Wraz z nastaniem XXI wieku pomysł na łatwe tworzenie przestrzennych obiektów „drukowanych” w powietrzu dzięki użyciu różnych materiałów zaczął się ziszczać. 15 lat temu na rynku pojawiły się pierwsze domowe drukarki 3D.
Dzięki tym drukarkom doświadczony użytkownik mógł stworzyć niewielkie trójwymiarowe obiekty z tworzyw sztucznych i kompozytów. Dziś drukarki tego typu na tyle spowszedniały i staniały, że zapaleńcy z całego świata drukują samemu przedmioty przydatne w ich hobby lub zlecają wydruk przez internet. W sieci można znaleźć tysiące gotowych projektów, a do tworzenia nowych wystarczy oprogramowanie typu CAD lub trójwymiarowy skaner. Rynek klientów domowych to jednak tylko wierzchołek góry lodowej możliwych zastosowań druku przestrzennego.
Naukowcy i producenci z wielu branż szybko odkryli, że dzięki wydrukom 3D mogą szybko, łatwo i tanio tworzyć rozwiązania prototypowe, a nawet gotowe produkty małoskalowe. Wcześniej należało dysponować odpowiednio dużą bryłą materiału, którą obrabiano mechanicznie (np. skrawaniem). W ten sposób powstawało wiele kosztownych i trudnych do recyklingu odpadów produkcyjnych. Druk 3D jest jednak techniką addytywną – finalny obiekt jest budowany z mikroskopijnych porcji materiału, a tworzona bryła może mieć wewnątrz puste przestrzenie.
Od śrubki do reaktora jądrowego
Części maszyn powstałe za pomocą druku 3D wyróżniają się dużą trwałością i wytrzymałością. Do najczęściej wytwarzanych przedmiotów należą: dźwignie, przyciski, zaślepki, klipsy, obudowy i zębatki. Fani motoryzacji retro mogą zamówić elementy niedostępne już w sprzedaży, przygotowane na wzór oryginalnych. W ten sposób można otrzymać nawet elementy karoserii starych samochodów i innych pojazdów do celów muzealnych. Siemens oferuje możliwość drukowania na miejscu części zamiennych do sprzedawanych turbin gazowych, dzięki czemu można skrócić do minimum czas przerw awaryjnych. Lafarge wspólnie z GE testuje możliwość druku betonowych elementów wież elektrowni wiatrowych bezpośrednio w miejscu ich instalacji. Druk 3D pozwoli budować wyższe wieże, skracając czas i nakłady inwestycyjne. Naukowcy amerykańscy zaprojektowali i zbudowali prototypy wydrukowanego reaktora jądrowego chłodzonego gazem. Wydruk, poprzez stapianie proszków ceramicznych, reaktora o mocy 3 MW trwa kilka tygodni.
Z każdym kolejnym rokiem wzrasta zainteresowanie drukiem 3D w medycynie. W 2018 naukowcom udało się wydrukować biologiczną małżowinę uszną wyposażoną w nerwy i naczynia krwionośne. W przyszłości najprawdopodobniej będą w ten sposób tworzone całe organy do przeszczepów. Istnieje już nawet nowa gałąź bioinżynierii – nazwana biodrukiem 3D. Trójwymiarowe wydruki są też często stosowane w stomatologii do przygotowania na miejscu gotowych łuków zębowych, nakładek ortodontycznych, koronek zębowych. Z kolei chirurdzy mogą ćwiczyć wykonywanie skomplikowanych operacji ortopedycznych, trepanacyjnych i kardiochirurgicznych na wydrukowanych uprzednio fragmentach ciała i organach.
3D w kosmosie i cukiernictwie
Lotnictwo i przemysł kosmiczny to najbardziej wymagające branże przemysłowe. Boeing drukuje niektóre części zamienne do samolotów, tworząc ażurowe elementy przestrzenne o wytrzymałości produktów pełnych, za to lżejsze. Niektóre części zamienne dla Międzynarodowej Stacji Kosmicznej są od 2014 roku testowo drukowane w kosmosie. NASA planuje w przyszłości wysyłać gigantyczne statki-drukarki, które będą w stanie produkować bezpośrednio w przestrzeni pojazdy kosmiczne lub drukować obiekty budowlane na Księżycu i na Marsie. W przypadku odległych i kosztownych misji pozaziemskich znacznie łatwiej i szybciej będzie przesłać drogą radiową model obiektu do wydrukowania, zamiast organizować specjalną misję transportową lub zabierać na nią mnóstwo części zamiennych.
Materiałem dla drukarek 3D może być też np. różnokolorowy lukier, z którego maszyna wyczaruje piękne formy przestrzenne zdobiące torty, sok owocowy, który po połączeniu ze środkiem wiążącym posłuży do przygotowania kopii prawdziwych owoców, pulpa białkowa, węglowodanowa i witaminowa do stworzenia atrakcyjnych posiłków dla osób z zaburzeniami połykania, pasty mięsne oraz warzywne i sery topione do tworzenia wymyślnych kanapek, a także czekolada cukiernicza do przygotowania atrakcyjnych pralin i zdobień wyrobów cukierniczych.
Szanse i zagrożenia
Powinniśmy być jednak świadomi, że na drukarkach 3D można również stworzyć funkcjonalną broń, a wydruki są najczęściej formami z tworzyw sztucznych, których i tak produkujemy obłędnie dużo. Innym zjawiskiem towarzyszącym rozpowszechnieniu trójwymiarowych wydruków są kwestie przestrzegania praw autorskich do obiektów 3D, o czym również warto pamiętać, jeśli to hobby nas wciągnie.
Drukowanie przestrzenne to dziedzina, która rozwija się – zgodnie z jej nazwą – we wszystkich możliwych kierunkach. Przyszłość tej technologii to rozszerzenie dostępnych materiałów do wydruku, powiększenie samych drukarek przy utrzymaniu wysokiej precyzji wydruku oraz zwiększenie szybkości pracy. Od tej drogi nie ma już odwrotu, a w naszym życiu będziemy coraz częściej stykać się z wydrukowanymi przedmiotami, nierzadko nie zdając sobie z tego sprawy.
