Wydrukuj sobie… wszystko!

Innowacje sier 18, 2016 at 8:25 pm

Druk 3D do niedawna jeszcze jawił się jako futurystyczna technologia, niedostępna dla zwykłego człowieka. W naszym codziennym życiu może i nie wywołał jeszcze rewolucji, ale w wielu dziedzinach nauki od lat okazuje się niezwykle przydatny. Z technologii druku przestrzennego korzysta medycyna, architektura, wojsko, branża motoryzacyjna i lotnicza oraz projektanci mody. Powoli staje się też realnym wyzwaniem dla torontońskich artystów – wkrótce druk 3D uznany ma zostać za nowy wymiar sztuki. 

Technologia nie jest wcale taka nowa. Pierwszą technikę drukowania przestrzennego opracował w 1984 Charles Hull; dwa lata później opatentował ją jako stereolitografię. Początkowo metoda ta polegała na utrwalaniu za pomocą promieni laserowych UV nanoszonej warstwowo żywicy. Z czasem, udoskonalana i dopracowywana, ewoluowała we współczesny proces wytwarzania trójwymiarowych fizycznych obiektów na podstawie komputerowego modelu. Zasada tworzenia pozostaje taka sama, jak w przypadku pionierskiej stereolitografii – dzięki promieniom UV buduje się, warstwa po warstwie, różne obiekty, wykorzystując odpowiednie materiały. Nie jest więc to druk w formie, do jakiej przywykliśmy – nie ma nic wspólnego z kartką papieru, uciążliwą wymianą pojemników z tuszem i wiecznie zacinającą się drukarką. To zupełnie inny poziom tworzenia, oparty obecnie na wielorakich technologiach i materiałach (tworzywa sztuczne, jak otrzymywany z odnawialnych surowców naturalnych (chociażby mączka kukurydziana) polilaktyd, nylon, laywood (kompozyt plastiku i drewna), żywice, guma, metal, beton, papier, a ostatnio przełomowy grafen). W Staples najtańszą drukarkę 3D kupić można za 1200 dolarów, droższe modele dochodzą do $3,600.
Teoretycznie wydrukować można wszystko. Spadek cen i rosnące zaawansowanie drukarek 3D sprawiło, że cała idea druku przestrzennego staje się coraz bardziej popularna. W warunkach domowych taki druk sprawdza się głównie w projektach hobbystycznych – fascynaci tej technologii wydrukować mogą sobie miniaturową czaszkę, figurkę ulubionego komiksowego bohatera, ażurowe etui na iPhon’a, elementy biżuteryjne czy pojemnik na długopisy.

W przemyśle sprawa wygląda zupełnie inaczej. Drukowane są już nie same tylko prototypy, ale wprowadzane do użytku gotowe produkty z tworzyw sztucznych, takie jak zabawki, buty i ubrania. Pięć lat temu na brytyjskim University of Exeter skonstruowano pierwszą w historii drukarkę czekoladek, która miała w przyszłości umożliwić klientom projektowanie własnych kształtów i wzorów, zależnie od preferencji. W tym przypadku, by wydrukować pralinkę, potrzebny jest budulec, czyli płynna czekolada oraz laser. Głośno w świecie nauki było także o kosmicznej pizzy wydrukowanej na pokładzie stacji kosmicznej NASA, której istnienie w warunkach ziemskich okazało się zupełnie irracjonalne (chociażby ze względu na czas produkcji – 40 minut w kuchni versus kilka godzin drogiego, specjalistycznego drukowania). O ile tego typu projekty kończą swój żywot zazwyczaj w fazie eksperymentalnej, o tyle drukowanie elementów plastikowych przy metalowych jest już w zasadzie powszechnie stosowane.

ubrania
W medycynie drukowane są unikatowe, dobrane do indywidualnych zapotrzebowań pacjentów implanty różnych części ciała (np. fragmenty kości, o których pisaliśmy kilka tygodni temu), protezy dentystyczne, rehabilitacyjne egzoszkielety oraz narządy wewnętrzne. Amerykańskie wojsko korzystało z druku 3D w Afganistanie, gdzie kontenerowe warsztaty REF z supernowoczesnym sprzętem zapewniały żołnierzom szybkie wykonanie na bieżąco różnych usprawnień związanych z bronią i oporządzeniem. Technologia ta ma także znaleźć zastosowanie podczas klęsk żywiołowych. Producent gitar ODD Guitars druk przestrzenny wykorzystuje w tworzeniu oryginalnych korpusów instrumentów. Najbardziej ekologiczne, prototypowe pojazdy na świecie – URBEE i URBEE 2 – „ubrane są” w karoserię, która powstała dzięki drukarkom 3D. Na największej istniejącej maszynie tego typu można wydrukować metalową ramę roweru w jednym kawałku.

