21. července 2021 00:25

3D tisk

3D tisk je v poslední době velmi populární a mnoho lidí má proto pocit, že jde o novodobou technologii. Opak je však pravdou a první počátky 3D tisku vznikly již v roce 1981, kdy Japonec Hideo Kodama publikoval článek o funkčním systému rychlého prototypování s využitím fotopolymerů. Vytiskl z více vrstev pevný model, kde každá vrstva reprezentovala jeho příčný řez. Bohužel kvůli nedostatku financí nestihl pan Kodama dokončit celý proces uznání patentu.

Inzerce

V roce 1984 Charles Hull vynalezl stereolitografii, která se považuje za jednu z nejstarších technologií. Také využívá fotopolymer, který UV zářením ztuhne, pak se tisková plocha posune níže a přichází další vrstva. UV záření se využije jen na místa, která mají ztuhnout. Výsledný produkt se očistí od tekutého materiálu a zůstane hladký. Nevýhodou této technologie je pomalý tisk a těžší tisk vertikálních objektů. V roce 1986 získal na svou technologii patent a založil si v Kalifornii vlastní firmu s názvem 3D Systems, která je v současnosti jednou z největších firem v této oblasti a v jejích dalších inovacích. Do popředí se tehdy dostal svým prvním komerčním vynálezem, přístrojem SLA-1.

Ve stejném roce vytvořili a patentovali Carl Deckard a Joe Beaman z univerzity v Texasu SLS systém tisku, který na rozdíl od SLA tiskárny nespojuje tekutou pryskyřici, ale prášek. Laser tedy taví jednotlivé vrstvy práškového materiálu, po ztvrdnutí přístroj nanese další vrstvu prachu a proces se opakuje. Výsledný produkt se potom očistí od zbylého prachu. Protože produkty jsou velmi odolné, využívají se zejména v průmyslové výrobě a na výrobu prototypů. Zajímavým faktem je, že v roce 2001 firma 3D Systems koupila DTM.

V roce 1990 spatřila světlo světa aditivní metoda tisku, kterou vytvořil Scott Crump spolu s jeho manželkou, vynálezkyní Lisou. Zatím tedy známe metodu SLA – stereolitografii, SLS – selective laser sintering a FDM – fused deposition modeling, kterou vynalezli manželé Crumpovi. Metoda FDM spočívá v přímém nanášení roztaveného materiálu v tiskárně, kde se nanáší po jednotlivých vrstvách, dokud není hotový 3D model. Crump je spoluzakladatelem firmy Stratasys, která patří mezi lídry ve svém oboru aditivního tisku.

Věda a medicína se chopila 3D tisku a v roce 1999 vědci z Wake Forest Institute for Regenerative Medicine vytiskli první 3D orgán – močový měchýř, který měl na povrchu vlastní buňky pacienta. Díky vlastním buňkám byla skoro nulová šance, že by organismus pacienta orgán odmítl. V roce 2002 již byla vytištěna dokonce malá ledvina, která dokázala filtrovat krev, později byla vytvořena funkční protéza nohy (2008) a biotisk krevních cév jen s použitím lidských buněk (2009).

Při 3D tisku přišla vynálezcům na um i myšlenka, zda by 3D tiskárna nemohla vytisknout zároveň další tiskárnu. Za tímto nápadem stojí Adrian Bowyer z firmy RepRap, který představil model 3D tiskárny s názvem Darwin, která má funkci samoreplikace a většinu svých komponentů si dokáže sama vytisknout. RepRap je zkratka slov replicating rapid prototyper, tento projekt vznikl v roce 2005, ale první prototyp vznikl o rok později. Firma měla největší úspěch právě s tiskárnou Darwin, jejíž prodej se spustil v roce 2008.

První SLS přístroj, který byl komerčně dostupný v roce 2006 otevřel na trhu nové možnosti a firmy se začaly o 3D tisk více zajímat. V tomto roce vyvinula společnost Objet přístroj, který dokázal tisknout z více různých materiálů.

Vývoj 3D tisku se od tohoto roku posunul a nové možnosti tisku přicházely se stále většími pokroky, například od roku 2011 je dokonce možné využít jako materiál pro tisk 14K zlato nebo stříbro. Masové rozšíření 3D tisku bylo možné zejména kvůli uplynutí patentu na FDM technologii v roce 2009, v tomto okamžiku také klesly ceny a technologie byla dostupnější. V roce 2015 švédská firma Cellink vynalezla tiskárnu na bionáplň, která je vyrobena z materiálu z mořských řas a dá se z ní vytisknout tkáňová chrupavka. V současnosti 3D tisk nezná limity a má v moderním světě velké využití.

www.plotbase.cz/blog/3d-tisk