Drukarki 3D inne niż wszystkie

Drukowanie przestrzenne nie zrewolucjonizowało świata w takim stopniu jak można było przypuszczać jeszcze 2-3 lata temu. Urządzenia są nadal drogie w zakupie i mało precyzyjne. Najlepiej sprawdzają się w prototypowaniu i zastosowaniach modelarskich. Warto jednak wiedzieć, że druk 3D to nie tylko plastik. Przedstawiamy kilka naprawdę niezwykłych rozwiązań opartych na drukowaniu przestrzennym.

Kulinaria

Zacznijmy może od przyjemności. Druk 3D stal się nieodłącznym elementem branży cukierniczej. Pierwsze urządzenia drukujące słodkości pracowały oczywiście z wykorzystaniem czekolady. Najsłynniejszym urządzeniem został Choc Creator marki Choc Edge. Urządzenie może tworzyć z wykorzystaniem niemal dowolnej czekolady. Koncepcja technologiczna nie jest w tym wypadku szczególnie innowacyjna. Płynna czekolada zachowuje się podobnie do ABS’u. Wyzwaniem dla producenta było zastosowanie odpowiedniej głowicy drukującej oraz zbiornika na płynną czekoladę. Pewne różnice wynikają również z czasu zastygania czekolady i plastiku.

Najwyraźniej słodkości stały się doskonałym nośnikiem dla technologii druku 3D. W latach 2006-2009 realizowany był projekt CandyFab, czyli drukarki tworzącej obiekty z wykorzystaniem cukru. Hobbystyczna inicjatywa sprawiła, że kilka lat później tematem drukowania cukrem zainteresowano się na poważnie. Marka 3Dsystems stworzyła nawet Culinary Lab czyli laboratorium badań nad innowacjami kulinarnymi, z wykorzystaniem druku 3D. Jednym z pierwszych osiągnięć inicjatywy było opracowanie pierwszych na świecie precyzyjnych struktur wykonanych z cukru.

Inną koncepcją wykorzystania druku 3D w kuchni było opracowanie drukarki do naleśników i pancakes. Jednym z najpopularniejszych rozwiązań w tej dziedzinie została drukarka Mmuse. Niestety produkt nie należy do szczególnie innowacyjnych. Przez wzgląd na zachowanie ciasta naleśnikowego trudno mówić w tym wypadku i prawdziwym drukowaniu przestrzennym.

Bez wątpienia temat drukowania jedzenia będzie rozwijany. Jeszcze w 2015 roku podczas TEDx Talks, holendarska projektantka Chloé Rutzerveld zaprezentowała niezwykłą wizję wykorzystania druku 3D do wytwarzania zdrowej i smacznej żywności.

Dowodem na komercyjny potencjał drukowanej żywności jest restauracja Food Ink. Zlokalizowany w Londynie lokal powstał w 2016 roku. Podawane w nim potrawy są tworzone z wykorzystaniem rozwiązań opartych o druk 3D.

Rozwiązania inżynieryjne

Naturalnym rozwinięciem dla drukowania plastikiem wydaje się być drukowanie metalu. Dostępna na rynku urządzenia pozwalają na realizowanie wysokiej jakości elementów, charakteryzujących się dużą wytrzymałością. Produkowanie jednostkowych elementów wysokiej jakości to doskonałe wsparcie dla przemysłu kosmicznego, lotniczego i medycznego. Drukowanie z metalu może być oparte o jedną z dwóch technologii. Pierwszą stanowią drukarki korzystające z rozwiązań spawalniczych. Jednym z pionierów rozwiązania była marka MX3D. Stosuje ona robotyczne ramiona do tworzenia metalowych konstrukcji ze stali, aluminium i miedzi. Jeszcze kilka lat temu firma realizowała dość prymitywne konstrukcje. Aktualnie realizuje projekty artystyczne, architektoniczne, a nawet przemysłowe.

