Drukarki 3D znajdują zastosowanie w niemal wszystkich dziedzinach życia. Jednym z obszarów, w których są wykorzystywane, jest przemysł – spójrzmy bliżej na tę kwestię.
Urządzenia tego typu pozwalają na wytworzenie trójwymiarowych, fizycznych obiektów na podstawie cyfrowego projektu. Model przygotowany na komputerze jest przekazywany do drukarki, która następnie formuje w odpowiedni sposób materiał. W celu wykonania druku wykorzystuje się najczęściej tworzywa sztuczne; niektóre modele stawiają jednak na inne materiały, takie jak żywica, beton, piasek, a nawet… czekolada. Sam druk zazwyczaj przebiega warstwowo.
Choć drukarki 3D stosunkowo niedawno trafiły do powszechnego użytku, historia urządzeń tego typu sięga aż 1984 roku. Za konstrukcję pierwszego sprzętu oferującego druk przestrzenny odpowiada amerykański inżynier Chuck Hull, który aktualnie jest dyrektorem ds. technologii w firmie 3D Systems, zajmującej się właśnie drukarkami 3D. Hull wkrótce opatentował technologię tworzenia obiektów trójwymiarowych w ten sposób i nadał jej nazwę – stereolitografia (SLA). Niedługo później opracowano także stosowany do dzisiaj format STL, służący do zapisu plików, na podstawie których drukarka 3D może wykonywać przedmioty.
Nie tylko Chuck Hull rozwijał technologie 3D. Niemalże w tym samym czasie Scott Crump opracował system osadzania topionego materiału (FDM). To jedna z metod tzw. rapid prototyping, czyli szybkiego prototypowania – wykonywania przeskalowanego modelu z wykorzystaniem danych 3D wspomaganych komputerowo (CAD). Warto podkreślić, że pierwsze urządzenia tego typu służyły właśnie do wytwarzania prototypów, a czas na wykonywanie funkcjonalnych obiektów przyszedł znacznie później. Maszyny Scotta Crumpa nazywają się 3D Modeler i zostały opatentowane w 1992 roku.
Następnym krokiem w technologii 3D była drukarka wykorzystująca technikę selektywnego spiekania laserowego (SLS). Prace nad tą technologią zaczęły się w 1998 roku. To kolejna metoda druku przestrzennego, która pierwotnie znalazła zastosowanie głównie do szybkiego prototypowania, jednak może być wykorzystywana także do produkcji gotowych elementów. Urządzenie zostało skonstruowane w Uniwersytecie Teksańskim w Austin. Cały proces drukowania przestrzennego w przypadku tego urządzenia opiera się na przejściu pomiędzy trzema stanami materiału: sproszkowane tworzywo przechodzi w formę płynną, a następnie wraca do kompozycji stałej właśnie za pomocą spieku.
Rok 2006 przyniósł kolejne nowości w kwestii druku przestrzennego. Brytyjski inżynier i matematyk Adrian Bowyer skonstruował prototyp urządzenia, którego funkcje mogą być wykorzystywane w domowych warunkach. Projekt nazywa się RepRap, a końcowym celem jest możliwość autoreplikacji urządzenia, czyli wytworzenia kolejnej drukarki przez samą drukarkę.
Drukarki 3D doczekały się wielu wersji, a prace nad coraz nowszymi technologiami są ciągle w toku. Z osiągnięć naukowców śmiało korzystają różne branże przemysłowe. Zapotrzebowanie na drukarki 3D zależy głównie od oferowanych funkcji. W zależności od wymagań branży ich zastosowanie może być zatem bardzo różnorodne.
Do jednych z pierwszych dziedzin przemysłu, które zdecydowały się na wykorzystanie funkcji drukarek 3D, należy lotnictwo. Pierwsze eksperymenty i próby wykorzystania drukarek przestrzennych do produkcji elementów osprzętu lub wyposażenia samolotów zostały podjęte już na początku lat 90., czyli niedługo po powstaniu najwcześniejszych maszyn tego typu. Aktualnie zastosowanie drukarek 3D stale rośnie. Dzięki nim produkuje się między innymi prototypy i narzędzia, a także części do samolotów. Aby podkreślić wartość, jaką prezentują drukarki 3D, wystarczy przytoczyć nazwy firm, które korzystają z takiego rozwiązania – to między innymi Boeing, Airbus czy GE.
Kolejną gałęzią gospodarki, która korzysta z funkcji drukarek 3D, jest medycyna – co prawda zazwyczaj nie jest to część przemysłu, jednak warto zwrócić uwagę na zastosowanie druku przestrzennego w tym kontekście. Tego typu metody sprawdzają się szczególnie w przypadku wytwarzania implantów ortopedycznych. Drukarki 3D pozwalają uzyskać dokładność i szczegółowość detalu pozwalającą na dostosowanie ostatecznego kształtu protez do typu budowy ciała pacjenta – to bardzo pożądana cecha podczas wytwarzania implantów.
Drukarki 3D wykorzystuje się także w branży motoryzacyjnej. Podobnie jak w przypadku przemysłu lotniczego, drukowanie przestrzenne jest szczególnie cenne w kwestii wytwarzania narzędzi i poszczególnych komponentów, od których zależy prawidłowe działanie silników, elementów konstrukcji czy obudowy maszyn.
W przemyśle budowlanym zaawansowane rozwiązania oferowane przez drukarki 3D pozwalają wytwarzać elementy betonowe czy formy do odlewania innych elementów. Ponadto odpowiednio dobrane sprzęty wspierają powstawanie metalowych konstrukcji, takich jak mosty, a także modeli architektonicznych.
Zdj. główne: Xiaole Tao/unsplash.com
