druh tlačiarní je plast ABS a PLA.

Fused Deposition Modelling (FDM) alebo Freeform Fabrication (FFF)
Fused Deposition Modelling (FDM) alebo Freeform Fabrication (FFF)

FDM/FFF proces si však vyžaduje tlačenie aj podpornej štruktúry k 3D modelu ktorý obsahuje vyčnievajúce tvary. Pre FDM to znamená používanie druhého vodou rozpustného materiálu ktorý tvorí podpornú štruktúru a po vytlačení 3D modelu sa jednoducho z modelu zmyje. Alternatívou je používanie takého materiálu ktorý sa potom jednoducho od modelu oddelí – odlomí. Modely vytlačené metódou FDM od Stratasys sú presné a proces tlače je spoľahlivý, tým pádom tieto tlačiarne môžu slúžiť ako kancelárske a takisto ich ovládanie nevyžaduje špeciálne skúsenosti. Mínusom je nutnosť post-procesu vytlačeného modelu. Tlačiarne využívajúce FFF metódu tlačia menej presné modely ale ich kvalita sa neustále zlepšuje. Celkovo však táto metóda nedosahuje kvalitu povrchu ako pri metóde SL,DLP.

Inkjet

Inkjet, alebo slovensky “vstrekovanie” má v zásade dva druhy 3D tlače využívajúce techniku vstrekovania – vstrekovanie lepidla a vstrekovanie materiálu:

Vstrekovanie lepidla

Pri tejto metóde sa vstrekuje lepidlo na presne určené miesta do prachového lôžka, kde následne začne vznikať 3D model. Tak ako je to pri iných metódach využívajúcich systém prachového lôžka, keď je prvá vrstva tvoriaca lepidlo hotová, prachové lôžko klesne o výšku jednej vrstvy a valec alebo stierač nanesie hladkú vrstvu prachového materiálu na dno lôžka. V miestach kde je lepidlo sa prachový materiál zlepí. Nasleduje znova vstrek lepidla na ďalšiu vrstvu a potom znova prachový materiál.

Vstrekovanie lepidla
Vstrekovanie lepidla

Výhodou tohto procesu ako pri SLS je, že si nevyžaduje podpornú štruktúru, keďže nádrž v ktorej sa tvorí model je kompletne vyplnená prachovým materiálom. Okrem toho je tu možnosť použitia veľkej škály materiálov zahrňujúcich keramiku a jedlo. Ďalšou výhodou je možnosť jednoducho pridať farbu do lepidla a tým získať farebnú tlač. Vytlačené finálne modely vychádzajú priamo z 3D tlačiarne, aj keď nie sú tak pevné ako pri metóde tavenia a vyžadujú si ďalší post proces aby sa stali odolnejšími.

Vstrekovanie materiálu

Pri tejto metóde 3D tlače sa priamo vstrekuje materiál (v tekutej alebo roztavenej forme) z viacerých vstrekovacích hláv súčasne, tj. simultánne so vstrekovaním podpornej štruktúry. Používaný materiál je však tekutý fotopolymér, ktorý si vyžaduje ďalšie ošetrenie pomocou UV lampy, keď je jedna vrstva nanesená.

Vstrekovanie materiálu
Vstrekovanie materiálu

Podstatou tejto metódy je možnosť simultánne nanášať viac materiálov, čím vznikne jeden model zložený z viacerých materiálov s rôznymi charakteristikami a vlastnosťami. Táto metóda je veľmi presná a takisto výsledný model má hladký povrch.

Selective Deposition Lamination

Technológia Selective Deposition Lamination (SDL), v preklade “selekčné ukladanie a laminovanie” je duševným vlastníctvom spoločnosti Mcor Technologies. Mohlo by sa zdať, že je tu podobnosť s technológiou Laminated Object Manufacturing (LOM) vynájdenou spoločnosťou Helisys v roku 1990, a to hlavne v spôsobe vrstvenia a tvarovania papieru do výslednej formy. Avšak to je jediná podobnosť.

Selective Deposition Lamination
Selective Deposition Lamination

SDL technológia pracuje na princípe ukladania vrstiev za použitia klasického kancelárskeho papiera. Áno, naozaj. Každá ďalšia vrstva je spojená s predchádzajúcou pomocou lepidla ktoré je nanesené v presne určitom množstve na presne určitú plochu podľa dát z 3D tlačiarne. To znamená, že vyššia hustota lepidla je nanášaná na miesta kde sa formuje budúci 3D model a menšia hustota lepidla je nanášaná na obklopujúce plochy ktoré slúžia ako podpora, ale súčasne sa budú dať relatívne ľahko odstrániť.

