3D tisk je bitka materialov

Kratica 3D ni osvojila le računalniških iger, televizorjev in inženirskih orodij, udomačila se je tudi med tiskalniki. Ti v praksi uresničujejo hitrejši in kreativnejši razvoj novih izdelkov, prava bitka pa se odvija na področju rabe in razvoja materialov zanje.

Danes vse večji delež načrtovanja in razvoja izdelkov poteka neposredno v 3D programskih orodjih in aplikacijah BIM. Prenos 3D oblike v prakso, torej konkreten izdelek, je bil v preteklosti neločljivo povezan s pretvorbo v 2D obliko oziroma načrt, na podlagi katerega so se gradniki izdelali v proizvodnji, končni izdelek pa sestavil v procesu montaže. Razvoj 3D tiskalnikov in 3D izdelovalnih tehnologij na sploh pa je poskrbel, da so industrije gradbeništva, arhitekture, inženirstva in oblikovanja prestopile stopničko više – s praga 2D načrtovanja v 3D načrtovanje in celo neposredno v izgradnjo, kar je seveda revolucionaren korak s stališča tehnološkega napredka.

Razvoj 3D izdelovalnih tehnologij, kot so 3D tisk, slojevite tehnologije in dodajalne (oziroma aditivne) tehnologije, se je iz pretežno prototipnih konceptov razmeroma hitro začel uveljavljati tudi v praksi. Inženirji so z uporabo zmogljivih krmilnih sistemov, koračnih in servo motorjev, robotov in pametne programske opreme omogočili razvoj rešitev, ki bodo preprosto izdelovale (beri: tiskale) tudi večje in celo velike oblike v treh razsežnostih. V zadnjih letih so različni projekti dokazali, da je možno s 3D tiskalniki natisniti most, hišo ali pa celo naselje objektov, s cevovodom in električno napeljavo vred.

Za ustvarjalce in izdelovalce tako objektov kot izdelkov prihodnosti je zelo dobrodošel podatek, da so v praksi vedno manj omejeni z izbiro in rabo materialov. Pri izdelavi (beri: 3D tisku) lahko uporabljajo najrazličnejše osnovne materiale, kot so pesek, zemlja, les, kovina, tekstil ipd., in jih kombinirajo z različnimi utrjevalci, kot so cement, steklo, lepilo, različne smole ... Zamisel o razvoju samozadostnih izdelovalnih celic, ki bodo na odročnih ali popolnoma neživljenjskih območjih ustvarile temeljno bivanjsko celico, kamor se bo lahko človek naselil in ustvarjal naprej, so inženirji najprej privedli do koncepta, NASA pa že preizkusila v praksi. 3D tiskanje deluje tudi v vesolju, še prej pa se je dokazalo pod vodno gladino in na ledeniških območjih.

Tiskanje na karkoli in s čimerkoli

Revolucija v svetu materialov se medtem nadaljuje. Za 3D tisk lahko uporabimo katerikoli material, s katerim v praksi zagotovimo trdno in obstojno strukturo. Na neurbanih območjih lahko za lokalne nosilne gradnike uporabimo materiale, kot so pesek, zemlja, voda, les ipd. V kombinaciji z ustreznimi vezivi, predvsem dvokomponentnimi smolami, UV polimeri, voskom, kavčukom in lesnimi lepili lahko inženirji ter tehnologi že danes zagotovijo obstojnost vsake nanesene plasti in tako gradnja objekta po plasteh postane povsem stvaren scenarij.

Razvoj različnih vrst 3D tehnologij bo imel še eno zelo koristno in do okolja prijazno vejo – lahko bomo krajevno reciklirali odpadke, predvsem plastiko, kovine, steklo, papir in les. Pri 3D tisku oziroma gradnji objekta bo tako treba zagotoviti le še ustrezno pripravo nosilnih in vezivnih materialov. Z nadaljnjim razvojem materialov bomo lahko natisnili izdelke, ki bodo celo 4D, kar pomeni, da se bodo pod vplivom temperature ali vlage raztezali ali krčili.

Osnovni materiali za 3D tiskanje so danes izdelani na podlagi fotopolimerov, plastike, kovin ipd., med temi so nekateri tudi manj prijazni do zdravja in okolja. Razvoj sodobnih materialov in tehnologij že omogoča rabo neoporečnih materialov, kot so les, glina, gips, steklo ipd. Izdelovalci rešitev prihodnosti pa že intenzivno razmišljajo o tem, kateri materiali so najprimernejši/najuporabnejši za posamezno aplikacijo.

(Programska) svoboda prostih oblik

Za vse večjo priljubljenost 3D izdelovalnih tehnologij skrbi njihova lastnost oziroma možnost izdelave skoraj neomejenih/poljubnih oblik. Te inženirji oziroma oblikovalci preprosto ustvarijo v sodobnih programskih paketih 3D CAD, v nadaljevanju pa jo z ustreznim 3D tiskalnikom tudi natisnejo. Izjemen napredek na področju programske opreme, ki vedno bolj obvladuje svet na vseh področjih, narekuje tudi tempo razvoja v svetu 3D in drugih sorodnih rešitev.

Povezava 3D/4D in celo »xD« programske opreme, sistemov BIM, kreativnih rešitev, robotike in ozaveščenosti ljudi bo pripeljala do novih mejnikov, vedno več bo vgrajene umetne pameti, ki bo med drugim takoj preračunala, ali je plod uporabnikove domišljije uresničljiv v praksi. Sodobno 3D programje CAD že danes omogoča izjemno kreativno svobodo inženirjem, ki se ne sprašujejo več, kako bodo kaj naredili, temveč preprosto le še, kaj bodo naredili.

Povezava 3D načrtovanja, vitke logistike, pametnih robotov in sodobnih lahkih materialov dokazuje, da bomo že v bližnji prihodnosti lahko hitro, natančno in z nizkimi stroški izdelovali velikanske zgradbe, ne da bi za to potrebovali cel kup delavcev na gradbišču. V Amsterdamu so, denimo, že pred leti natisnili most in hišo v središču mesta.