V tomto blogovom príspevku sa budeme venovať princípom 3D tlače, jej aplikáciám (v oblastiach ako medicína a architektúra), potenciálnym rizikám a priemyselným dôsledkom, pričom ako východiskový bod použijeme scénu s prevlekom z filmu „Mission: Impossible III“.

Filmová scéna a realita 3D tlače

Film s Tomom Cruiseom v hlavnej úlohe s názvom Mission: Impossible III, ktorý bol uvedený do kín v roku 2006, si získal obrovskú popularitu vďaka solídnemu deju a rôznym vizuálnym vylepšeniam. Medzi nimi zaujala pozornosť mnohých vedcov scéna, v ktorej sa protagonista prezlečie za záporáka, aby splnil svoju misiu. V tejto scéne tlačiareň dostane fotografiu záporáka a okamžite vytvorí trojrozmernú masku jeho tváre, ktorú protagonista použije na oklamanie nepriateľov a splnenie misie. Zatiaľ čo mnohí ľudia si mysleli, že táto technológia je len filmový efekt, stala sa realitou – a tou realitou je 3D tlačiareň.

Čo je 3D tlačiareň?

„D“ v 3D tlačiarni znamená „Dimension“ (rozmer). Inými slovami, 3D tlačiareň je stroj schopný tlačiť požadované tvary v troch rozmeroch. V skutočnosti bola technológia 3D tlače pôvodne vyvinutá pred 30 rokmi americkou spoločnosťou na vytváranie prototypov pred výrobou hotových výrobkov. V poslednej dobe, keď platnosť patentov na technológiu 3D tlačiarní vypršala, sa táto technológia opäť teší pozornosti. Aký je teda princíp tejto technológie?

Princípy: Aditívne a subtraktívne metódy

Princípy 3D tlače sa delia na aditívne a subtraktívne metódy v závislosti od spôsobu, akým sa vytvára trojrozmerný tvar. Aditívna metóda zahŕňa vytváranie požadovaného tvaru stohovaním tenkých vrstiev jednu na druhú. Rovnako ako sa budova dokončuje stohovaním poschodí jedno po druhom, 3D tlačiareň vytvára trojrozmerný objekt opakovaným stohovaním tenkých vrstiev – od 0.001 mm do 0.01 mm – stokrát alebo tisíckrát. Vzhľadom na to, že hrúbka štandardného papiera A4 je medzi 0.1 mm a 0.15 mm, je možné oceniť, aké neuveriteľne tenké tieto vrstvy sú. Ak sú vrstvy hrubé, stanú sa viditeľnými na povrchu, ale čím tenšie sú vrstvy, tým hladší je povrch. Subtraktívna výroba je metóda, pri ktorej sochár vyrezáva masívny blok, aby vytvoril tvar; hoci dokáže vytvoriť zložité exteriéry, nie je možné vyrezať vnútro, čo ju robí menej všestrannou ako aditívna výroba.

Aplikácie: Od medicíny po architektúru

3D tlačiarne dokážu tlačiť všetko od jednoduchých tvarov, ako sú sochy alebo hračky, až po zložité a zložité štruktúry, ako sú súčiastky strojov, v závislosti od dizajnu, čo vedie k širokej škále prebiehajúceho výskumu. Spočiatku sa dali tlačiť iba plastové materiály, ale v poslednej dobe je možné tlačiť nielen vláknité materiály, ako je nylon, ale aj tvrdé materiály, ako je kov, čo umožňuje výrobu produktov, ktoré vyžadujú vysokú pevnosť, ako sú automobilové alebo letecké súčiastky. V Spojenom kráľovstve bol hlásený prípad, keď mužovi, ktorý utrpel pri dopravnej nehode zlomeninu lebky, implantovali umelú kosť vytlačenú na 3D tlačiarni a úplne sa zotavil. Okrem toho v Holandsku prebieha experiment na stavbu domu tlačou a zostavením častí pomocou veľkej 6-metrovej 3D tlačiarne; údajne bude výstavba domu trvať približne tri roky.

Problémy a technické obmedzenia

Skutočnosť, že 3D tlačiarne dokážu vyrobiť prakticky čokoľvek, je výhodou aj nevýhodou. V jednom momente video zo skúšobnej streľby z 3D tlačenej zbrane vyvolalo kontroverziu na sociálnych sieťach; ničivá sila zbrane vo videu bola dostatočná na to, aby zranila človeka.
Problém je v tom, že ktokoľvek s plánom môže vytvoriť takéto zbrane, a keďže v súčasnosti neexistuje jasný spôsob, ako identifikovať, kto konkrétny objekt vytvoril alebo ako bude použitý, je potrebné riešenie. Medzi technické obmedzenia patrí pomalá rýchlosť výroby, ktorá ich robí nevhodnými pre hromadnú výrobu, a skutočnosť, že štandardné 3D tlačiarne majú obmedzenia veľkosti, čo sťažuje vytváranie veľkoobjemových objektov.

Budúci výhľad

Ak sa tieto problémy vyriešia, 3D tlačiarne majú veľký potenciál transformovať budúcu priemyselnú krajinu. V súčasnosti je štruktúra taká, že spotrebitelia nakupujú produkty hromadne vyrábané spoločnosťami, ale akonáhle sa 3D tlačiarne rozšíria, vznikne nový model, v ktorom spoločnosti predávajú plány namiesto samotných produktov a spotrebitelia si položky vyrábajú sami. Jednotlivci s dizajnérskymi zručnosťami si budú môcť vytvárať vlastné produkty na osobné použitie alebo predaj, čím prispejú k oživeniu hospodárstva. Globálny záujem o 3D tlač je taký intenzívny, že bývalý americký prezident Barack Obama poznamenal: „Má potenciál zmeniť spôsob, akým vyrábame v každom sektore.“ Zostáva sa len uvidieť, či 3D tlač prekoná súčasné výzvy a v kombinácii s rýchlo sa rozvíjajúcimi priemyselnými technológiami podnieti novú vlnu inovácií.