Drukując rewolucję

Druk 3D staje się coraz powszechniejszym narzędziem pracy. To, co kiedyś było tylko w filmach science-fiction, dziś jest możliwe dla szarego człowieka. Jednak wciąż nieliczni zdają sobie sprawę z możliwości, jakie im daje ta nowa technologia.

Drukarka 3D

Przeniesienie dowolnego trójwymiarowego kształtu ze świata wirtualnego do rzeczywistości. To oferuje technologia przyrostowa znana bardziej jako drukowanie 3D. Tylko i aż tyle. Sam wynalazek ma równo 30 lat, jednak to dopiero XXI wiek stał się przełomowy dla druku 3D. W 2005 roku brytyjski inżynier Adrian Bowyer zaprezentował RepRap – dostępną dla wszystkich drukarkę mogącą w domyśle wydrukować większość części do swojej kopii. W 2009 roku zaczęły wygasać kluczowe patenty, co jeszcze przyspieszyło rozwój technologii. Wkrótce pojawiły się pierwsze firmy oferujące tanie drukarki 3D na bazie RepRapów.

Warstwa po warstwie

Kiedy mówimy o druku 3D, najczęściej mamy na myśli osadzanie topionego materiału (FDM). Filament, czyli trójwymiarowy odpowiednik atramentu występujący w postaci sznura nawiniętego na szpulę, jest roztapiany i warstwa po warstwie dodawany do tworzonego obiektu. Rodzajów filamentów jest ponad sto i liczba ta dynamicznie rośnie, jednak najtańsze i najczęściej występujące składają się z tworzyw sztucznych. Istnieją również materiały na bazie drewna czy też tkanin i zachowujące się tak jak one.

Zupełnie inną technologią jest SLS, czyli spiekanie metalu. W tym przypadku każda warstwa zmielonego proszku metalowego jest nasypywana, a następnie utwardzana laserem. Cena takich drukarek znacznie jednak przewyższa te osadzające topiony materiał, dlatego też są one głównie używane w instytutach i ośrodkach przemysłowych.

Sam czas drukowania bardzo się różni w zależności od kilku czynników i może wynieść od kilku minut do kilkunastu godzin. Im większy obiekt, tym głowica musi wykonać więcej ruchów. Podobnie jest ze złożonością obiektu – jeśli ma on wiele szczegółów, to warstwy muszą być odpowiednio mniejsze, co pociąga za sobą dłuższy czas drukowania.

Sam proces projektowania wydruku wciąż nie należy do najprostszych. Początkującym użytkownikom dużo czasu zajmuje poprawne skalibrowanie sprzętu. Przydatna jest też umiejętność projektowania w 3D. Bardziej skomplikowane wydruki potrzebują małych podpór [z ang. support], które później należy usunąć. Często gotowe wydruki są porowate i widać rozkład warstw, dlatego dla uzyskania lepszej jakości trzeba je na chwilę zanurzyć w acetonie, który wygładza powierzchnię.

d

Już wkrótce dla mas

Powyższy opis raczej zniechęci zwykłego czytelnika do samodzielnego drukowania. Jednak coraz sprawniej działające drukarki wymagają mniej pracy przy ustawieniach. Dzięki coraz lepszej technologii, supporty są coraz mniej potrzebne, a wkrótce będą mogły całkowicie zostać wyeliminowane, podobnie jak konieczność całej postprodukcji wydruku.

Nie każdy potrafi projektować w 3D, dlatego pojawiają się już pierwsze strony z gotowymi projektami 3D, które można pobrać i wydrukować. Największy portal – Thingiverse – istnieje od 2008 roku i ma w posiadaniu prawie pół miliona wzorów. Inne, takie jak bułgarskie Threeding czy litewski CGTrader oferują pośrednictwo w sprzedaży projektów, sami pobierając prowizję.

A jeśli chcemy odzwierciedlić rzeczywistość, z pomocą przychodzi skaner 3D. Ceny najtańszych zaczynają się od 2 tysięcy złotych, jednak charakteryzują się one niską czułością – aby osiągnąć dobry efekt, skanowany obiekt powinien mieć co najmniej 15 centymetrów w każdej osi. Dokładniejsze skanery są już znacznie droższe i ich ceny często sięgają kilkudziesięciu tysięcy złotych, jednak szybko spadają.

Technologia w służbie ludzkości

Jednym z pierwszych skojarzeń jakie większość ludzi ma po usłyszeniu hasła „druk 3D” jest produkcja broni. Jest to raczej sensacją medialną, bo przestrzenne drukowanie ma praktycznie nieskończoną ilość zastosowań w życiu codziennym. Zepsuty uchwyt do szafy? Nie szkodzi, stworzymy nowy. Zużyty element mechaniczny w zabawce dla dziecka? Można wyprodukować nowy. Nowe etui do telefonu? Żaden problem.

