3D tlač: jedna z najrevolučnejších nanufakturingových technológií 21. storočia

Keď ste prvýkrát počuli slová "3D tlač", predstavovali ste si super futuristickú technológiu, ktorá sa často objavuje vo sci-fi filmoch? Verte tomu alebo nie, 3D tlač existuje už takmer 40 rokov.

Trojrozmerná (3D) tlač je aditívny výrobný proces, ktorý vytvára fyzický objekt z digitálneho dizajnu. Proces funguje tak, že ukladá tenké vrstvy materiálu vo forme kvapalného alebo práškového plastu, kovu alebo cementu a potom spája vrstvy dohromady.

Tu je rýchla časová os 3D tlače od 40. rokov do súčasnosti.

1940: Koncept

V skutočnosti 3D tlač existuje v koncepcii od roku 1945 - Murray Leinster vysvetlil tento termín vo svojom krátkom príbehu z roku 1945 Things Pass By: "Ale tento konštruktér je efektívny a flexibilný. Kŕmim magnetrónové plasty - veci, z ktorého dnes vyrábajú domy a lode - do tohto pohyblivého ramena. Vytvára kresby vo vzduchu po kresbách, ktoré skenuje pomocou foto-buniek. Ale plast vychádza z konca kresliaceho ramena a stvrdne, keď príde ... iba podľa výkresov."

80. rokov: narodenie

Prvé zdokumentované iterácie 3D tlače možno vysledovať až do začiatku 80. rokov v Japonsku. V roku 1981 Dr. Hideo Kodama z Mestského priemyselného výskumného ústavu v Nagoyi publikoval podrobnosti týkajúce sa techniky "rýchleho prototypovania". Tento výskum bol prvým dielom literatúry, ktorý opísal prístup vrstvy po vrstve, ktorý je tak vnútorný pre 3D tlač. Jeho výskum zahŕňal tlač fotopolymérov pomocou metódy, ktorá predchádzala stereolitografii, a tiež hovoril o prierezových plátkoch vrstiev, ktoré ležali na sebe, aby vytvorili 3D objekt. Dr. Kodama však nesplnil patentovú prihlášku pred konečným termínom a nikdy mu nebol udelený patent.

O niekoľko rokov neskôr sa trio francúzskych inžinierov Alain Le Méhauté, Olivier de Witte a Jean Claude Andréwas snažilo vytvoriť rýchly prototypový stroj. Namiesto živice sa snažili vytvoriť systém, ktorý vytvrdzoval kvapalné monoméry na tuhé látky pomocou lasera. Podali patent na stereolitografický proces, ale opustili ho kvôli nedostatku obchodnej perspektívy.

Bol to Chuck Hull, kto skutočne postavil prvú 3D tlačiareň. V roku 1986 predložil prvý patent na stereolitografiu (SLA), založil spoločnosť 3D Systems Corporation a v roku 1988 vydal SLA-1, ich prvý komerčný produkt. Tento stroj umožnil vyrobiť zložité časti, vrstvu po vrstve, v zlomku času, ktorý by normálne za normálnych okolností trvalo. Hull pokračoval v podávaní viac ako 60 patentov okolo technológie, stal sa krstným otcom rýchleho prototypového hnutia a vynašiel formát súboru STL, ktorý sa stále používa dodnes.

SLA nebol jediným procesom výroby prísad, ktorý sa v tomto období skúmal. V roku 1988, na Texaskej univerzite, Carl Deckard priniesol patent na technológiu SLS, ďalšiu techniku 3D tlače, pri ktorej sú práškové zrná spojené lokálne laserom. Medzitým bol modelovanie fused deposition (FDM) patentovaný aj Scottom Crumpom. Metóda zahŕňala tavenie polymérneho vlákna a jeho uloženie na substrát, vrstvu po vrstve, aby sa vytvoril 3D objekt.

1990 - 2000s: Rast

V 90. rokoch sa začali objavovať mnohé spoločnosti a startupy a experimentovať s rôznymi technológiami aditívnej výroby. Počas tejto doby boli stroje veľmi odlišné od tých, ktoré používame teraz. Boli ťažko použiteľné, drahé a mnohé z konečných výtlačkov vyžadovali veľa po spracovaní.

V roku 2004 dr. Adrian Bowyer, prednášajúci strojárstva na Univerzite Bath vo Veľkej Británii, založil projekt RepRap. Bol to open-source projekt, ktorého cieľom bolo vybudovať 3D tlačiareň, ktorá by mohla vytlačiť väčšinu vlastných častí. Cieľom bolo demokratizovať 3D tlač sprístupnením technológie ľuďom na celom svete.

Rok 2009 bol rokom, v ktorom sa patenty na FDM dostali do verejnej sféry, čím sa otvorila cesta k širokej vlne inovácií v 3D tlačiarňach FDM, poklesu ceny stolových 3D tlačiarní a následne, keďže technológia bola prístupnejšia, zvýšená viditeľnosť.

3D tlač teraz: Prime

Dnes ceny 3D tlačiarní začali klesať, čo ich sprístupnilo širokej verejnosti. Spolu so znižujúcimi sa cenami sa zvýšila aj kvalita a jednoduchosť tlače.

3D tlač sa používa v rôznych oblastiach. Vedci z University of Southampton lietali s prvým 3D tlačeným bezpilotným lietadlom na svete; výrobcovia 3D tlačeného vozidla dosiahli až 200 mpg s hybridným plynovým/elektrickým motorom; a start-up špecializujúci sa na budovanie ekologických živých štruktúr prišiel s robotickým biotopom vhodným na život na Marse.

Prielomy v 3D tlači prebiehajú rýchlejšie ako kedykoľvek predtým. Obrovský vplyv a veľký potenciál menia náš život.