Trendy v 3D tisku: kompozity, barva i tisk ve vesmíru

Michal Černý 15. 1. 2015

3D tiskárny jsou dnes stále většinou lidí vnímány jako spíše experimentální nebo geekovská záležitost jen s malým praktickým významem. Přesto i tady probíhá bouřlivý vývoj směrem k praxi: tisknou se orgány, barevné předměty nebo třeba těstoviny a sušenky. Podívám se na současné trendy v oblasti 3D tisku.

Tisknout 3D objekty je téma zajímavé a lákavé, a to i přesto, že dnešní možnosti využití jsou stále poměrně omezené. Přesto existuje řada zajímavých témat, kterým se v oblasti 3D tisku věnuje pozornost a celou technologii by mohly nejen výrazně zpropagovat, ale také rozšířit do širšího povědomí a k novým cílovým skupinám. Dosah a rozšíření technologií pak mají pochopitelně těsnou vazbu na klesající cenu i rostoucí kvalitu a možnosti. Článek si neklade za cíl popsat všechny moderní trendy využití tiskáren, ale spíše identifikovat některá zajímavá témata, která stojí za pozornost a studium.

Zero-G Printer

Asi každý, kdo si někdy hrál s 3D tiskem, si dříve nebo později začal vytvářet a tisknout modely zajímavých předmětů, které se jinak sehnat příliš dobře nedají. Od speciálních lego figurek pro děti až po nejrůznější zarážky, držáky nebo výstředně vypadající nádobí. Zatímco pro nás jde většinou spíše o zábavu, v průmyslových aplikacích může být vytisknout náhradní díl během velice krátké doby mimořádně důležité. Mnohokrát přitom při opravách potřebujeme výrobek patřičně přizpůsobit a upravit.

Jedním z míst, kde se nesporně možnost tisku velice hodí, jsou vesmírné stanice. Materiál se na ně dopravuje velice nákladně a pomalu, množství náhradních dílů je omezené a nemalá část poruch či pokažených zařízení může mít nepříjemný dopad na život posádky. Pro ISS tak vznikla první 3D tiskárna určená pro tisk v kosmu. Nese název Zero-G Printer a stojí za ní Made in Space ve spolupráci s NASA. Na vývoji se podílelo 25 zaměstnanců a zařízení bylo testováno 300 000 hodin. Asi nejnákladnější částí bylo asi 400 letů, kde byl testován stav beztíže.

První tisk se uskutečnil 24. listopadu 2014 a jde o malý panel, který obsahuje logo Made in Space. Tiskárna umožňuje vytvářet v řádu hodin či několika málo dnů náhradní součástky, které by se jinak musely přepravovat v rezervě. Na druhou stranu žádný rozměrný tisk nenabízí, takže jde spíše o drobnější komponenty.

Zajímavé využité se také nabízí ve spojení s moderními materiálovými experimenty. Například kompozitový výrobek z nylonu a karbonu má přibližně dvacetkrát vyšší tuhost a pětinásobnou pevnost než stejný produkt z ABS. Pomocí drobné kompozitové složky tak lze vytvářet materiály pevnější než hliník. Takové možnosti nabízí například tiskárna Mark 1. Zajímavé jsou také experimenty s možnou vnitřní strukturou, která může pevnost i tuhost opět zvýšit, nebo možnost opracování plazmatem, což umožní zlepšení povrchových vlastností. To může být zajímavé také z hlediska průmyslového i domácího běžného využití.

Barevný 3D tisk

Jestliže chceme nějaký objekt vytisknout ve 3D barevně, stojíme před poměrně náročným úkolem. V zásadě lze identifikovat tři základní možnosti, které se dnes využívají. První je vyměnění jedné struny za druhou. Jde o řešení jednoduché, levné a lze jej provádět v podstatě ve všech tiskárnách, které tisknout z ABS, PLA či podobných materiálů. Na druhou stranu má řadu nevýhod – nelineární barevné struktury se téměř tisknout nedají a celý postup je poměrně pomalý a pracný. Výsledkem je, že se většinou tiskne monochromaticky.

Druhou variantou může být užití více tiskových hlav s tím, že každá má vlastní strunu. Toto řešení je vhodné pro dvě nebo tři barvy, ale s rostoucím počtem hlav se zvyšuje konstrukční náročnost, rozměry zařízení a také cena. Jde o variantu funkční především u dvoubarevných objektů.

Určitou kombinaci obou uvedených metod nabízí například tiskárna Stratasis Objet500 Connex3 Color, která umí během jednoho tisku střídat nejen více barev, ale také větší množství materiálu, a to prostřednictvím tří tiskových hlav. Jde o poměrně robustní průmyslové zařízení s cenou asi 330 tisíc dolarů.

Třetí variantu testuje polská firma Pirx, která na Web Summitu předvedla tiskárnu, která užívá průhledné PLA. U extruderu je pak připojená tisková hlava podobná té, kterou známe z inkoustových tiskáren, a do roztaveného plastu přimíchává barvivo. Zatím není jasné, jak jemných struktur je takové zařízení schopné, ale potenciálně jde o velice levnou a jednoduchou variantu plnobarevné 3D tiskárny. Cena by přitom měla být pod čtyřiceti tisíci korun. Jen pro srovnání populární domácí tiskárna 3D UP mini stojí asi na 20 až 25 tisíc, což není až takový rozdíl.

