Wydrukuj sobie świat

Za pomocą druku 3D mieliśmy drukować wszystko ze wszystkiego. Sprawdzamy, czy rewolucyjna metoda trafiła już pod strzechy. Katarzyna Bielińska

Poznajcie Elize Lutz i Harriego Dekkersa, parę Holendrów, którzy wiosną tego roku stali się pierwszymi w Europie mieszkańcami domu w pełni wydrukowanego w 3D. Zamieszkali w bungalowie, którzy – jak wierzą zwolennicy tej metody druku – jest tylko jednym z wielu możliwych domów przyszłości. Tego typu projektów powstaje w ostatnich latach coraz więcej, a wielu ekspertów budownictwa i architektury twierdzi, że druk 3D ma szansę zrewolucjonizować nie tylko branżę budowlaną, ale i sposób, w jaki wymyślamy i budujemy miasta, a nawet rozwiązać światowy niedobór mieszkań dla osób o niskich dochodach.

Apetyt na drukowanie

Techniki addytywne, czyli metoda produkcji obiektów trójwymiarowych na podstawie ich modeli komputerowych, która polega na łączeniu kolejnych warstw materiału, mają już swoje lata. Po raz pierwszy mogliśmy o nich usłyszeć prawie pół wieku temu. W ostatnim dziesięcioleciu drukowanie 3D zostało okrzyknięte jedną z najbardziej obiecujących sposobów, które zrewolucjonizują niemal każdą dziedzinę życia.

Upowszechnienie trójwymiarowego druku tak, by każdy z nas w zaciszu domowym mógł sobie wydrukować dokładnie to, czego potrzebuje – lalkę dla dziecka, złamaną część samochodowej wycieraczki, miskę dla psa i solniczkę – to byłoby naprawdę coś. Apetyt Polaków na druk 3D w domowych pieleszach potwierdzają badania: w badaniu przeprowadzonym przez OnePoll na zlecenie Reichelt Elektronik 52 proc. respondentów stwierdziło, że naprawa i wymiana drobnych elementów przedmiotów codziennego użytku byłaby dla nich ważnym obszarem zastosowania.

Dzięki gotowym szablonom 3D pobieranym z internetu, domowe drukarki 3D – drukujące wszystko i z niemal wszystkiego – miały się stać naszymi najlepszymi na świecie przyjaciółmi. A my mieliśmy stać się demiurgami przedmiotów codziennego użytku. Kiedy jednak pytam polskich specjalistów od druku 3D z firmy Sygnis o to, kiedy ten produkcyjny raj ma szansę pojawić się w polskich domach – nie na zasadzie nowinki czy hobbystycznego gadżetu, pada dyplomatyczna odpowiedź: być może już w najbliższej przyszłości…

To nie takie proste

Projektowanie i modelowanie 3D
źródło: Sygnis

I nie może być inaczej, bo obsługa drukarki 3D wymaga zaangażowania, nauki i doświadczenia, a sam proces – czasu, prób i błędów. Poszerzyła się też paleta materiałów, dzięki którym wydruk może się odbywać: oprócz różnych substancji termoplastycznych, już otrzymujemy przedmioty z metalu, poliamidu, żywicy, a także z past ceramicznych, nie wspominając o hydrożelach oraz tkankach czy komórkach macierzystych – to w przypadku biodruku. – Nie jest to wszystko tak proste, jak nam od lat próbowały przedstawiać działy marketingu firm produkujących drukarki 3D, obiecujące „drukarkę 3D w każdym domu” – mówi Marek Lorent-Kamiński z Sygnis – Obietnice nie zostały spełnione, a wokół rynku wytworzyła się aura „bańki”, która swoją kulminację miała w 2017 roku.

To wszystko nie znaczy jednak, że opowieści o tym, jak druk trójwymiarowy wchodzi pod strzechy należy włożyć między bajki. Przeciwnie, zainteresowanie drukarkami 3D jest coraz większe. W 2014 r. Pete Basiliere, wiceszef działu analiz Gartnera, prognozował, że takie urządzenia nie upowszechnią się od razu. – Konsumencki druk 3D pod strzechy trafi za ok. pięć do dziesięciu lat – mówił. Wszystko wskazuje na to, że miał rację. Przewiduje się, że do 2030 r. liczba urządzeń do wytwarzania przyrostowego wzrośnie do ponad 2,7 miliona, co stanowi wzrost o ponad 2 mln w porównaniu z rokiem 2020. – Widzimy coraz większe zainteresowanie zastosowaniem druku 3D w domach, a świadomość jego możliwości rośnie z roku na rok. Powiedziałbym jednak, że jest to konsekwentny, miarowy wzrost, a nie nagły skok zainteresowania – mówi Lorent-Kamiński. Na razie drukarki 3D są używane w domach hobbystycznie, również do celów naprawczych i w kontekście personalizacji przedmiotów codziennego użytku, jednak urządzenia tego typu kupimy za mniej niż 500 zł, ale ich jakość pozostawia wiele do życzenia. Ceny konsumenckich drukarek 3D, na których można polegać, a dodatkowo łatwych w obsłudze i nie wymagających zaawansowanych umiejętności, zaczynają się od 1500 zł.