W zeszłym roku amerykańscy naukowcy z Electroloom zbudowali prototyp drukarki 3D, która potrafi wydrukować ubranie. Na stworzonym wcześniej szablonie osadza się materiał – nanowłókna jedwabiu, nakładane za pomocą pola elektromagnetycznego. Są to na razie proste formy raczkującej technologii – bezszwowe koszulki i spódnice w jednym kolorze. Tradycyjne szycie wciąż jest oczywiście dużo bardziej opłacalne, prognozuje się jednak, że w przyszłości sami będziemy mogli drukować ciuchy we własnych domach. Wszystko sprowadzać się będzie do pobrania odpowiedniego wzoru z katalogu internetowego, kupienia kartridża z nicią i wydruku wymarzonej kiecki – tak przynajmniej twierdzi jeden z orędowników druku przestrzennego, projektant Joshua Harris. Ciekawą opcją będzie też recycling starych ubrań: wrzucamy do drukarki niechcianą koszulkę, a ta oczyszcza materiał i dzieli go na surowiec, który następnie posłuży do wydrukowania zupełnie nowej części garderoby. Taki proces, na fali rosnącego minimalizmu, miałby za pięćdziesiąt lat wyeliminować z naszej codzienności szafę, pralkę i suszarkę.

W modzie druk 3D spaceruje już po wybiegach. Pierwszą wydrukowaną w technologii 3D sukienkę zaprezentowali Michael Schmidt i Francis Bitonti. W procesie twórczym wykorzystano ciąg Fibonnaciego. Suknię zbudowano z dwóch warstw, przezroczystej i czarnej. Została wykonana z utwardzonego sproszkowanego nylonu i ozdobiona 12 tysiącami kryształków Swarovskiego. Niesamowite kreacje powstały w atelier haute couture Iris van Herper, która wraz z projektantem obuwia Rem D Koolhaas, stworzyła kolekcję przypominającą korzenie drzewa. Innowacyjna technologia coraz częściej gości też na wyższych uczelniach – studenci wykorzystują druk 3D w projektach prac semestralnych i dyplomowych. W Shnekar College of Design w Izraelu wydrukowanie całej kolekcji zajęło 2000 godzin. Danit Peleg, autorka projektu przypominającego delikatną, sprężystą koronkę wierzy, że technologia pomoże w demokratyzacji mody i zapewni projektantom większą swobodę. Druk 3D najlepiej sprawdza się w produkcji obuwia. Powstają modele nie tylko ekstrawaganckie w fasonach i kształtach, bo z technologią eksperymentują także Nike i Adidas. Drukuje się także z dużym powodzeniem stroje kąpielowe i bieliznę – technologia pozwala dobrać idealny rozmiar. Znawcy mody przewidują, że już wkrótce ta niezwykle dynamicznie rozwijająca się technika druku będzie używana przy tworzeniu kolekcji ubrań przez największych projektantów na świecie. Całkiem możliwe także, że w przyszłości ci sami projektanci zamiast ubrań sprzedawać będą cyfrowe projekty i kartridże. druakrak_odziezy2
To czy ludzkość zauważy i doceni możliwości kryjące się w tej technologii i zacznie wykorzystywać ją do drukowania przedmiotów codziennego użytku, wciąż jeszcze stoi pod dużym znakiem zapytania. Sceptycy twierdzą, że pomysł ten na wielu płaszczyznach skazany jest na klęskę. Przede wszystkim stopień skomplikowania i koszty przekraczają znacząco tradycyjny sposób produkcji wielu przedmiotów (w tym ubrań, broni, a nawet i czekoladek). Tymczasem w Toronto druk 3D wkracza w nowy wymiar – w sferę sztuki. Wiosną dwie wiodące organizacje, którym ufa cały artystyczny światek GTA – National Gallery of Canada i Ryerson Image Centre, przy współpracy torontońskiego ośrodka innowacji Think2Think – ustanowiły grant w wysokości 50 tys dolarów na najlepsze dzieło wykonane techniką druku 3D. Na York University druk przestrzenny jest od kilku lat jednym z wiodących programów wydziału rzeźby.
Jak wygląda przedmiot wydrukowany techniką 3D? Royal Ontario Museum ma w swojej kolekcji replikę dzwonu, znalezionego na dnie oceanu, we wraku okrętu HMS Erebus. Replikę artyści z Think2Think wykonali tą właśnie techniką. Warto też wiedzieć, że Polacy są w światowej czołówce producentów drukarek 3D. Zortrax M200, wyprzedzając 399 innych modeli, został w zeszłym roku uznany za najlepsze urządzenie desktopowe w prestiżowym rankingu serwisu 3DHubs.com.

Kaja Cyganik