V tej objavi na blogu bomo preučili načela 3D-tiskanja, njegove aplikacije (na področjih, kot sta medicina in arhitektura), morebitna tveganja in industrijske posledice, pri čemer bomo kot izhodišče uporabili prizor preobleke iz filma 'Misija: Nemogoče III'.

Filmska scena in resničnost 3D-tiskanja

Film Misija: Nemogoče III s Tomom Cruiseom v glavni vlogi, ki je izšel leta 2006, je zaradi svoje trdne zgodbe in različnih vizualnih poudarkov pridobil izjemno priljubljenost. Med njimi je bil prizor, ki je pritegnil pozornost mnogih znanstvenikov, tisti, v katerem se protagonist preobleče v zlobneža, da bi opravil svojo misijo. V tem prizoru tiskalnik prejme fotografijo zlobneža in takoj izdela tridimenzionalno masko njegovega obraza, ki jo protagonist uporabi za prevaro sovražnikov in dokončanje misije. Medtem ko so mnogi mislili, da je ta tehnologija zgolj filmski učinek, je postala resničnost – in ta resničnost je 3D-tiskalnik.

Kaj je 3D tiskalnik?

»D« v 3D-tiskalniku pomeni »dimenzija«. Z drugimi besedami, 3D-tiskalnik je stroj, ki lahko tiska želene oblike v treh dimenzijah. Pravzaprav je tehnologijo 3D-tiskanja pred 30 leti prvotno razvilo ameriško podjetje za izdelavo prototipov pred izdelavo končnih izdelkov. V zadnjem času, ko so patenti za tehnologijo 3D-tiskalnikov potekli, tehnologija ponovno pridobiva pozornost. Kakšno je torej načelo te tehnologije?

Načela: Aditivne in subtraktivne metode

Načela 3D-tiskanja so razdeljena na aditivne in subtraktivne metode, odvisno od načina ustvarjanja tridimenzionalne oblike. Aditivna metoda vključuje ustvarjanje želene oblike z zlaganjem tankih plasti ene na drugo. Tako kot je stavba dokončana z zlaganjem nadstropij enega za drugim, 3D-tiskalnik ustvari tridimenzionalni objekt z večkratnim ali tisočkratnim zlaganjem tankih plasti – od 0.001 mm do 0.01 mm. Glede na to, da je debelina standardnega papirja A4 med 0.1 mm in 0.15 mm, lahko razumemo, kako neverjetno tanke so te plasti. Če so plasti debele, postanejo vidne na površini, toda tanjše kot so plasti, bolj gladka postane površina. Subtraktivna proizvodnja je metoda, pri kateri kipar izkleše ogromen blok, da ustvari obliko; čeprav lahko ustvari zapletene zunanjosti, je nemogoče izklesati notranjost, zaradi česar je manj vsestranska kot aditivna proizvodnja.

Uporaba: od medicine do arhitekture

3D-tiskalniki lahko natisnejo vse od preprostih oblik, kot so skulpture ali igrače, do kompleksnih in zapletenih struktur, kot so strojni deli, odvisno od zasnove, kar vodi do širokega nabora nenehnih raziskav. Sprva je bilo mogoče tiskati le plastične materiale, vendar je pred kratkim postalo mogoče tiskati ne le vlaknaste materiale, kot je najlon, temveč tudi trde materiale, kot je kovina, kar omogoča izdelavo izdelkov, ki zahtevajo visoko trdnost, kot so avtomobilski ali letalski deli. V Združenem kraljestvu so poročali o primeru, ko so moškemu, ki je v prometni nesreči utrpel vdolbin zlom lobanje, vstavili umetno kost, natisnjeno s 3D-tiskalnikom, in si je popolnoma opomogel. Poleg tega na Nizozemskem poteka poskus gradnje hiše s tiskanjem in sestavljanjem delov z uporabo velikega 6-metrskega 3D-tiskalnika; pravijo, da bo gradnja hiše trajala približno tri leta.

Težave in tehnične omejitve

Dejstvo, da lahko 3D-tiskalniki izdelajo praktično vse, je hkrati prednost in slabost. Videoposnetek testnega streljanja s 3D-natisnjeno pištolo je v nekem trenutku povzročil polemiko na družbenih omrežjih; uničujoča moč pištole v videoposnetku je bila dovolj velika, da je poškodovala človeka.
Težava je v tem, da lahko takšno orožje ustvari vsak, ki ima načrt, in ker trenutno ni jasnega načina za ugotavljanje, kdo je ustvaril določen predmet ali kako se bo uporabljal, je potrebna rešitev. Tehnične omejitve vključujejo počasne proizvodne hitrosti, zaradi česar niso primerni za množično proizvodnjo, in dejstvo, da imajo standardni 3D-tiskalniki omejitve glede velikosti, zaradi česar je težko ustvarjati predmete velikega obsega.

Prihodnji obeti

Če bodo ta vprašanja rešena, imajo 3D-tiskalniki velik potencial za preoblikovanje prihodnje industrijske krajine. Trenutno je struktura takšna, da potrošniki kupujejo izdelke, ki jih množično proizvajajo podjetja, ko pa bodo 3D-tiskalniki postali razširjeni, se bo pojavil nov model, kjer bodo podjetja prodajala načrte namesto samih izdelkov, potrošniki pa bodo izdelke izdelovali sami. Posamezniki z oblikovalskimi veščinami bodo lahko ustvarjali lastne izdelke za osebno uporabo ali prodajo, s čimer bodo prispevali k gospodarskemu oživljanju. Globalno zanimanje za 3D-tiskanje je tako močno, da je nekdanji ameriški predsednik Barack Obama pripomnil: »Ima potencial, da spremeni način proizvodnje v vseh sektorjih.« Ostaja odprto vprašanje, ali bo 3D-tiskanje premagalo trenutne izzive in v kombinaciji s hitro razvijajočimi se industrijskimi tehnologijami sprožilo nov val inovacij.