O alternativním open source projektu RepRap již bylo popsáno spousta skutečného i digitálního papíru, čím se ale vlastně inspiroval a kde leží počátky komerčního 3D tisku? Jeho možnosti jsou dnes trochu jako ze sci-fi, vedle tolik populárního rapid prototypingu umožňují některé tiskárny výrobu okamžitou replikaci náhradních dílů a to dokonce někdy i z kovu. A jaký bude dopad jejich masového rozšíření na průmysl?
Na počátku 80. let se objevil nový obor elektrotechnického průmyslu, dnes bychom řekli další z oborů ITC industrie, 3D tiskárny. Tato výrobní disciplína má v USA pojmenování „Additive manufacturing“ neboli „Doplňková výroba“ a je svým zaměřením na rozhraní projektování, výroby a elektroniky chcete-li počítačové techniky (hardwaru se softwarem).
Tento nový obor se postupně vyvinul nejen, jako poptávka z projekčních a prototypových dílen velkých výrobních gigantů (letecký, automobilový průmysl), ale i jako přirozený vývoj 2D tiskáren a CAD techniky.
V dnešní době vedle sebe koexistují 3 techniky, které se v konkurenčním prostředí stále zdokonalují.
-
Asi nejuniverzálnější je technika SLS „Selective Laser Sintering“ neboli selektivní spékání pomocí laserů, která vytváří neboli tvaruje počítačem daný předmět z práškové substance umístěné v zásobníků. Substancí může být jednak plast, sklo, ale i kov či slitina. Laser pak „taví“ vrstvu po vrstvě, kterou ze substance vždy nanese vrstvovač. Konečný výrobek je pak vytažen ze substance (je v ní plně zahrabán) a jen se očistí.
-
Další technikou neboli metodou je SLA „Stereolithography“ neboli zpevňování substance pomocí světla. Počítačem daný 3D předmět se tvaruje v nádržce s tekutou pryskyřicí, která se zpevňuje laserem vrstva po vrstvě, až je konečný výrobek zhotoven (je plně ponořen) vytáhne se a očistí.
-
Technika, která je v současné době nejrozšířenější, se nazývá „Fuse Deposition Modeling“ FDM neboli modelování nanášením a spojováním vrstev. Tato techniky vychází z 2 D tiskáren. Jedná se o speciální hlavu, která roztavenou či natavenou substanci nanáší vrstvu po vrstvě, dle CAD modelu. Pohyblivý je buď stůl, nebo samotná hlava.
Ukázka Selective Laser Sinteringu
Když porovnáme uvedené techniky, lze konstatovat, že dnes nejrozšířenější technika je FDM a to hlavně tím, že je nejlacinější jak cenou, tak provozem. A taky tím, že jako substanci používá poměrně dostupné plastické hmoty, jako ABS (lego), PLA, HDPE a řadu jiných v přijatelných baleních a substancích (tekutina, prášek, a hlavně jako namotaný kabel) a zabarveních. SLS má výhodů především tím, že tvořit předměty od platu, přes sklo až po kovy a slitiny. SLA pak může tvořit velké repliky a má vysokou přesnost.
Pokud se týče využití 3 D tiskáren; tato technika v současnosti nechybí v projekčních kancelářích dnes už i u průměrných výrobců strojírenských oborů v širokém pojetí, stavebnictví, ale i v ITC odvětvích a ve vědeckých ústavech. Zde jde především o urychlení projektování s návazností na výrobu, tudíž boj o konkurenční výhodu. V USA se tento druh činnosti nazývá „Rapid Prototyping“.
Rozšíření v průmyslovém využití doposud brání cena 3 D tiskáren a provozní cena výroby. Dle vyjádření odborníků však během 5 – 10 let by tato výrobní technika mohla nahrazovat současnou výrobu v mnoha odvětvích, zvl. tím, že by konkurovala i cenou.
Dnes probíhá i boj o zákazníka v domácnostech. Jestliže před cca 10 – 15 roky byla pro domácí uživatele PC kopírka se scanerem ještě drahá, dnes je i cenově široce dostupná. Výrobci 3 D tiskáren tvrdí, že pokračují v uvedeném trendu. Chtějí vyrobit poměrně laciné 3 D tiskárny, které navíc budou tvořit výrobky, třeba i umělecké předměty, které např. zákazník nemusí kupovat v obchodech (plastové součást) a děti si doslova mohou své hračky vyrobit sami.
Technika 3 D tiskáren zaujala i vědce z oborů medicíny a biologie. Dnes probíhá doslova závod, kdo „vytiskne“ první funkční tkáň, případně vyrobí takto umělé cévy nebo dokonce celé orgány. V elektronice se pracuje na revoluční výrobě tištěných spojů.
Jestliže v roce 2010 dosahoval obrat výroby 3 D tiskáren 1,3 mld.USD a letos po cca 20 % růstu kolem 1,6 mld USD v roce 2016 to bude už více než 3 mld a v roce 2020 pak cca 5,2 mld. USD.
Dnes 40 % výroby realizuje firma Stratasys z USA (Minnesota), dalšími výrobci jsou 3 D Systems (USA), Z Corporation (USA), EOS (SRN), Object Geometry (Izrael). V poslední době započal prodej 3 D tiskáren i největší obr v 2D tiskárnách Hewlett – Packard. Samotné HP ale zatím nedisponuje vlastní technologií, namísto toho využívá OEM hardware od Stratasysu.