Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Atraktivní projekty: Nepředvídané možnosti 3D tiskáren
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

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.

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.

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

Další články

Všeobecné strojírenství
Zajímavosti ve vědě a technice
Výzkum/ vývoj
Nekonvenční technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: