3D tisk otevírá nové možnosti pro tvorbu věcí, které dříve vyžadovaly složitý výrobní proces nebo byly obtížně dostupné. Tato revoluční technologie umožňuje přeměnu digitálních návrhů na trojrozměrné fyzické objekty.
V tomto článku se dozvíte, jak začít s vaším dobrodružstvím tisku 3D a co můžete vytisknout v pohodlí vašeho domova. Podíváme se na základní kroky nutné k zahájení, druhy dostupných tiskáren a inspirativní nápady na domácí projekty.
Co je to 3D tisk?
Tisk 3D je výrobní proces, při kterém se materiál vrství na sebe, aby vytvořil trojrozměrný objekt. Jedná se o aditivní metodu, což znamená, že objekt je postaven od základu. Na rozdíl od subtraktivních metod, kde se materiál odstraňuje, například řezáním nebo frézováním.
3D tiskárny mohou používat různé materiály, jako je plast nebo kov, a různé techniky. Všechny umožňují přeměnu digitálních souborů obsahující trojrozměrná data vytvořená pomocí počítačem podporovaného návrhového (CAD) nebo výrobního (CAM) softwaru, nebo pomocí 3D skeneru, do fyzických objektů.
Tento inovativní proces otevírá nové možnosti v různých oblastech, od prototypování až po výrobu hotových dílů a výrobků. S 3D tiskem se vytváření složitých projektů, které by bylo obtížné nebo nemožné dosáhnout tradičními metodami, stává dostupnějším a nákladově efektivnějším.
Kdo vynalezl tisk 3D?
První 3D tiskárna využívající stereolitografii byla vytvořena Charlesem W. Hullem v polovině 80. let. Dlouhou dobu byla stereolitografie spojována s drahou komerční technologií, kde se ceny strojů pohybovaly až na úrovni pěti a více čísel. Nicméně, poslední roky přinesly významné změny.
Na trhu se objevily profesionální desktopové stereolitografické tiskárny, které nyní stojí jen několik tisíc dolarů. Začínají se objevovat i spotřebitelské systémy s cenami začínajícími na méně než tisíc dolarů. To otevírá dveře širšímu využití této technologie, jak v profesionálních aplikacích, tak také u nadšenců a v domácnostech.
Jak to funguje?
Tisk 3D funguje na podobných principech jako tradiční tiskárny, ale využívá různé technologie. Nejznámější metodou je spékání depozice (FDM), také známé jako spékání filamentu (FFF).
Při této technice tvoření vlákna, vyrobená z akrylonitril-butadien-styrenu (ABS), kyseliny polymléčné (PLA) nebo jiných termoplastů, se roztaví a vrství se pomocí vyhřívané trysky extruderu. První 3D tiskárny dostupné na trhu, vytvořené v polovině 90. let společností Stratasys ve spolupráci s IBM, používaly technologii FDM. Podobně jako většina 3D tiskáren navržených pro spotřebitele, nadšence a školy.
Další technologií používanou při tisku 3D je stereolitografie. Zde UV laser září do nádrže s UV-citlivým fotopolymérem, kreslící objekt na její povrch. Polymer se ztuhne na místech dotčených laserem a paprsek „tiskne“ objekt vrstvu po vrstvě podle instrukcí z CAD nebo CAM souboru.
Existuje také metoda tisku ve 3D pomocí digitálního zpracování světla (DLP) projektoru, která zahrnuje vystavení kapalného polymeru světlu z DLP projektoru. Polymer ztuhne vrstva po vrstvě, dokud není objekt postaven, a zbývající kapalný polymer je odvodněn.
Multibarvová inkoustová technologie je 3D tiskový systém podobný inkoustovým tiskárnám, který stříká pestrobarevný, lepidlový vázák na následující vrstvy prášku, kde se tvoří objekt. Je to jeden z nejrychlejších způsobů a jeden z mála, který umožňuje tisk v mnoha barvách.
Jaké jsou výhody 3D tisku?
Tisk 3D nabízí designérům možnost rychle převádět myšlenky do trojrozměrných modelů nebo prototypů, známých také jako „rychlé prototypování“. To umožňuje rychlé změny v projektech.
Výrobci mohou vyrábět zboží na požádání namísto ve velkých dávkách, což usnadňuje správu zásob a snižuje potřebu velkých skladovacích prostor. Lidé na odlehlých místech mohou vytvářet položky, ke kterým by jinak neměli přístup.
Z praktického hlediska umožňuje 3D tisk finanční a materiálové úspory ve srovnání se subtraktivními technikami, protože využívá významně méně surovin. To předpovídá změnu povahy výroby, což nakonec umožní spotřebitelům stahovat soubory k tisku. Dokonce i složité trojrozměrné objekty, včetně elektronických zařízení, lze vyrábět doma.
Co mohou vytvořit 3D tiskárny?
Designéři používají 3D tiskárny k rychlému vytváření modelů produktů a prototypů, ale stále více se také používají k výrobě hotových výrobků. Mezi výrobky vytvořenými 3D tiskárnou jsou návrhy obuvi, nábytek, voskové formy pro výrobu šperků, nástroje, stojany, dárky, gadgety a hračky.
Automobilový a letecký průmysl používají 3D tiskárny k výrobě dílů. Umělci mohou vytvářet sochy a architekti modely svých projektů. Archeologové používají 3D tisk k rekonstrukci modelů křehkých artefaktů, včetně některých starožitností, které byly nedávno zničeny. Podobně paleontologové a jejich studenti mohou duplikovat kostry dinosaurů a jiné fosílie.
Lékaři a zdravotničtí technici mohou využívat 3D tisk k vytváření protéz, sluchadel, umělých zubů a kostních štěpů. Mohou také replikovat modely orgánů, nádorů a dalších vnitřních struktur těla na základě CT snímků před operací.
Dobrým příkladem je Projekt Daniel, který využívá 3D tisk k vytváření protetických rukou a paží pro oběti násilí v Súdánu. Existují také vyvíjené 3D tiskárny, které mohou vrstvit buňky k vytvoření umělých orgánů, jako jsou ledviny a cévy, které jsou již ve fázi výzkumu a vývoje. 3D tisk se také využívá ve forenzních vědách, například k replikaci kule zasažené do těla oběti.
Kde koupit 3D tiskárnu? A na co si mám dát pozor?
Většina výrobců 3D tiskáren prodává své výrobky přímo přes internet. Mnoho online obchodů nabízí tyto zařízení, včetně firem, které působí výhradně online, jako je Amazon, stejně jako ty, které mají také kamenné prodejny.
Je však dobré zkontrolovat dostupnost konkrétního obchodu na jejich webových stránkách, protože ne všechny pobočky je mohou mít skladem. V některých velkých městech se také otevírají specializované obchody s 3D tiskárnami.
Jaké jsou vyhlídky pro tisk 3D?
3D tiskárny pro domácnosti a malé podniky jsou již k dispozici na trhu. I když jsou stále často považovány za exotická a docela drahá zařízení. Nicméně můžeme očekávat, že v příštích letech se tato situace změní. 3D tiskárny budou běžnější v domácnostech. Najdeme je v dílnách, ateliérech, domácích kancelářích a dokonce i v kuchyních.
Možná nejsou přítomny ve každém domácnosti, ale pro ty, kdo je mají, se stanou nezbytnými. Doposud většina věcí vytvořených pomocí 3D tiskáren měla jednotný interiér. Budeme začínat vidět stále složitější tvorby kombinující různé materiály a kompozity, stejně jako schopnost tisknout elektroniku.
Dnes, pokud ztratíte kryt baterie pro dálkový ovladač televize, možná budete moci vytisknout náhradu. V budoucnosti, pokud ztratíte samotný ovladač, možná budete moci vytisknout zcela nový.
Shrnutí
Tisk ve 3D nepochybně otevírá nové obzory možností pro nás vytvářet objekty. Od jednoduchých gadgetů po složité součástky a dokonce i umělé tkáně.
Tato technologie, která byla kdysi pouze futuristickou vizí, se stává stále dostupnější a praktičtější jak pro profesionály, tak pro amatéry. Jak se 3D tiskárny stávají pokročilejšími, cenově dostupnějšími a snazšími na používání, můžeme očekávat, že je nalezneme nejenom v průmyslu a medicíně, ale také v našich domovech, nabízejíc nespočet možností pro personalizaci a inovace.
Budoucnost tisku 3D vypadá vzrušující, s příslibem dalšího snižování výrobních nákladů, zlepšení dostupnosti a rozšíření škály tisknutelných materiálů.
To, co kdysi bylo možné pouze ve výzkumných laboratořích nebo velkých výrobních firmách, se nyní stává dosažitelné v pohodlí našeho domova. Tisk 3D mění způsob, jakým přemýšlíme o výrobě, designu a opravách, čímž proces tvorby činí přímočařejším a osobnějším.