Témata
Reklama

Atraktivní projekty: Nepředvídané možnosti 3D tiskáren

Prognostici se zase jednou mýlili. Při předvídání budoucnosti brali do úvahy ledacos, ale na zcela unikátní možnosti tiskáren pozapomněli. Nyní se třírozměrné tiskárny dostaly do centra pozornosti. Jak techniků, tak obchodníků. A také politiků.

Tento článek je součástí seriálu:
Atraktivní projekty
Díly
Karel Sedláček

Celý život se věnuje popularizaci vědy a techniky. Promoval na Fakultě sociálních věd UK v Praze. 
V letech 1960 až 1968 pracoval v plzeňském rozhlasovém studiu, potom až dokonce roku 1989 byl nejprve redaktorem pro vědu a techniku a později zástupcem šéfredaktora deníku Svobodné slovo. Po krátkém působení jako šéfredaktor nakladatelství Melantrich byl redaktorem a hlasatelem Rádia Svobodná Evropa až do ukončení vysílání české redakce v roce 2002. Externě spolupracoval s celou řadou českých a slovenských odborných časopisů a s Českým rozhlasem.  
Vědeckotechnická témata popularizoval v knihách Laser v mnoha podobách (Praha, 1982), Pod šifrou 2001 (Praha 1984), Atom skrývá naději (Praha 1987 - spolu s Janem Tůmou). Historii unikátní rozhlasové stanice shrnul v knize Volá Svobodná Evropa (Praha 1993). Vzpomínky na konec komunistického režimu ve Svobodném slově a vydavatelství Melantrich obsahuje publikace Balkon, fenomén listopadu 1989 ( Praha 2010 - spoluautor Milan Nevole). Události okupace Československa v srpnu 1968 přibližuje publikace Vzpomínky na Plzeň – Čas lámání chleba a charakterů (Praha 2011). V roce 2018 vydal soubor cestopisných reportáží a fejetonů Toulky s Karlem Amerikou.

Běžnou inkoustovou tiskárnu každý zná. Zcela unikátní možnosti však nabízí 3D tiskárna. Ta má ovšem s tou klasickou společné jen jméno. Během několika hodin totiž umí vyrobit trojrozměrný objekt, a to z různých materiálů: z plastu, gumy, plechu nebo čokolády. Tryska totiž místo inkoustu nanáší zvolený materiál tenkou vrstvu za vrstvou, až vznikne předmět podle libosti.

Reklama
Reklama

Na počátku nové revoluce

Už v devadesátých letech byly nasazeny první 3D tiskárny, samozřejmě jako prototypy v některých průmyslových aplikacích. Kvůli vysokým nákladům na takovou výrobu se tyto stroje nedostaly na běžný trh a zůstaly skryty v laboratořích. Ovšem to platilo jen do doby, než ceny tiskáren klesly pod tisíc dolarů. A nová průmyslová revoluce mohla začít.

Replicator 2X 3D, tiskárna firmy MakerBot, se těšila velkému zájmu návštěvníků veletrhu spotřební elektroniky v Las Vegas. Stojí jen asi 2 000 dolarů. Nanáší vrstvy tenké 0,1 milimetru. Objekt vysoký 10 cm se tedy skládá z 1 000 vrstev. Jako materiál používá speciální bioplastická hmota, jež se vyrábí z pšenice nebo kukuřice. Za pět dolarů si člověk může nechat naskenovat hlavu a tiskárna mu vytiskne trojrozměrnou bustu.

V současné době se do centra pozornosti dostává rychlovýroba prototypů, známá také jako „rapid prototyping“. Tiskárny začínají být nasazovány do reálné výroby především v letecké dopravě, v automobilovém průmyslu, ve zdravotnictví a také ve spotřebním zboží. V tomto ohledu hovoří někteří analytici trhu dokonce o vzniku paralelního světa. Mají na zřeteli především fakt, že si každý bude moci vyrobit podle svého návrhu, co bude chtít. Každý bude moci být designérem svých bytových doplňků nebo kuchyňských spotřebičů, ať už se bude jednat o vázu nebo hračky. Stačí vložit do tiskárny příslušný návrh a vybraný materiál – a stisknout tlačítko. To by samozřejmě znamenalo zásadní převrat v průmyslové výrobě. Dalším aspektem by bylo snížení cen a zvýšení rychlosti inovací. V takovém individuálním světě by se stíraly hranice mezi virtuálním světem a tím reálným.

