Všeobecne o 3D tlači
3D tlač (priestorová tlač) označuje výrobu trojrozmerných modelov podľa softvérovej predlohy. Zdrojom pre počítačový model môžu byť CAD systémy, 3D skenovanie pomocou 3D skenerov, vedecké a technické dáta alebo dáta z medicínskych zobrazovacích systémov. Model vytvorený v počítačovom programe sa rozdelí na tenké horizontálne vrstvy a potom sa odošle do 3D tlačiarne.V technologicky najrozšírenejších prípadoch potom tlačiareň postupne nanáša tekutý materiál vrstvu po vrstve. Vrstvy postupne tvrdnú, až sa spoja do finálnej podoby produktu. Celý proces trvá iba niekoľko hodín s vývojom nových technológií sa stále skracuje a časová úspora je jedným z dôvodov, prečo je 3D tlači predpovedaná veľká budúcnosť.
Zvyšujúca sa popularita 3D tlačiarní tiež spočíva v tom, že na nich možno v priebehu krátkej chvíle vyrobiť takmer čokoľvek az akéhokoľvek oblasti - od strojárskeho priemyslu až po použitý dizajn. Skôr 3D tlačiarne slúžili predovšetkým veľkým firmám na výrobu prototypov, na základe ktorých sa potom schvaľovala alebo upravovala finálna verzia výrobku. Veľký potenciál 3D tlače sa prejavil aj v oblasti medicíny, už na začiatku nového tisícročia začali prebiehať pokusy výroby funkčných náhradných orgánov.
Dnes sa 3D tlač stále zdokonaľuje, náklady na prevádzku tlačiarní sa postupne znižujú a s tým sa rozširuje aj ich využitie. Čím ďalej tým viac ho využívajú dizajnéri na výrobu drobných sériou originálnych šperkov alebo šiat, experimentuje sa s možnosťami vyrábať pomocou tejto technológie, autá, budovy, alebo dokonca potraviny. 3D tlač sa tiež ukazuje byť veľmi dôležitá pre prežitie v extrémnych podmienkach. V USA začala armáda využívať 3D tlač napríklad na výrobu vybavenia pre jednotky, ktoré slúžia ďaleko od civilizácie a nemajú možnosť si v rýchlom čase opatriť náhradné súčiastky.
Technológia 3D tlače
Dnešné 3D tlačiarne využívajú pre zhotovenie modelov ako materiál predovšetkým plast, vosk, sadru alebo kov. Najčastejšie sa u nich stretávame s týmito technológiami:
Fused deposition modeling (FDM) - Nanášanie roztaveného plastu (PLA, ABS) alebo kovového drôtu vo vrstvách, výsledný model má hrúbku okolo 0,25 mm. Najrozšírenejšie a cenovo najdostupnejšie technológie, s ktorou sa často stretávame pri prezentáciách prototypov a vzoriek výrobkov. Tlačiareň vyrába pevné a tvarovo stále modely.
Selective Laser Sintering (SLS) a Direct Metal Laser Sintering (DMLS) - Zapekanie kovového alebo polymérového prášku vo vrstvách pomocou lasera. Modely z týchto tlačiarní sú veľmi presné. Obstaranie a prevádzku týchto tlačiarní býva veľmi nákladné. Táto technológia sa využíva predovšetkým v automobilovom a strojárenskom priemysle alebo medicíne.
Electron beam melting (EBM) - Výstavba modelov pomocou tavenia kovového prášku (zliatiny titánu) vo vrstvách pomocou lúča elektrónov vo vysokej vákuu. Veľkou výhodou tejto technológie je ale výnimočná presnosť a vynikajúce technické vlastnosti vytlačených objektov. Technológia sa využíva v automobilovom, strojárskom priemysle a medicíne, jej vyhotovenie je ale veľmi nákladné.
Inkjet head 3D printing - Vytváranie modelu pomocou nanášania tenkej vrstvy prášku (sadra alebo živica) a tlačou spojovacieho lepidla z tlačových hláv (obdoba inkjetové tlačiarne). Relatívne dostupná a ekonomicky výhodná technológia s využitím v modelárstve, architektúre a dizajne. Umožňuje tiež plnofarebnú tlač.
Laminated object manufacturing (LOM) - Zlepovanie vrstiev lepiaceho papiera, plastu, alebo kovovej fólie na seba a následné tvarovanie nožom alebo laserom. Vytvára veľmi presné modely s kvalitným povrchom a náklady na jej obstaranie nie sú príliš vysoké. Táto technológia je však teraz skôr na ústupe a využíva sa prevažne v architektúre a geografii.
Polyjet MatriX- Vytláčanie fotopolyméru tlačovými hlavami a následné vytvrdzovanie pomocou UV lampy. Vytvára modely s veľmi kvalitným povrchom a hodí sa pre vytváranie detailov. Najčastejšie využívané v automobilovom priemysle, elektronike, medicíne alebo pre výrobcu odevov.
MultiJet Modelling- Vytláčanie vosku tlačovými hlavami. Modely vytvorené pomocou tejto technológie sú presné a detailné, na druhej strane sú tiež veľmi jemné a ťažko sa s nimi manipuluje. Vhodné napríklad do konštrukčných kancelárií k vytváraniu menších vzoriek.
Stereolitografia (SLA) - Vytvrdzovanie tekutého kompozitu (fotopolymér) UV lúčom. Výsledkom sú veľmi presné modely s hladkým povrchom. Táto technológia je schopná vytvárať aj veľké objekty. Nevýhodou je vyššia nákladnosť tejto metódy a nemožnosť výberu materiálu.
Vývoj ďalších technológií 3D tlače
V súčasnej dobe sa tiež experimentuje s využívaním ďalších druhov materiálov. Vedci napríklad používajú špeciálne upravené 3D tlačiarne k vytváraniu modelov pomocou kmeňových buniek. Na začiatku roka 2013 bola napríklad prvýkrát vyskúšaná 3D tlač s ľudskými embryonálnymi bunkami. V budúcnosti sa tak počíta s vytváraním vernejších modelov ľudských tkanív, čo by malo pomôcť napríklad pri výrobe nových liekov.
Ďalším netradičným materiálom môže byť napríklad čokoláda. 3D tlač začínajú totiž využívať cukrári na výrobu originálnych čokoládových tvarov, na ktoré by inak boli potrebné drahé modelovacie nástroje. Navyše si každý zákazník môže vytvoriť vlastný návrh finálneho výrobku.
Špeciálny druh 3D tlačiarne vyvíja tiež NASA. Vo vesmíre je totiž celá posádka lode odkázaná sama na seba a musia mať dostatok nástrojov na to, aby si dokázala poradiť so všetkými problémami, napríklad s opravou lode. Možnosť výroby súčiastok priamo na mieste pomôže tiež celkovo znížiť objem zásob, ktoré cestujú s ľuďmi do vesmíru. 3D tlac bratislava 3D Tisk
