Začiatky 3D tlačiarní siahajú už do prvej polovice 80. rokov minulého storočia. Ich opodstatnenie, výhody a využitie si firmy viac uvedomujú až o viac ako dve dekády neskôr. Tlačiarne trojrozmerných predmetov čaká aj podľa Slovákov veľká budúcnosť.
Zachraňujú novorodencov
Tím študentov na Lekárskej fakulte Univerzity Komenského pod vedením čeľustného ortopéda Andreja Thurza patrí na Slovensku medzi priekopníkov v zavádzaní trojrozmernej tlače v medicíne. „Vidíme veľký potenciál v chirurgii, stomatológii, ale aj vo výskume,“ hovorí študent Tomáš Havran a hneď spomína na jeden z prípadov, keď trojrozmerná tlač uľahčila náročnú operáciu.
Išlo o novonarodené dievčatko so srdcovou chybou, ktorá nie je bežná a lekári nemajú skúsenosti s jej operovaním. Študenti pomocou úpravy dát z CT vyšetrenia srdce zosnímali a následne vyhotovili jeho vernú plastovú kópiu.
„Chirurg si môže chytiť model do ruky a dopredu naštudovať, ako srdce vyzerá. Môže si nacvičiť operáciu a vopred zvoliť najideálnejší postup,“ vysvetľuje Havran. Vďaka príprave je aj samotný doktor vo väčšej psychickej pohode a pomôže mu to skrátiť čas nutný na operáciu. Takýchto klinických prípadov využitia 3d tlače študenti zrealizovali viacero a čoraz viac progresívnych lekárov má o ich služby záujem.
Snímky: HN/Peter Mayer
Umelý meniskus
Ďalšou kategóriou je biotlač. Tá sa zatiaľ podľa študentov len rozbieha, ale čaká ju tiež snubná budúcnosť. Možné je vytlačiť tkanivá, ktoré telo prijme, teda presnejšie špeciálne biomriežky, na ktorých rastú ľudské bunky a liečiť tak zranenia. „Mohli by sme to využiť napríklad pri komplikovaných zlomeninách kostí, keď pacient napríklad príde o nejakú časť z nej,“ hovorí študent Dominik Ďurica a dodáva, že už bol nahradený aj celý meniskus. No nie u človeka. "Technológia bola úspešne otestovaná na zvieracom modeli a predstavuje perspektívnu terapiu pre pacientov v budúcnosti. Najbližšie roky očakávame obrovský progres v oblasti medicínskej biotlače a tak zlepšenie možností regeneratívnej medicíny."
Študenti z lekárskej fakulty chcú pod menom Biovoxel založiť službu, ktorá by slovenským nemocniciam zabezpečovala trojrozmernú tlač na operačné plánovanie. „Akékoľvek tuzemské zdravotnícke zariadenie nám môže zaslať súbory pacientov, z ktorých im vytvoríme 3D modely na následné medicínske plánovanie a operácie,“ vysvetlil Maroš Čižmár.
Konkurenčná výhoda
Ako do medicíny, tak aj do podnikania prenikajú nové trendy. Kedysi pre menšie alebo stredné podniky nebolo možné si zaobstarať tlačiareň trojrozmerných objektov. Stáli totiž desaťtisíce eur a návratnosť investície bola neistá. Dnes sú nové technológie čoraz dostupnejšie a pre mnohé firmy stačí tlačiareň aj za „pár stoviek“.
Vo svete veľkého priemyslu kraľuje bezpochyby sériová výroba, ktorú vzhľadom na finančnú a časovú náročnosť pri tlačení objektov 3D tlačiarne nikdy neohrozia. Ale ak sa začnete špecializovať na individuálne potreby klientov, tak podľa Petra Lališa z britského dizajnérskeho štúdia je trojrozmerná tlačiareň neprekonateľnou konkurenčnou výhodou.
„Uvažovať o tejto technológii v našom podnikaní sme začali asi pred piatimi rokmi, keď sme sa dostali k článku o Adrianovi Bowyerovi, ktorý dokázal v roku 2008 z 3D tlačiarne vytlačiť novú 3D tlačiareň,“ vysvetľuje Lališ s úsmevom.
Petrovi a jeho kolegom sa zdal skvelý nápad ponúknuť klientom namiesto vizualizácie v počítači konkrétne produkty, ktoré si mohli chytiť do ruky. „Dostali sme napríklad zákazku od novovznikajúceho londýnskeho hotela, okrem iného chceli do každej izby vešiaky na šaty, ktoré si vybrali z návrhového katalógu. Namiesto výroby originálnych drahých kusov sme sa rozhodli najprv pre umiestnenie vytlačeného modelu. Vtedy majitelia zistili, že daný typ je pre ich potreby nepraktický a do izieb sa ani nehodí. Vybrali sme teda iný,“ hovorí Lališ o príklade z praxe. „Odvtedy to tak robíme vždy. Klient nám povie, akú má predstavu, my ju za pár hodín zhmotníme a dáme mu ju do rúk,“ dodáva dizajnér.
V súčasnosti v štúdiu využívajú dve technológie na 3D tlač. Prvou je technológia, pri ktorej sa roztavuje plast, ktorý hlava tlačiarne priamo nanáša po vrstvách na seba, a tak vytvára priestorový model. „Z týchto plastov je napríklad aj lego,“ hovorí Lališ.
Druhá technológia využíva zase lepidlo. „Sadrový prášok sa pri tomto spôsobe spája lepidlami na báze živíc. Tie môžu mať odlišnú farbu a vďaka tomu vieme vytvárať farebné modely. Na rozdiel od prvej techniky sú tieto modely krehkejšie,“ dodáva dizajnér.
Laser alebo plast. Takto funguje 3D tlač
Doma si môžete dnes už vytlačiť všetko a teoreticky aj strelnú zbraň. Prečítajte si, ako fungujú najpoužívanejšie 3D tlačiarne.
Roztavený plast (Fused Deposition Modeling)
Aktuálne najrozšírenejšou formou 3D tlače je spôsob, kde sa postupne na seba nanáša roztavený plast. V tomto prípade je výhodou, že môžete tlačiť takmer bez problémov aj doma. Teda tlačiarne používajúce tento systém sú dostupné a jednoduché na obsluhu. Tlač objektov trvá však rádovo hodiny. Je to však podobné ako pri ostatných typoch 3D tlačiarní.
Laserové spájanie (Selective Laser Sintering)
V tomto prípade je systém tlačenia iný. Namiesto plastu sa používa špeciálne práškové médium, ktoré vzájomné spája laser za určitej teploty. Objekt následne vyberiete z nádoby, kde je umiestnený prášok. Výhodou je, že nespotrebovaný materiál môžete použiť znova. V tomto prípade môžete takto tlačiť aj kovové predmety. Tlačiarne sú však v tomto prípade mnohonásobne drahšie ako obyčajné.
Vyrezávanie a lepenie (Powder Bed and Inkjet Head)
Táto technológia 3D tlače pracuje postupne s vrstvami prášku. Teraz sa však spája s lepidlom, ktoré je postavené na báze živíc. Obrovskou výhodou je však možnosť používania viacerých farieb alebo rýchlosť danej tlače. To, čo však môže byť považované za negatívum, je krehkosť vytlačených objektov.
Podľa čoho si vybrať 3D tlačiareň
1. Hotová alebo „do-it-yourself“
Zariadenia kúpite v dvoch variantoch. Buď komplet celú poskladanú tlačiareň v jednom boxe, alebo vo verziách „urob si sám“. Prvý spôsob prináša pohodlie a jednoduchosť, pri druhom je nutná väčšia technická zručnosť. Prináša však možnosť zariadenie dodatočne prispôsobovať, tlačiť si náhradné dielce a postupne tlačiareň zlepšovať.
2. Spôsob tlače
Najčastejšie používané materiály sú plasty ABS a PLA, sadrový kompozit, fotopolymér a polyamid. Ďalšími materiálmi, ktoré sa využívajú pri 3D tlači, sú napríklad živica, vosk, keramika, papier, kov (oceľ, mosadz, striebro, bronz, zlato či titán) alebo dokonca bunky pri 3D tlači biologického tkaniva.
Všetky majú výhody aj nevýhody a sú vhodné na iné typy tlače.
3. Maximálne rozmery tlačeného objektu
Pri každej tlačiarni sa pozerajte aj na tento údaj. Určuje maximálnu výšku, šírku a dĺžku objektu. Vo väčšine prípadov nebude možné tieto rozmery dodatočne modifikovať. Avšak väčšie predmety môžete tlačiť po častiach a dodatočne ich spájať.
4. Rýchlosť tlače
Určuje maximálny prírastok objemu za jednu sekundu.
5. Programová výbava
Tlačiarne sa štandardne dodávajú so softvérom, ktorý zabezpečuje ich obsluhu. Niektoré dodávajú aj skúšobné, prípadne plné verzie softvéru, určeného na 3D modelovanie, 3D skenovanie, respektíve spracovanie 3D modelov pre tlač.