První kroky

Americký koncern General Electric už šetří díky tisku 3D asi osmdesát procent drahých kovů, které by jinak při obrábění odpadly jako třísky. Automobilka BMW také používá 3D tiskárnu při výrobě některých součástek a šetří tak až šedesát procent nákladů a devadesát procent výrobního času. Také v medicíně se nabízejí nové možnosti. Začínají se totiž touto novou technologií vyrábět protézy. Například na Cornellově univerzitě v městě Ithaca v americkém státě New York se podařilo vytisknout lidské ucho ze silikonu. V budoucnu by se tak zřejmě tímto způsobem mohly tisknout orgány k implantaci. Zubní technika si slibuje dokonce průmyslovou výrobu zubních korunek a můstků.

Na veletrhu se líbily i vytištěné boty. A letošní jarní módní veletrhy v Evropě vsadily na šaty z tiskáren.

Letecký průmysl už také začal s touto tiskárenskou technologií. Koncern EADS chce tímto způsobem vyrobit v roce 2050 první letadlo. Stěny kabiny pro cestující by asi mohly být z průhledných plastů. K tomu by ovšem bylo zapotřebí obrovských tiskáren, velikostí odpovídajících hangáru. Dnešní tiskárny nejsou větší než psací stůl.

Nová očekávání

Inovativní podnikatelé bedlivě sledují rozvoj 3D technologií. Trh s nimi zaznamenal nárůst o 26,4 procenta. V roce 2011 se už vyrobilo okolo 6 500 průmyslových 3D tiskáren. Analytici odhadují, že by do roku 2015 mohl objem trhu těchto zařízení a služeb činit 3,7 miliardy dolarů a do roku 2019 by mohl vzrůst na 6,5 miliardy dolarů.

Není bez zajímavosti, že na burzách zatím chybí výrobci trojrozměrných tiskáren. Dali by se spočítat na prstech jedné ruky. Je to možná tím, že tito producenti dosud patří ke středně velkým firmám a v současné době dochází k jejich konsolidaci.

Vedoucí postavení tak náleží například americkému koncernu 3D systems. Není divu, protože právě jeho zakladatel Charles Hull vynalezl v roce 1984 stereolitografii, tedy technologii, jež umožňuje tisk trojrozměrných objektů z digitálních dat. Přitom tento miliardový koncern nevyrábí tiskárny pouze pro průmysl, ale i pro jednotlivce. Svou on-line platformou Cubify změnil kromě jiného nákupní zvyklosti mnoha lidí. Například si mohou sami vytisknout model malého 3D robota za dvacet nebo třicet dolarů podle svého přání: mohou mu nasadit klobouk nebo čepici, měnit polohy rukou a nohou a samozřejmě si vybrat i barvu.

Kam směřuje vývoj?

Trend směřuje jednak k velkým průmyslovým tiskárnám a jednak k domácím tiskárničkám, v nichž si člověk za pár tisíc dolarů může vyrobit basketbalový míč nebo boty. V této souvislosti se otevírá široké pole působnosti producentům softwarů. Právě oni budou zásobovat 3D tiskárny programy pro výrobu žádaných objektů.

Tento vývoj je už nastartován. Všem otevřená organizace RepRap vyvinula první 3D tiskárny, které jsou složeny z mnoha součástek vyrobených na 3D tiskárně a mohou být tedy považovány za sebereplikující zařízení. Takové tiskárny budou moci vlastně tisknout samy sebe. Jistě není bez zajímavosti, že v komunitě lidí, kteří se této myšlence věnují, hraje důležitou roli mladý Čech Josef Průša. Sám o sobě na své webové stránce říká: „Jsem jedním z hlavních vývojářů projektu RepRap, kde navrhuji Open Source 3D tiskárny. To znamená, že si tiskárnu můžete zdarma stáhnout a sestavit. Svým způsobem oživuji tradici českého kutilství. Můj design je aktuálně preferovaný celosvětovou komunitou a je po světě v tisících exemplářů. Všeobecně se snažím dělat osvětu ohledně Open Hardware a 3D tisku.”