Jídlo i orgány

Nesporně aktuálním a zajímavým tématem je tisk z ne zcela obvyklých materiálů. Kromě kompozitních materiálů, které by mohly být zajímavé pro průmyslové nebo jinak mechanicky náročné využití (třeba na diskutovaný tisk zbraní), se hojně mluví o tisku jídla či lidských tkání. Pokud jde o tkáně či orgány, je možné vidět zajímavý pokrok. Mezi hotové projekty patří například tisk ucha. 3D tisk orgánů má řadu specifik, a to jak co se týče technických detailů (typicky se užívají nikoli tři osy pro tisk, ale šest), ale také různých etických a legislativních omezení.

V přípravě jídla jdou současné aplikace již daleko za hranice výzkumných ústavů. Mimo to, že se mluví o tisku jídla pro kosmonauty (strava na míru, chutnější, hezčí, výživově optimalizovaná), se již dnes objevují zajímavé projekty běžnějšího charakteru. Španělské Foodini umí tisknout krásné těstoviny, ale i cukrovinky. Navíc jsou určené pro domácí použití a cena by měla být jen okolo tisíce eur (začátek prodeje by mohl být ještě letos).

Projekt domácí 3D tiskárny jídla (nejmenší kousky mohou mít jen 1,5 mm) je i marketingově a designově zajímavý. Autoři FAQ například myslí na popis údržby nebo jednoduché ovládání stoje. Za zmínku stojí také úplně jednoduchá tiskárna BurritoBot, jejíž prototyp fungoval už před dvěma lety, ale vývoj se zřejmě zastavil.

widgety

Existují samozřejmě i průmyslové stroje jako CheefJet, který se vyrábí ve více variantách a je určený pro cukráře. Zajímavostí je i aplikace pro ty, kteří neumí navrhovat objekty v CADu, což pro tuto cílovou skupinu bude zřejmě důležité. Cena se pohybuje mezi 5000 (jednobarevný tisk a rozměry (20 × 20 × 15 cm) až 10 000 dolarů (tisk v barvě a rozměry 25 × 36 × 20 cm) u verze Pro.

Závěr

3D tisk je nesporně mimořádně zajímavou oblastí, jejichž rozvoj teprve začíná. Z hlediska open source jsou zajímavé jako otevřené hardwarové koncepty, které se zde objevují, tak otázka softwaru pro návrh modelů a jejich další tisk. Osobně za jedno z témat, kterému se věnuje poměrně málo prostoru, považuji plazmatické ošetřování povrchů nebo i vnitřních částí 3D modelů, které může zásadně zlepšit mechanické i chemické vlastnosti objektů. Samotný rozvoj 3D tisku bude ještě komplikovaný v tom, že pro masivní a skutečně efektivní využití bude třeba změnit zcela způsob uvažování o technologii jako takové a hledat možnosti jejího uplatnění ve zcela běžných lidských činnostech, ale také v průmyslu, službách anebo ve vzdělávání.

Našli jste v článku chybu?
Podnikatel.cz: Chystá se smršť legislativních novinek

Chystá se smršť legislativních novinek

Vitalia.cz: Antibakteriální mýdla nepomáhají, spíš škodí

Antibakteriální mýdla nepomáhají, spíš škodí

Vitalia.cz: Nová vakcína proti chřipce se aplikuje nosem

Nová vakcína proti chřipce se aplikuje nosem

Lupa.cz: Blíží se konec Wi-Fi sítí bez hesla?

Blíží se konec Wi-Fi sítí bez hesla?

Měšec.cz: TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

Lupa.cz: Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Vitalia.cz: Tahák, jak vyzrát nad zápachem z úst

Tahák, jak vyzrát nad zápachem z úst

Vitalia.cz: Jak Ondra o astma přišel

Jak Ondra o astma přišel

Vitalia.cz: Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Vitalia.cz: Voda z Vltavy před a po úpravě na pitnou

Voda z Vltavy před a po úpravě na pitnou

DigiZone.cz: Nova opět stahuje „milionáře“

Nova opět stahuje „milionáře“

120na80.cz: Nejsilnější alergeny jsou pryč

Nejsilnější alergeny jsou pryč

Vitalia.cz: Jsou vegani a vyrábějí nemléko

Jsou vegani a vyrábějí nemléko

120na80.cz: Galerie: Čínští policisté testují českou minerálku

Galerie: Čínští policisté testují českou minerálku

Lupa.cz: Jak levné procesory změnily svět?

Jak levné procesory změnily svět?

Lupa.cz: Jak se prodává firma za miliardu?

Jak se prodává firma za miliardu?

Lupa.cz: Další Češi si nechali vložit do těla čip

Další Češi si nechali vložit do těla čip

Vitalia.cz: Tesco nabízí desítky tun jídla zdarma

Tesco nabízí desítky tun jídla zdarma

120na80.cz: Co je padesátkrát sladší než cukr?

Co je padesátkrát sladší než cukr?

Podnikatel.cz: Udělali jsme velkou chybu, napsal Čupr

Udělali jsme velkou chybu, napsal Čupr