Co znamená 3D tisk pro domácnosti?

3D tisk, tedy tisk trojrozměrných předmětů, je sice ve svém využití stále ještě na začátku, ale už rozhodně nemůžeme tvrdit, že v plenkách. Technologie, která položila základy nejen pro dnešní 3D tisk, ale také pro CNC obráběcí stroje, je známá pod názvem stereolitografie a byla patentována už v roce 1986. K dnešnímu dni ale urazila velký kus cesty. Jaké existuje využití pro 3D tisk, jak nám může zjednodušit život a jaké má... nebo spíš nemá limity?

3D tisk, aditivní výroba, funguje v zásadě na dvou principech. Tím prvním je ona už zmíněná stereolitografie, kdy tiskárna modeluje a pomocí laseru vytvrzuje „vytištěný“ objekt. SLA je dražší, ale má řadu výhod, mimo jiné mnohem větší přesnost tisku. Druhým typem je pak nanášení roztaveného materiálu v tenoučkých vrstvách postupně na sebe, což je metoda levnější, ale méně přesná a k tomu má i další limity. Vrstvení materiálu pomocí trysek se nazývá Fused Deposition Modeling (FDA).

Vývoj 3D tisku je už tak daleko, že se nemusíme tolik zabývat, jak, proč a za pomoci jakých technologií a materiálů funguje, protože prostě funguje. V odvětvích automotive nebo leteckém inženýrství (ale i mnoha dalších oblastech průmyslu) se technologie 3D tisku používá ne jen k levné a rychlé výrobě prototypů součástek, ale už rovnou k výrobě součástek určených do ostrého provozu. Co ale zvládne 3D tisk dále?

Doma asi zatím ne, i když...

Proč bychom chtěli mít 3D tiskárnu doma, to asi není tak úplně těžké vymyslet. Od „tisknutí“ hraček pro děti na počkání, po tisk různých součástek a náhradních dílů do domácnosti, ale také například designových předmětů... možností je doopravdy spousta. Zatím nám v cestě ale stojí nejedna překážka.

Mnohé společnosti sice tlačí na zlevňování samotného přístroje. Jeho cenu výrobci v posledních letech srazili už na řádově desítky tisíc korun (což je ovšem na „domácí spotřebič“ stále ještě mnoho). Problémem je stále ovšem příprava samotného tisku, resp. návrh tištěného předmětu. K tomu je třeba práce se softwarem třídy CAD, computer-aided design, tedy česky počítačem podporované projektování. Mnoho z nás má s takovými systémy zkušenosti z výroby, ale obecně užitné aplikace to rozhodně nejsou, byť jich existuje celá řada volně stažitelných. Jednou z cest řešení jsou webové agregátory návrhů, takže si můžete vlastně stáhnout, co chcete vytisknout – nevýhoda je nabíledni, zdaleka si nevytisknete všechno to, co chcete nebo potřebujete. Další metodou je 3D scanování předmětu, který chcete vytisknout, takže můžeme mluvit vlastně o 3D kopírce. Scan je ovšem nedokonalý a stejně ho musíme v CADu upravit. Takže cesta k laickému vytisknutí ulomené potrubní trubky je ještě doopravdy daleká. Ne tak ovšem jiná cesta 3D tisku do domácností.

Vytisknutá zeď

Možná ještě nějakou dobu nebudeme mít proč si pořizovat malé tiskárny, abychom domov vylepšili, ale je pravděpodobné, že jsme blízko době, kdy naopak budeme potřebovat tiskárnu co největší – abychom domov vůbec stvořili. Co tím myslíme?

Velikost není pro 3D tiskárnu nijak limitující faktor. Už ani materiál. Takže... když vezmeme 3D tiskárnu o rozměrech okolo 10 x 7 metrů, recyklovaný stavební materiál a rychleschnoucí aditivum, dostaneme technologii, která umí vytisknout rovnou celý dům. Odkud taková technologie pochází? Tipujete-li Čínu, je to správně.

Tamější konstruktéři a technologové vyvinuli kompozici čtyř 3D tiskáren, které podle speciálních návrhů mí společnými silami vytisknout až deset domů denně. Každý dům se pohybuje okolo ceny 5000 USD, což je asi 130 000 korun. Takový tisk totiž neuvěřitelně šetří čas, životní prostředí, lidské zdroje a konec konců i materiál – nevzniká žádný odpad, žádné odřezky, přebytky, nic. Na stejném principu pracují i některé americké firmy, které jsou schopné vytisknout dům včetně všech stěn za ani ne 24 hodin.

O 3D tisku domů pojednává přednáška Behrokha Khoshnevise z americké firmy Contou Crafting, vědce, akademika, vizionáře a inovátora. Přednesl ji už v roce 2012 na kalifornském TEDx-u.

Když se utopie setkává s realitou

3D tisk se vydal dvěma směry. Tím prvním je jeho co největší komercionalizace, rozšíření mezi širokou veřejnost, nacházení způsobů, jak tisk zlevnit. Tou další, neméně náročnou cestou je zpřesňování a zefektivňování 3D tisku, jeho širší využití nejen v průmyslu, ale také ve zdravotnictví nebo při vesmírných programech. Zdravotnictví vkládá do 3D tisku velké naděje; za jeho pomoci možná v budoucnu půjde vytisknout nejen protézy, ortézy nebo fixace, ale také tkáně a orgány. Pokud by se 3D tisk podařilo zpřesnit na maximální možnou úroveň, je v plánu zařadit 3D tiskárny do vesmírných programů a v případě potřeby si zničenou, chybějící nebo jinak nevyhovující součástku prostě vyrobit až „tam nahoře“. A jen v případě potřeby.

3D tisk si zdaleka ještě neumí poradit například s elektrickými obvody nebo jinými záludnostmi, co už ale pomalu dokáže, je tisk jídla. A tím nemyslíme veskrze neužitečné tiskárny tekutých směsí, které jídlo nijak nezpracují, jen ho po vrstvách skládají na plochu. O trochu zajímavější jsou 3D tiskárny čokolády, které ovšem mají původ v projektu NASA, který od roku 2013 vyvíjí 3D tiskárnu na jídlo, jakýsi syntetizátor potravy. „Cartridge“ takové tiskárny by měla obsahovat univerzální potřebné živiny, tedy cukry, tuky a bílkoviny plus aditiva (směs by měla mít trvanlivost několik desítek let), pomocí nichž a „receptů“ tak budeme moct syntetizovat na míru nutričně vyvážené jídlo. Ideálním využitím jsou právě plánované dlouhé vesmírné lety, ale v těch dalších, utopických představách by takováto tiskárna mohla být také součástí každé domácnosti.

3D tisk není jen hudbou budoucnosti, rezonuje už pěkně dlouho také naší přítomností. Jeho využití je v podstatě neomezené, nemá nijak zásadní technické, technologické a pravděpodobně ani etické limity. Má nesporný vliv na automatizaci, tedy šetření zdroji i eliminaci lidských chyb. Existují vůbec nějaká rizika spojená s 3D tiskem? V průmyslu, domácnostech nebo vesmíru? Je eliminace lidské chyby a spolehnutí se na bezchybnost technologie dobrým rozhodnutím? Je 3D tisk správným a plnohodnotným krokem kupředu? To vše se možná dozvíme už velmi, velmi brzo.