A politici…?

Všeobecné nadšení z rozvoje 3D tiskáren však všichni nesdílejí. Veřejnost si totiž začíná uvědomovat i možná rizika. Jedním z nejvážnějších je fakt, že se takto jednoduše, levně a kdykoliv a kdekoliv dají vyrobit střelné zbraně. První prototypy se už objevily. Nejsou zatím dokonalé, ale jejich zlepšení je jen otázkou času. Někteří politici už začínají hledat způsoby, jak toto nebezpečí zažehnat.

Hodně se očekává od mezinárodní konference a výstavy, jež budou věnovány 3D tiskárnám 22. a 23. dubna v New Yorku.

Dům vytištěný z písku

Holandský architekt Janjaap Ruijssenaars z architektonického studia Universe Architecture oznámil, že chce postavit dům z 3D tiskárny.

Pro výstavbu si vybral Irsko a objekt by měl stát na pobřeží. To by mělo jednak výhodu v tom, že by stavební materiál byl k dispozici na místě, a jednak by neobvyklá stavba dobře zapadala do okolního přírodního prostředí. Stavělo by se z písku, jemného štěrku a použity by byly přírodní spojovací látky. Dům prý nebude mít začátek ani konec. „Bude vypadat jako Möbiuova páska a krajina bude ,protékat pod domem a skrze něho,“ řekl architekt novinářům.


V Irsku má být postaven první dům z 3D tiskárny.

Dům vytiskne tiskárna firmy D-Shape o velikosti 6 x 9 metrů. Tuto významnou britskou firmu vlastní italský investor Enrico Dini a podle listu Los Angeles Times právě on stojí za celým projektem. Tiskárna se skládá z rámu, který je zabudován na místě stavby. Tisková hlava s 300 vstřikovacími tryskami se pohybuje všemi směry. Vrstvy mohou být tlusté až 10 milimetrů a k vytvoření vrstvy 30 čtverečních metrů potřebuje necelé dvě minuty. Jeden den je nutný k vytvrzení materiálu a je pak pevný jako mramor. Spojovací materiál je dražší než cement, ale díky novému postupu odpadá ruční práce, takže výsledek je o padesát procent výhodnější než normální stavba.

Detail ukazuje futuristické řešení.
Möbiova páska

Podle informací BBC si stavba vyžádá náklady ve výši 5 až 6 milionů dolarů a má být dokončena v příštím roce.

Karel Sedláček
sedlacek.kar@seznam.cz

Möbiova páska (také Möbiův pás, Möbiův pásek nebo Möbiův list) je plocha, která má jen jednu stranu a jednu hranu. V roce 1858 ji nezávisle na sobě objevili (resp. „vynalezli“) matematici August Ferdinand Möbius a Johann Benedikt Listing. Protože orientace plochy Möbiovy pásky není možná, patří mezi neorientovatelné plochy. K vytvoření stačí vzít pruh papíru, jehož jeden konec se jednou příčně přetočí (jedna půlotáčka) a slepí se s druhým koncem. Nevznikne tak běžný prstenec se dvěma stranami, ale kupodivu objekt, který je sice trojrozměrný, má však jen jednu jedinou stranu (rub a líc na sebe navzájem navazují, jedno přechází v druhé). Má tedy ve skutečnosti jen líc (nebo jen rub). Pásku podobných vlastností též získáme, pokud počet příčných přetočení jednoho konce pásky vůči druhému bude lichý.

Zdroj: Wikipedia

Reklama
Vydání #3
Kód článku: 130325
Datum: 12. 03. 2013
Rubrika: Servis / Zajímavosti
Seriál
Firmy
Související články
Atraktivní projekty: Roboty jako mouchy

Ze všech létajících tvorů na Zemi nás nejvíc fascinuje hmyz. Může se vznášet, snadno pohybovat v libovolném směru a umí se vyhnout šíleně rychle letící plácačce. Není divu, že inspiroval skupinu vědců a inženýrů postavit nejmenší a nejvíce agilní létající roboty.

Nové možnosti laseru

Čistě a bez kontaminace, kontrastně a za pohybu lze značit filtrační desky jen laserovou technologií.

Integrovaný obvod o tloušťce jedné molekuly

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Související články
Atraktivní projekty: Jen vítr to ví…

Zkrotit vítr a využít jej ve svůj prospěch toužil člověk už od úsvitu dějin. Dodnes jsou známé větrné mlýny na starověké Krétě nebo ve středověkém Holandsku. I na některých místech Čech a Moravy se v minulosti osvědčily. Moderní doba však proměnila i tuto techniku.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
3D tiskárny mění svět

Ve vídeňském architektonicky velmi působivém divadle Odeon, původně Plodinové burze, se koncem března uskutečnila odborná konference věnovaná 3D tiskárnám, nazvaná Print3Dfuture. Přilákala více než 400 mladých posluchačů, kteří s velkým zaujetím sledovali přednášky o budoucích možnostech i úskalích této progresivní technologie. Organizátorům se totiž podařilo získat atraktivní přednášející z Evropy a USA. A na výstavě v předsálí byly tiskárny doslova v obležení zvídavých zájemců.

Atraktivní projekty: Plující chrámy techniky

Moře a oceány brázdí stále více plavidel, jež budí úžas nejen svými rozměry, ale také technickým vybavením.

Atraktivní projekty: Nejvyšší v Las Vegas

Ráj hazardu a zábavy v Las Vegas obohatí nová atrakce - vyhlídkové kolo o průměru 160 metrů. V dohledné době se má roztočit a pochlubit se nejen atraktivní konstrukcí, ale i svou výškou - 167,6 metru. Bude tedy nejvyšším vyhlídkovým kolem na světě. Náklady přesahují 550 milionů dolarů.

Atraktivní projekty: Sixtinská kaple září

Sixtinská kaple ve Vatikánu se po 500 letech rozzáří zcela unikátně, a to díky nejmodernější technice. Návštěvníkům tak nabídne ojedinělý zážitek. Společnost Osram, výrobce světelných zdrojů a svítidel, ji totiž vybavuje novým systémem LED osvětlení. Systém, jenž je k uměleckým dílům mimořádně šetrný, umožňuje značně vyšší hodnoty osvětlení. Navíc ve srovnání se stávajícím osvětlovacím systémem spotřebovává méně energie.

Atraktivní projekty: Tramvaje se vracejí do L.A.

Účastníci referenda v centru Los Angeles před rokem schválili projekt financování výstavby jedné okružní tramvajové linky ve výši 125 milionů dolarů. Do provozu by měla být uvedena v roce 2016.

Atraktivní projekty: FEL ČVUT v Praze s USA proti teroru

Velkými výzvami současnosti jsou jednak řízení a koordinování bezpilotních letadel a jednak ochrana lodí před piráty a teroristy. Těmito tématy se kromě jiných zabývají také vědečtí pracovníci, pedagogové a studenti na Elektrotechnické fakultě ČVUT v Praze.

Atraktivní projekty: Chytře na energetiku

Stále častěji se hovoří o chytrých sítích v energetice (smart grids), ale cesta k nim je ještě daleká. Zatím je nutné se držet spíš při zemi a myslet na inteligentní energetické řešení budov. Těch nových, ale i těch stávajících.

Atraktivní projekty: Město 21. století

Vídeň je nejen v evropském, ale dnes se dá říci, že už i ve světovém kontextu na jednom z předních míst pomyslného žebříčku nejlépe se rozvíjejících velkoměst. Její architektura a urbanismus si za posledních třicet let vydobyly právem uznání odborné i laické veřejnosti.

Atraktivní projekty: Zajímavé experimenty NASA

Na výstavě EXPO, kterou u příležitosti 15-ti let svého trvání uspořádala začátkem letošního roku Akademie aeronautických modelů v jihokalifornském městě Ontario, prezentovala NASA model kosmického kluzáku.

Atraktivní projekty: Wi-fi s novým trendem

Na letišti se neztratíte, v muzeu získáte atraktivního průvodce a v nemocnici budete stále v lékařské péči. Umožňují to nové trendy v technologii wi-fi.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit