Drukarki 3D - narodziny nakładu w trójwymiarze

Dom, wątroba, jedzenie... wraz z drukarki. Tak rodził się druk 3D

14 04 1970 roku astronauci misji Apollo 13 doświadczyli poważnej usterki swojego statku kosmicznego. Rozpoczęła się walka w przyszłości o życie i sprawdzony powrót kosmonautów. Zespół inspekcji naziemnej wpadł na plan najsłynniejszej w historii eksploracji kosmosu improwizowanej naprawy.

Napisali instrukcję jak przy użyciu przedmiotów dostępnych na statku kosmicznym – między innymi skarpet i taśmy klejącej – stworzyć adapter pozwalający użyć niepasujących filtrów dwutlenku węgla, które pomogły przetrwać trzem astronautom w tychże ciężkich warunkach. Wymagało to nie lada pomysłowego myślenia i szybkiej pracy inżynierów na Ziemi.

Nie można jednak zawsze liczyć w szczęśliwy traf, że nazbierane na pokładzie statku kosmicznego przedmioty umożliwią naprawę niemożliwych do przewidzenia usterek. Dlatego NASA zaczęła inwestować po technologię druku przestrzennego.

Agencja kosmiczna umieściła przy 2014 roku na Internacjonalnej Stacji Kosmicznej drukarkę, która to potrafi stworzyć trójwymiarowy cel przy użyciu plastikowego wkładu. Gdyby tylko załoga misji Apollo 13 miała na swoim pokładzie takie urządzenie, kontrola naziemna mogłaby wysłać bezprzewodowo plik z modelem 3D adaptera, który następnie wydrukowany na statku kosmicznym mógłby posłużyć do jego renowacji.

Narodziny druku 3D

Jednak w 1970 roku drukarki 3D jeszcze nie istniały. Dopiero 13 lat później Charles Hull wynalazł stereolitografię – proces, w którym laser obrysowuje kształt drukowanego kompleksu w płynnym materiale, naprawdę zwanym fotopolimerze. Tam, gdzie światło lasera zetknie się z płynem, twardnieje on natychmiast warstwa po warstwie, tworząc plastikowy model przestrzenny.

Tak właśnie powstał się druk 3D, początkowo używany przez przemysł wyłącznie do szybkiego tworzenia prototypów, których produkcja tradycyjnymi metodami byłaby zbyt długa bądź zbyt droga. Charles w rozmowie ze własna żoną przewidział, że swoim wynalazek będzie potrzebował pozostałych 25-30 lat, by trafić pod strzechy.

Jego przypuszczenia okazały się zupełnie dokładne, ponieważ dopiero na wstępie dziesięciolecie XXI wieku przywiodło demokratyzację druku 3D. Stało się tak w znacznym stopniu zbyt sprawą projektu Rep-Rap, mającego na celu zaprojektowanie samoreplikującej się drukarki 3D. Po 2008 roku na świat przyszła maszyna, która potrafiła sama stworzyć większość własnych części. Obniżyło to znacznie koszt produkcji sprzętu jak i również dało dostęp wielu ludziom do drukarek 3D.

Technologia druku 3D

Aktualnie w branży obecnych jest wiele modeli drukarek przestrzennych, które stosują różne techniki i materiały do tworzenia trójwymiarowych pomieszczen. Niektóre z nich oparte są na oryginalnym pomyśle Charlesa, ale ostatnio przede wszystkim popularna jest technologia osadzania topionego materiału (ang. Fused Deposition Modeling, FDM).

Polega ona na roztapianiu plastikowego włókna (filamentu) po rozgrzanej głowicy, która poruszana w zaprogramowany sposób przez system silników deponuje dzięki platformie kolejne warstwy drukowanego obiektu. To trochę tak, jak pistolet do kleju na gorąco, który to może poruszać się we wszystkich trzech wymiarach po bardzo precyzyjny sposób.

Nie jesteśmy jednak zawężani do używania tylko plastiku. Niektóre drukarki potrafią stosować metalu, cementu czy towarów spożywczych. Daje to szerokie zastosowania – od drukowania wymyślnych tortów czekoladowych poprzez części silników samolotów, na tworzenie w ten środek całych domów. Nie wolno zapomnieć też o jedzeniu.