Selective Deposition Lamination
Detailný postup metódy 3D tlače Selective Deposition Lamination

Akonáhle je ďalšia stránka papiera vložená do 3D tlačiarne z podávacieho mechanizmu a umiestnená na predchádzajúci list na ktorom je aplikovaná vrstva lepidla na presne určených miestach sa stavebná platňa posunie nahor k nahriatej platni a tlakom sa pritlačí k nej. Tento tlak zabezpečí dokonalé spojenie oboch listov papiera dokopy. Po tom sa pracovná doska vráti do polohy kde rezací mechanizmus oreže papier na miestach vonkajšieho obrysu tlačeného modelu. Keď je rezací proces ukončený 3D tlačiareň nanesie ďalšiu vrstvu lepidla a takto proces pokračuje až kým nie je žiadaný 3D model kompletný.

Electron Beam Melting

Tavenie elektrónovým lúčom je technológia 3D tlače na ktorú má výhradné práva Švédska firma Arcam ktorá túto metódu vyvinula. Táto metóda tavenia kovu je veľmi podobná metóde DMLS – priame tavenie kovu laserom keďže vytvára tlačené časti z kovového prášku. Zásadný rozdiel je v tepelnom – taviacom zdroji , ktorým je už ako názov napovedá elektrónový lúč namiesto laseru. Ten si však vyžaduje aby proces 3D tlače prebiehal vo vákuovom prostredí.

Eelectron Beam Melting
Eelectron Beam Melting

Electron Beam Melting (EBM) má schopnosť vytvárať objekty s plnou hustotou z rôznych zliatin kovu, dokonca v kvalite potrebnej pre medicínske účely. Výsledkom je že táto technológia tlače našla hlavné uplatnenie v medicínskom priemysle hlavne pri výrobe medicínskych implantátov. Ďalším hi-tech sektorom je letecký priemysel a takisto ju využíva aj automobilový priemysel.

Najzaujímavejšie 3D tlačené projekty

Funkčná zbraň

Už dávnejšie 3D tlačené zbrane boli schopné strieľať niekoľko nábojov za sebou. No v súčasnosti nezisková spoločnosť Defense Distributed ponúka na stiahnutie súbory potrebné na vytlačenie vlastnej zbrane. Na jej výrobu stačí vlastniť domácu 3D tlačiareň. Samozrejme za dodržania zákonov o strelných zbraniach v danej krajine. Ak chcete takúto zbraň vidieť v akcii, pozrite si toto video.

Funkčná zbraň vytvorená pomocou 3D tlačiarne
Funkčná zbraň vytvorená pomocou 3D tlačiarne

Akustická gitara

Scott Summi vytvoril prvú 3D tlačenú gitaru na svete, čím ukázal svetu že je to možné. Pomocou 3D tlače môžu byť gitary vyrobené z plastu, s kovovými doplnkami. Okrem toho, že takto vznikne funkčný inštrument, nie je problém takto vyrábať aj repliky hudobných nástrojov slávnych hudobníkov.

Funkčná gitara vytvorená v 3D tlačiarni
Funkčná gitara vytvorená v 3D tlačiarni

Fotografický objektív

Objektív na fotoaparát (kameru) je veľmi náročné a zložité zariadenie. No vďaka 3D tlači si môže každý vyrobiť svoj vlastný objektív, s ktorým môže potom zhotovovať unikátne snímky. Výrobca tohto objektívu použil akrylát ako náhradu za sklo používané v klasických objektívoch. Tu nájdete zábery nasnímané pomocou tohto objektívu.

Aj objektív sa dá vytlačiť. Jeho kvalita je však otázna.
Aj objektív sa dá vytlačiť. Jeho kvalita je však otázna.

Automobil Strati

Phoenix, Arizona – základňa Local Motors – firma ktorá sa snaží zmeniť automobilový priemysel svojimi 3D tlačenými automobilmi. Dizajn ich 3D automobilu Strati bol vybraný ako víťazný zo súťaže dizajnérov ktorú sami usporiadali. Prvý automobil bol vytlačený v International Manufacturing Technology a bol vystavený v meste Chicago v roku 2014. Okamžite zaujal médiá a vyvolal obrovský záujem. Spoločnosť v súčasnosti pracuje na výrobe vozidla schopného bežnej premávky po cestách. Prvý automobil Strati bol vytlačený len za 44 hodín z ABS/karbónového kompozitného materiálu.

Strati automobil z 3D tlačiarne vyšiel za 44 hodín.
Strati automobil z 3D tlačiarne vyšiel za 44 hodín.