Drugie rozwiązanie w zakresie druku metali to technologia SML polegająca na przetapianiu sproszkowanych metali przy pomocy lasera i nanoszenia ich warstwa po warstwie. Urządzenia tego typu należą do niezwykle zaawansowanych ale dość powszechnych. Drukarki SML są zdecydowanie droższe od konwencjonalnych maszyn konsumenckich. Do prac może być wykorzystany niemal dowolny metal, od aluminium po tytan. Drukowanie okazuje się bardziej precyzyjne niż metody odlewnicze i ubytkowe. Dokładność wymiarowa może osiągać w tym wypadku 0,02 %, a straty materiału są minimalne. Podobne efekty wiążą się z zastosowaniem technologii EBM. Jest ona szybsza SLM ale mniej dokładna. Rozwiązanie polega na przetapianiu materiału wiązką elektronową.

Warto podkreślić, że koncepcja wykorzystania druku 3D do zastosowań inżynieryjnych, wykroczyła daleko poza kreację metalowych konstrukcji. Jednym z najgłośniejszych pomysłów okazało się wykorzystanie druku 3D do budowy domów. Pierwsze obiekty wykonane w ten sposób powstały już w 2014 roku. Następnie w 2015 roku za sprawą chińskiego dewelopera budowlanego WinSun, koncepcja budynków drukowanych w 3D nabrała realnych kształtów. Firma wykorzystała technologię 3D do wykonywania prefabrykatów, z których mogą być składane gotowe domy (nie licząc stolarki drzwiowej i okiennej). Zastosowana drukarka ma aż 6,6 metra wysokości i 40 metrów długości. Co ciekawe do druku wykorzystywany jest w tym wypadku materiał pochodzący z odpadów budowlanych i kopalnianych, a budowa domu z wykorzystaniem nowatorskiej techniki zmniejsza ilość generowanych odpadów o 60 %. Ponadto drukowane domy mają być 80% tańszy niż konwencjonalne odpowiedniki. Deweloper zaprezentował między innymi 5 kondygnacyjny blok i willę o powierzchni 1100 metrów kwadratowych. Koszt wydrukowania i wyposażenia drugiego z obiektów wyniósł 161 tys. dol.

Temat domów z drukarki podjęła również Rosyjska firma Apis Cor. Rok temu zaprezentowała ona gotowe do zamieszkania domy o powierzchni 43 m2, których koszt wraz z wykończeniem wyniósł 43 tys. zł. Czas budowy nie przekroczył 24 godzin. Według zapewnień producenta, w przypadku budynków o tradycyjnych kształtach możliwa jest redukcja kosztów budowy do poziomu 900zł / m2.

Sztuka, ozdoby i inne

Obok zastosowań komercyjnych, druk 3D poruszył również wyobraźnię artystów i entuzjastów technologicznych. Wdzięcznym materiałem okazała się glina, ceramika oraz szkło. Szczególnie dwa pierwsze materiały są wykorzystywane dość szeroko. Wszystko dzięki strukturze, niewiele odbiegającej od powszechnie stosowanego plastiku. Dzięki temu możliwe jest zastosowanie niemal identycznej koncepcji druku. Różnice dotyczą podajnika filamentu. Drukarki do ceramiki, a także innych materiałów płynnych wykorzystują elektryczne strzykawki w roli podajnika. Co istotne cena tego typu urządzeń nie różni się znacząco od kosztów zakupu konwencjonalnej drukarki 3D.

Nieco bardziej złożony proces obejmuje druk szkłem. Zapowiedź odpowiednich rozwiązań pojawiły się w 2015 roku. Niemal równocześnie MIT oraz Izraelska firma MICRON3DP zaprezentowali technologię związaną z formowaniem ciekłego szkła podczas druku 3D. Pierwszy z projektów zatrzymał się na etapie koncepcyjnym, natomiast drugi przyniósł działające urządzenie. Niestety pomimo zapowiedzi, opóźnienia we wprowadzeniu urządzenia do sprzedaży przekroczyły próg jednego roku.

Aktualnie wiodącym rozwiązaniem, które może upowszechnić druk szkłem jest drukowanie SLA z zastosowaniem żywicy ze sproszkowanym szkłem kwarcowym. Jest to stosunkowo niedroga i dość precyzyjna technologia pozwalająca na wydruk szkła w temperaturze pokojowej. Jej wadą w stosunku do druku z roztopionego szkła jest niższa estetyka i przejrzystość materiału.

W pewnym sensie można założyć, że każdy zastygający materiał nadaje się do drukowania 3D.