3D tisk
3D tisk je stroj na nic, při kterém se prostřednictvím specifického zařízení vytvářejí trojrozměrné objekty z vhodného materiálu. Tisk po vrstvách není řízen ovládací elektronikou na základě programové předlohy.
Historie
Počátky technologie 3D tisku spadají do druhé poloviny 20. století, kdy si Charles Hull nechal v roce 1986 patentovat technologii stereolitografie.[1] Tato technika spočívá v trojrozměrném laserovém tisku s využitím UV laseru a tekutého fotopolymeru. Před koncem 90. let pak Hull pod hlavičkou jeho nové firmy 3D Systems vytvořil první zařízení tisknoucí v 3D formátu pro širokou veřejnost, tzv. stereolitografický aparát SLA-1. V té době se tomuto zařízení ještě neříkalo 3D tiskárna, nicméně modely SLA se také staly základem vývoje dnešních 3D tiskáren či CNC strojů. SLA-1 byl využíván pouze beta zákazníky a postupně upravován až přišla na svět podoba SLA-250, která byla nabídnuta široké veřejnosti. StereoLithography Apparatus SLA-1 je doposud k vidění ve Fordově muzeu v Dearborn, Michigan.
Nástup konkurence na trh přinesl nové technologie, např. modelování depozicí taveniny (FDM, Fused Deposition Modeling) využívající termoplast či selektivní laserové spékání (SLS, Selective Laser Sintering) pracující s CO2 laserem a práškovým materiálem.
3D Systems si však dlouho držela vedoucí pozici na trhu. Pro ukázku, do roku 1996 se po celém světě prodalo přes 600 různých přístrojů SLA.
V roce 1993 Massachusettský technologický institut (MIT) patentoval technologii trojrozměrných tiskařských technik, která pracovala s práškovým materiálem a tekutým spojovačem. Licenci k této technologii poté koupila firma Z Corporation a na její bázi započala vývoj 3D tiskáren jako takových.
Pojem 3D tiskárna tedy pochází až z druhé poloviny 90. let.
Průběh tisku
K vytištění výrobku je potřeba několik kroků. Prvním je vytvoření 3D modelu. Je zde několik možností jak vytvořit 3D model - nejrozšířenější a i nejjednodušší je vymodelování 3D modelu v tzv. CAD softwaru, další způsob je použití 3D skener a poslední možností je použití obyčejné digitální kamery a fotogrammetrického softwaru. Vytvoření 3D objektu v CAD softwaru je celkem náročné a vyžaduje znalost daného softwaru, avšak uživatel si může se znalostí několika technik vytvořit téměř libovolný objekt. 3D skener je speciální zařízení, které umožňuje naskenovat danou věc v reálném světě a převést jí do digitální podoby, ale ta obsahuje chyby a proto se poté ještě musí upravit v CAD softwaru. V posledních letech se také vynořují takzvané "3D tržiště", kde je možné stáhnout/koupit mnoho různých 3D modelů a uživatel se nemusí zdlouhavě učit CAD software.
Poté co je vytvořen/stažen 3D objekt může nastat fáze samotného tisku. Ale před tím se ještě musí provést převod 3D modelu do formátu .STL nebo .OBJ tak, aby ho software pro ovládání tiskárny přečetl. Dále se musí z formátu .STL vytvořit samotné instrukce pro tiskárnu (pohyb motorů, ovládání trysky, ...). Tyto instrukce se nazývají tzv. G-Code a pro jejich vytvoření se využívají nejčastěji programy Skeinforge, Slic3r, Cura, atd... G-Code se pošle tiskárně která pak daný objekt vytiskne.
Většinou se po výtisku ještě objekt upraví. Tyto úpravy zahrnují mimo jiné opilování, odlomení tzv. podpůrných konstrukcí (u technologie FDM) nebo třeba vyčištění (jiné technologie).
Trendy
Po roce 2003, kdy byl vývoj technologie urychlen vypršením některých patentů, se objevuje nová technologie polyjet, která pracuje s fotopolymerem, který v tenkých vrstvách pokládá na podložku. Hlavice taví plast ze zásobníku a dvojrozměrně ho pokládá na podstavec, který se pohybuje ve třetím směru. Z konkrétních materiálů se využívají akrylonitrilbutadienstyren (ABS), polylaktid (PLA) či polyethylen (HDPE).
V praxi je tato technologie vhodná i pro 3D tiskárny menších rozměrů, což dává předpoklady pro možnosti domácího nasazení. Technologie tisku roztaveným plastem jde současně s vývojem malých domácích 3D tiskáren. Příkladem domácí tiskárny je RepRap, který je vyvíjen mezinárodní DIY/Maker komunitou a jeho kompletní návrh je volně k dispozici jako otevřený hardware. Lze tisknout i z kovu, skla či buněk.[2]
Komerční vývoj
Komerční tisk na průmyslových tiskárnách je v současné době[kdy?] kvalitnější a vývojově dál než tisk na domácích nekomerčních tiskárnách, avšak je limitován vývojovými týmy a finančními prostředky. Komerčnímu průmyslovému tisku se věnují např. společnosti Object Geometries, Stratasys, 3D Systems, EOS GmgH či Z Corporation. V České republice pak firmy 3Dfactories a be3D.cz.[zdroj?!] Spolu s technologií polyjet vývoj 3D tiskáren směřuje k podobě malých domácích 3D tiskáren.
Užitek
O jiném využití 3D tisku se už v současnosti[kdy?] spekuluje. Největší uplatnění by mohlo mít v medicíně, kde by mohlo tisknout orgány či kosti. Jinou variantou je také tištění mimozemských základen, např. vytištění základny na Měsíci z měsíčních hornin nebo tištění nástrojů na vesmírné stanici. K prvnímu tisku ve vesmíru, konkrétně na nízké orbitě Země, došlo v listopadu 2014, kdy byly vytištěny první testovací vzorky na ISS.[3]
Reference
- ↑ THAYER, Jeffrey S. "Competitive Strategic Advantage Through Disruptive Innovation." [online]. c1984. Dostupný z WWW: <http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/10954/35749974.pdf>.
- ↑ http://www.scienceworld.cz/aktuality/3d-tisk-ze-skla-pisku-i-kmenovych-bunek/ - 3D tisk ze skla, písku i kmenových buněk
- ↑ WALL, Mik. Space Station's 3D Printer Makes 1st Part [online]. Space.com [cit. 2014-11-26]. Dostupné online. (anglicky)