Päťposchodová budova

Aj keď stále existujú otázky okolo ukradnutia či neukradnutia intelektuálneho vlastníctva Americkej spoločnosti Contour Crafting na ich 3D tlač budov, akokáľvek je pravda, Čínska spoločnosť Winsun je oficiálne prvým výrobcom plne funkčnej päťposchodovej budovy na svete. Okrem toho má na konte vytlačených niekoľko domov, rôznych budov a dokonca zámoček. Budovy sú vyrábané tak, že jednotlivé steny – komponenty sú vytlačené na 3D tlačiarni a potom sú klasickým spôsobom dovezené a zmontované na mieste kde má stavba stáť.

3D vytlačená budova má 5 poschodí.
3D vytlačená budova má 5 poschodí.

Lacné protetické náhrady

Výroba tradičných protéz je časovo a technologicky veľmi náročný postup, keďže každá protéza musí byť upravovaná na mieru pacientovi. Takisto cena protéz je veľkou prekážkou pre pacientov s obmedzenými finančnými možnosťami. Výskumníci na Torontskej univerzite v spolupráci s výskumom od Autodesk a CBM v Kanade využili 3D tlač k zlacneniu a urýchleniu výroby protéz, ktoré sa jednoducho prispôsobia individuálnym požiadavkám pacienta. Tento projekt je zameraný na rozvojové krajiny, konkrétne na začiatok na Ugandu.
Obdobne firma Not Impossible Labs založená v Kalifornii priniesla 3D tlač do Sudánu, kde chaos spôsobený vojnou zanechal po sebe množstvo ľudí s amputovanými končatinami. Zakladateľ organizácie Mick Ebeling sám školí miestnych odborníkov na ovládanie zariadení a programov ktoré slúžia na 3D tlač protetických náhrad.

3D prostetické náhrady si vytlačíte priamo doma
3D prostetické náhrady si vytlačíte priamo doma

Ľudské orgány

Bezpochyby jednou z najvzrušujúcich oblastí 3D tlače je tzv. biotlač. Biotlač využíva ukladanie vrstiev na seba podobne ako industriálna verzia 3D tlače. Rozdielom je len materiál, z ktorého výsledný model vzniká. Proces biotlače začína byť využívaný v oboroch ako medicína implantátov, transplantácie a v chirurgia. Médiá najviac zaujala spoločnosť Organovo, ktorá ako prvá na svete vytlačila na 3D tlačiarni pečeňové tkanivo. V súčasnosti však narastá počet firiem ktoré podnikajú aj v tejto oblasti ako napríklad 3DPrint.com ale aj  množstvo menších firiem ktoré spoločne svojimi inováciami možno zmenia budúcnosť medicíny.

3D orgány sú už dnes reálne
3D orgány sú už dnes reálne

Vesmír

Vo vesmíre sa objavila prvá 3D tlačiareň. Firma Lowe je malá zlepšovacia spoločnosť, ktorá začala spolupracovať so spoločnosťou Made In Space. Táto stojí za vznikom prvej Zero-G 3D tlačiarne a spoločne spustili prvú komerčnú výrobu zariadenia, ktoré sa nachádza na medzinárodnej vesmírnej stanici ISS. The Additive Manufacturing Facility (AMF) je oficiálny názov ich 3D tlačiarne. Jedná sa o pokročilú technológiu ktorá má uplatnenie nielen v NASA, ale taktiež pre výskum, vzdelávanie, výučbu a v neposlednom rade aj ako komerčné zariadenie. Tlačiareň je schopná vytlačiť rôzne súčiastky, alebo náradie ktoré je potrebné a nenachádza sa v danom zariadení (vesmírna stanica, výskumná stanica…) a bolo by finančne a časovo náročné dodať ho na dané miesto.

3D tlačiareň priamo vo vesmíre
3D tlačiareň priamo vo vesmíre

Záver

Uvidíme čo nás čaká v budúcnosti, ale už teraz musím konštatovať, že 3D tlač prenikla asi do všetkých známych odvetví od priemyslu, cez medicínu, vzdelávanie až po výskum. Čo je na tom však úžasné, je fakt, že existujú cenovo dostupné 3D tlačiarne, pomocou ktorých môže každý priemerne zručný vlastník takéhoto zariadenia vytlačiť si tvarovo neobmedzené a dokonca funkčné objekty.

Titulka: Husle vytvorené 3D tlačou. Zdroj: https://www.3d-varius.com/

  • Milos Lukac

    pekne zhrnuté….