Jednak druk 3D to przede wszystkim wielka nadzieja dla przemysłu. W produkcji prototypów coraz częściej zastępuje drogie wykonywane metodą wtryskową odlewy. W tym przypadku trzeba zaprojektować prototyp, wykonać formę do niego, a następnie obrobić obiekt. Cała procedura może trwać do pół roku. W technologii przyrostowej trzeba tylko zaprojektować, wydrukować i obrobić. Przy produkcji pojedynczych części oszczędności sięgają nawet 90 proc. Druk 3D ma jeszcze jedną cechę, nie do osiągnięcia w tradycyjnej metodzie wtryskowej – części nie muszą być całkowicie wypełnione. W przypadku mniej istotnych części często wystarczy zaledwie 10 proc. Dzięki temu można zaoszczędzić dużo materiału i zwiększyć na przykład podczas zwiększania nośnościć mostu czy samolotu.

Wydrukowana bransoletka

Wciąż wiele firm nie wie, że dzięki drukowi 3D mogą sporo zaoszczędzić. Tak naprawdę to często najpierw informujemy o możliwościach – przekonuje Andrzej Burgs z firmy Sygnis zajmującej się między innymi produkcją drukarek przestrzennych. Firmy są zaskoczone, jak dużo mogą osiągnąć dzięki drukowi 3D. Pomimo że światowy rynek zdominowały dwie firmy, w Polsce istnieje wiele niewielkich startupów. Raczej współpracujemy niż konkurujemy – mówi Burgs. W samej tylko Polsce powstało kilkadziesiąt różnych modeli drukarek, a na świecie można je liczyć w tysiącach. Głównymi ich nabywcami w naszym kraju są wciąż przede wszystkim firmy, zaś wielu hobbystów decyduje się zbudować własną drukarkę. Jest to opcja dostępna cenowo dla każdego, jednak wymagająca umiejętności i cierpliwości.

A za kilka lat…

Historia drukarki 3D w wielu aspektach przypomina historię innego wynalazku, który zmienił oblicze ludzkości – komputera. Pięćdziesiąt lat temu potrafiły one zająć wielki pokój, były drogie w utrzymaniu, a ich obsługą zajmowało się kilku fachowców. Wraz z upływem czasu sprzęt się zmniejszał i stawał się wydajniejszy, a jego zastosowanie przyciągało pasjonatów, którzy widzieli w tym szansę na zrobienie biznesu. Teraz nasze życie jest w pełni skomputeryzowane. W domu i w pracy pecet lub laptop, w kieszeni smartfon i coraz częściej na ręce smartwatch, a na ulicy automatyczny system sterowania światłami drogowymi.

Podobnie może być z drukarkami 3D. Dwadzieścia lat temu mało kto poważnie myślał o nakładaniu materiału warstwa po warstwie. Dziś coraz więcej pasjonatów modyfikuje dostępne w Internecie schematy, buduje drukarki i na tym zarabia. Pomaga w tym portal crowdfundingowy Kickstarter, gdzie projekt The Micro – niewielkiej drukarki kosztującej 349 dolarów – zdobył ponad 2 miliony dolarów dofinansowania i wkrótce będzie ona dostępna na rynku.

Na pytanie co będzie za 10 lat jednoznaczna odpowiedź jest niemożliwa. Branża rozwija się tak szybko, że już po roku wygląda zupełnie inaczej, nie wspominając o sytuacji za dekadę. Momentem przełomowym będzie pojawienie się taniej, funkcjonalnej drukarki w cenie około 1000 złotych i lawinowy wzrost jej sprzedaży wśród zwykłych użytkowników.

Pociągnie to za sobą zmiany w samym funkcjonowaniu rynku. Stary model polegający na pójściu do sklepu coraz częściej zastąpi inny: kupujesz projekt przez Internet i drukujesz sobie w domu. Po co iść do sklepu po stojak na narzędzia, skoro można go wydrukować o wiele mniejszym kosztem? Gdy niemal każdą rzecz będzie można wydrukować, zawód projektanta 3D będzie powszechny tak jak grafika komputerowego, a może nawet i bardziej. Perspektywa zarobku na każdym ściągnięciu pliku będzie kusząca dla wielu, a najlepsi i najbardziej znani będą zarabiać miliony.

Zawsze ktoś traci

Niestety, dynamiczny rozwój druku 3D nie jest na rękę wszystkim. Wielu producentom nie odpowiadają nadchodzące wielkimi krokami zmiany i będą próbować za wszelką cenę je zatrzymać. Obecne ustawy chroniące własność intelektualną już są archaiczne, a za kilka lat zupełnie nie będą odpowiadać nowej, wydrukowanej rzeczywistości. Dlatego prawdopodobnie już wkrótce będziemy świadkami nowych inicjatyw, które pod pretekstem ochrony twórców będą miały na celu zablokowanie zmian.

Wszystkie znaki na ziemi i niebie wskazują na to, że rewolucja odbywa się na naszych oczach. Jest to chyba pierwszy taki przypadek w historii, o którym wiemy i z którego powszechnie zdajemy sobie sprawę. Świat się zmieni, lecz trudno dokładnie określić w jakim kierunku, gdyż to zależy również od nas. Możemy zaprojektować i wydrukować to co chcemy. Tylko wyobraźnia nas ogranicza.

Autor dziękuje firmie Sygnis za konsultację merytoryczną i zdjęcia do artykułu.

No votes yet.
Please wait...