Dnes je 30.5.2023, Svátek má
Sdílet článek:
Různé doby přinesly různé technologické skoky – od vynálezu páry, přes zavedení elektřiny, zprovoznění světové internetové sítě až třeba po dnešní 3D tisk. Že trochu přeháníme? Možná. Ale jen trochu. Vždyť tohle jsme ještě před nedávnem vídali jen ve sci-fi filmech.
Bugatti vytvořila speciální brzdové třmeny z titanové slitiny pomocí 3D tisku s natavováním kovu pomocí laseru. Zdroj: BugattiAditivní výroba
A teď zasedněme ke stroji, který umí 3D tisk. Vložíte (vlijete) do něj materiál, v počítači vytvořený tvar pošlete do tiskárny a ta začne pracovat. Kousíček po kousíčku vytváří konstrukci. Bez ztrát, přesně a hlavně kusově. To je důležité říct – 3D tisk není ideální pro velké série, je ale skvělý pro kusovou výrobu.
Dvě větve
Rozlišujeme dvě různé vývojové větve 3D tiskáren. Ta první byla FDM (Fused Deposition Modeling), kterou také najdete pod logičtější zkratkou FFF (Fused Filament Fabrication), tedy výroba taveným filamentem. Pod tím není schováno nic jiného, než jakási počítačem řízená tavná pistole. Tu asi všichni znáte. Dají se s ní dělat květinové aranže stejně dobře jako přilepit zrcadlo ke stěně. Jenže tohle je mnohem přesnější. Tlustou tyčinku lepidla zde nahrazuje v cívce navinutý filament, který může mít různé vlastnosti. Počítačem řízená hlavice s nahříváním filamentu pak přesně aplikuje kapičky na místo, kde je to zapotřebí. Povrch ovšem není hladký a tvar tak není absolutně přesný.
Ještě neuvěřitelnější pak je systém SLA (stereolitografie). Tady materiál není navinutý v cívkách, ale je rozpuštěný. Nalije se do speciální nádobky a elektronicky řízený laser dokáže zamířit přesně na požadované místo a tam tepelně nechat zatuhnout kus tohoto filamentu. Takto to pokračuje dál a dál podle programu a nakonec se z nádobky vynoří hotový výrobek. Ty mohou být velmi přesné a také velmi malé. Problém je ovšem ten, že se používají jen fotoreaktické pryskyřice, takže výběr a vlastnosti nejsou tak rozmanité, jako u navíjených filamentů.
Z obou větví se pak oddělily podvětve, kdy se například k natavování používá laser, protože to, co se natavuje, je extrémně pevný kov. Nebo se nenatavuje vůbec, ale používá se materiál, který už je mokrý a roboticky se vrství na sebe a sám na vzduchu tuhne. Ale o tom až za chvíli.
Astronaut Barry Wilmore drží v ruce ráčnový klíč, vytištěný na ISS už v roce 2014 (Zdroj: NASA)
Buďme hrdí na českou stopu
Astronaut Barry Wilmore drží v ruce ráčnový klíč, vytištěný na ISS už v roce 2014 (Zdroj: NASA) Můžeme zkonstatovat, že Česká republika má svého velmistra v 3D tisku. Je jím Josef Průša a jeho firma Prusa Research. Pokud se zmíníte před někým, kdo 3D tisku rozumí, nebo se s ním alespoň lehce setkal, vždy určitě slyšel o tiskárnách Prusa. Jsou to špičkové přístroje, které mají renomé po celém světě. Přitom se nabízejí v několika verzích – od nejlevnějších, které si může pořídit zapálený geek, až po profesionální. Prusa Research je ale i dost netradiční firma. I přes celosvětový úspěch sdílí veškerou svou technickou dokumentaci na internetu, své vynálezy nepatentují a o slávu nepečují týmem marketingových odborníků.
V roce 2021 vyzkoušela NASA v laboratořích trysky, spalovací komory a vstřikovače vytištěné speciální technologií 3D tisku. Zdroj: NASAO tom, kam se může dostat 3D tisk, nám vypráví na lodním pontonu postavený (rozuměj vytištěný) dům Prvok. Opět česká stopa. Tento dům nemá na svědomí žádný architekt, ale sochař Michal Trpák, který v 3D tisku viděl tu úžasnou možnost vytvořit něco většího.
Třeba dům, který by zcela odhodil omezení klasických stavebních prvků. Oblé stěny, kulatá okna, živý organismus. První český 3D tištěný dům váží 30 tun a na délku měří přes 13 metrů. Dvouplášťový betonový skelet byl zhotoven trojrozměrným tiskem, střecha a rozvody se dokončily ručně. V takovém domě by se klidně dalo bydlet. Je tu všechno.
Toaleta, recirkulační sprcha, kuchyně... Proč ne?
Tisk ze speciálního betonu je rychlý a extrémně přesný. Jen potřebuje stálý přísun materiálu. O všechno ostatní se postará unikátní robotická ruka, která klade přesně pásy materiálu.
„Unikátní je nejen technologiemi a formou, ale zejména materiály a zelenou střechou. Principy upcyclingu nás dovedly k užití recyklovaného dřeva. Se společností ERCtech jsme testovali také speciální betonový recyklát,“ říká Michal Trpák, sochař a autor návrhu Prvoka. Dům je navržen tak, aby v jakémkoliv prostředí vydržel minimálně sto let. „Do budoucna budou moci majitelé stavbu na vrcholu životnosti rozdrtit a stejným materiálem ji vytisknout znova,“ zmiňuje Trpák.
Počítá se, že takhle se jednou bude stavět třeba na měsíci. Těžko se tam seženou cihly nebo beton. Písečný prach a speciální pojivo pak snadno roboticky řízená tiskárna nanese na správné místo a vytvoří konstrukční prvky.
Co se dá všechno vytisknout?
Tím největším problémem 3D tisku jsou filamenty, které je možné natavovat. Nemají zrovna vysokou pevnost. Je to vlastně druh pryskyřice, která se nataví a vytvrdí. Ovšem díky jednoduchosti a přesnosti se může nízká mez pevnosti obejít jiným způsobem.
Počítačově se totiž dají vytvořit jakési sítě, které svou konstrukcí nahradí i vysoce pevnostní materiály. A tak se dnes třeba tisknou protézy. Jsou lehké, pevné jak z uhlíkového kompozitu a jejich výroba je za zlomek ceny, než z jakéhokoli jiného materiálu. Stačí totiž jeden model v počítači, který se velikostně přizpůsobí danému člověku a třeba předloktí se dá vytisknout za jeden večer. K tomu prsty, dlaň a doplnit to mechanikou... Za týden je kompletní protéza hotová.
Ovšem objevují se i speciální filamenty, které se mohou dát obrábět, vytvrzovat a získávat další super vlastnosti. Vždyť i NASA používá 3D tisk ve velkém. Například na ISS je již 3D tiskárna a používá se zde speciální filament, který se dá recyklovat znovu a znovu a znovu... Takže se z něj dá vytisknout cokoli, co je zrovna zapotřebí – od lžíce až po součást na kosmickou stanici, výzkum apod. Není třeba to vozit ze Země. Stačí poslat data do počítače a vše se za pár oběhů vytiskne.
Do vesmíru už se podívala velká spousta vytištěných součástek. Dokonce už vyletěla v raketě do vesmíru i celá družice, jež byla z větší části vytištěna v tiskárně.
Ale zpátky na zem. To, že se dá 3D tisk využít i na extrémně zatěžované věci, dokládá třeba značka Bugatti. Jejich auta trhající rychlostní rekordy asi představovat nemusíme. Ale chceme poukázat na drobný detail, který si mohli koupit zákazníci u modelu Veyron. Značka jim nabídla za drobný několikasettisícový příplatek brzdové třmeny z 3D tiskárny. A fungovaly. Zvládly i to extrémní zatížení, které silniční střelu musí na několika desítkách metrů zastavit.
Zdroje: www.youtube.com, www.nasa.gov, www.bugatti.com, www.roothousemuseum.com, www.prusa3d.com, vlastní dotazování
Buďte pravidelně v obraze díky našemu newsletteru.
Dostávejte nové články do mailu.
Při vyplnění e-mailové adresy souhlasím se zpracováním osobních údajů.
Copyright (c) 2023 forbein.cz