Drukowanie przestrzenne

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Model kostki Mengera wykonany za pomocą techniki drukowania przestrzennego
Przykładowa drukarka 3D
Globus Wikipedii wydrukowany za pomocą druku 3D
Części wydrukowane za pomocą technologii druku przestrzennego
Stanford Dragon jako modelowy przykład

Drukowanie przestrzenne (ang. 3D printing) – proces wytwarzania trójwymiarowych, fizycznych obiektów na podstawie komputerowego modelu. Początkowo była to jedynie jedna z metod szybkiego prototypowania używana zarówno do budowania form i samych prototypów. Wraz z postępami dokładności wykonania obiektów przez drukarki 3D, stała się to także metoda wykonywania gotowych obiektów, w tym zabawek, ubrań, czekoladek[1], a nawet protez.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Pierwsza technika drukowania przestrzennego została opracowana w 1984 roku przez Charlesa Hulla i opatentowana w 1986 roku jako Stereolitografia (SLA). W tym samym roku Charles Hull założył firmę 3D Systems, która zajęła się komercyjną produkcją pierwszych drukarek 3D[2]. W ramach 3D Systems opracowano stosowany do dziś format pliku STL, który jest używany do przekazywania instrukcji drukarkom przestrzennym.

Kolejna technika wydruku – osadzanie topionego materiału (FDM) – została opracowana w 1988 roku przez Scotta Crumpa, który rok później założył firmę Stratasys, chociaż swoją pierwszą maszynę „3D Modeler” zaczęli sprzedawać w 1992 roku. W tym samym roku powstała także pierwsza drukarka stosująca technikę Selective laser sintering. Jest to technika dokładniejsza i dająca większą swobodę niż FDM, jednak póki co niedostępna dla użytkowników domowych.

W 2006 roku Adrian Bowyer buduje pierwszy prototyp drukarki 3D, która w zamyśle ma stać się urządzeniem dla użytkowników domowych. W ramach zainicjowanego przez niego projektu RepRap tworzone są kolejne modele drukarek 3D, które można złożyć i częściowo wytworzyć w domu. Docelowo drukarki te miałyby się same powielać, jednak na razie przeszkodą są głównie części elektroniczne i precyzyjne części mechaniczne (silniki krokowe). Projekt jednak osiąga częściowo swoje cele, ponieważ w roku 2013 zestaw do samodzielnego montażu drukarki RepRapPro Huxley kosztował ok. 430 USD, a z elementami, które można wydrukować samodzielnie ok. 540 USD.

Na początku XXI wieku rozpoczęły się prace nad zastosowaniem technik podobnych do wydruku 3D w medycynie. Z powodzeniem można już wytwarzać ściśle dopasowane protezy (w tym te wszczepiane w organizm[3]), a nawet tkanki[4], ale wyzwaniem pozostaje drukowanie całych organów[5].

Zastosowania[edytuj | edytuj kod]

Możliwości wykorzystania drukarek przestrzennych zależą głównie od metody wytwarzania produktu, dostępnych materiałów oraz częściowo kubatury urządzenia. W wypadku FDM na to jakie materiały można wykorzystać wpływa w dużej mierze temperatura do jakiej może się rozgrzać wyciskarka i od jej budowy. W metodach, w których przedmiot jest cały czas zawieszony w innej substancji (jak w SLA oraz Selective laser sintering), ograniczeniem jest też to, że nie można tworzyć zamkniętych przestrzeni z pustym wnętrzem. Natomiast na precyzję wykonania wpływa głównie dokładność pozycjonowania elementów sterujących oraz sam materiał z jakiego wykonywany jest przedmiot.

Za pomocą różnego rodzaju drukarek 3D można wytworzyć:

  • gotowe produkty z tworzywa sztucznego (ruchome tylko w SLA oraz Selective laser sintering);
  • produkty wymagające obróbki (szczególnie w FDM może być konieczne przycięcie łączników i kolumienek oraz wygładzenie powierzchni);
  • inne przedmioty z topliwych materiałów w tym z czekolady czy metalu[6];
  • elementy innych przedmiotów;
  • prototypy i inne produkty koncepcyjne;
  • formy do wykonania właściwych elementów lub prototypów;
  • w ograniczonej formie także różnego rodzaju tkanki.

Materiały[edytuj | edytuj kod]

W domowych drukarkach przestrzennych używa się przed wszystkim tworzyw sztucznych takich jak: PLA, ABS, PVA, nylon, Laywood (materiał drewnopodobny, kompozyt plastiku i drewna), Laybrick (kompozyt plastiku i gipsu). Drukarki przemysłowe i mniej typowe modele mogą używać innych materiałów np.: żywic, gumy czy też czekolady lub metalu a nawet betonu albo papieru. Trwają także prace nad możliwością druku 3D z grafenu[7]. W pełni kolorowe modele można uzyskać dzięki technologii CJP, w której materiał proszkowy, oprócz tego, że jest spajany lepiszczem, jest też barwiony tuszami CMYK[8].

Zagrożenia[edytuj | edytuj kod]

Spekuluje się, że drukowanie przestrzenne mogłoby służyć do produkcji broni poza kontrolą prawa[9]. Udaną próbę zbudowania broni z części powstałych poprzez drukowanie przestrzenne dokonała grupa Defense Distributed[10]. Jednak drukarki dostępne dla użytkowników domowych nie pozwalają na drukowanie metalowych elementów, a tańsze urządzenia do obróbki metalu są dostępne od dawna. Należy także pamiętać, że wytwarzanie broni palnej bez zezwolenia jest nielegalne w większości krajów – niezależnie od narzędzi jakimi je wykonano. Ponadto urządzenia domowe wciąż są dalekie od wysokiej precyzji wykonania.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]