A dzieciaki drukują

Drukarki 3D coraz śmielej wchodzą za to w obszar szkolnictwa, i to dobra wiadomość w kontekście rozwoju przyszłych domowych zastosowań trójwymiarowego drukowania. Wiadomo – czym skorupka za młodu… Marek Lorent-Kamiński przyznaje, że drukarki 3D służą już nie tylko jako ciekawostka wywołująca zachwyt, ale stają się stałym wyposażeniem pracowni informatycznych czy technicznych oraz narzędziem codziennej pracy uczniów w coraz większej liczbie szkół w Polsce. – To właśnie najmłodsi użytkownicy, którzy mogliby na etapie dorastania nabyć kompetencje modelowania i drukowania 3D, mają szansę na to, by rzeczywiście na co dzień w pełni używać tych urządzeń na własne potrzeby – mówi.

Druk 3D w szkolnictwie

fot. M. Starowieyska

Laboratoria Przyszłości

Właśnie temu ma służyć rządowy projekt Laboratoria Przyszłości skierowany m.in. do szkół podstawowych, którego celem jest budowanie kompetencji kreatywnych i technicznych wśród uczniów. W ramach programu do polskich szkół niebawem trafi 1200 drukarek trójwymiarowych z zapasem 10 200 szpul filamentu (materiał do druku). Lekcje wchodzące w skład pakietu przygotowane zostały z pomocą Sebastiana Pontusa, wychowawcy i nauczyciela nauczania wczesnoszkolnego i przedszkolnego, eksperta brytyjskiego programu edukacyjnego Apps For Good, nagrodzonego tytułem Microsoft Innovative Educator Expert. Dodatkowym wsparciem całego przedsięwzięcia jest projekt Sygnis Edu Lab, który stanowi bazę wiedzy dla nauczycieli i dydaktyków prowadzących zajęcia z zakresu druku, projektowania i modelowania 3D. Wydruki 3D uzyskane w szkole, pomagają w nauce matematyki, pomagają w poznawaniu cząsteczek na lekcjach chemii i umożliwiają wizualizację obiektów astrofizycznych, a nauka prowadzona z ich pomocą jest ciekawsza i bardziej intuicyjna niż oglądanie dwuwymiarowego obrazu w podręczniku. Drukarki 3D przydają się również na lekcjach sztuki, służąc poznawaniu architektury, nauce projektowania czy rzeźby.

źródło: Sygnis

Standard w przemyśle

Jednak prawdziwy boom na druk przestrzenny ma obecnie miejsce w przemyśle. Najlepiej o tym mówią liczby: eksperci szacują, że w 2025 roku światowa sprzedaż drukarek 3D do zastosowań przemysłowych osiągnie wartość 10,91 mld dolarów rocznie, natomiast sprzedaż tych urządzeń w sektorze konsumenckim będzie warta „zaledwie” 3,46 mld dolarów. Możliwości wytwórcze drukarek 3D w zakresie zastępowania poszczególnych elementów linii produkcyjnej są ogromne, a w wielu zakładach przemysłowych urządzenia te są już standardowym narzędziem inżynierów utrzymania ruchu.
[

źródło: Sygnis

Przykładem jest tu choćby Volvo, które dzięki współpracy z jednym z liderów rynku druku trójwymiarowego z polimerów, skróciło czas produkcji niektórych elementów aż o 94 proc. Teraz, zamiast czekać 30 dni na zestaw metalowych narzędzi do montowania najnowszych modeli aut ze stajni szwedzkiego producenta, inżynierowie mogą uzyskać nowy pakiet już w 2–3 dni. Do tego koszty produkcji także znacząco spadły: ze 113 euro/cm3 do 1 euro/cm3. Z kolei General Electric metodą 3D wytwarza elementy silników turboodrzutowych. Ich masa jest mniejsza o połowę, co przyczynia się do redukcji zużycia paliwa. Począwszy od tego roku, największe samoloty pasażerskie (Airbus 320neo, Boeing 737MAX, COMAC C919) będą wyposażone w takie silniki. Airbus Helicopters oficjalnie wdrożył druk przestrzenny do produkcji podzespołów do drzwi samolotów pasażerskich A350. Wydrukowane w 3D elementy są tańsze w produkcji i ważą mniej niż ich odpowiedniki wykonane tradycyjnymi metodami. Za pomocą druku 3D powstają również małe silniki rakietowe SpaceX, firmy kosmicznej sygnowanej nazwiskiem Elona Muska.

źródło: HP

Drugie imię: personalizacja

– Druk 3D wchodzi na wyższe poziomy personalizacji, elastyczności biznesowej, zrównoważonego rozwoju – tak o coraz większych możliwościach rynkowych tej metody mówił Didier Deltort, prezes działu Personalizacji i Druku 3D w firmie HP podczas Formnext, największego na świecie wydarzenia poświęconego produkcji addytywnej. Firma HP to jeden ze światowych gigantów technologicznych, którzy intensywnie rozwijają technikę druku 3D. Z opracowanej przez niego metody 3D Jet Fusion korzysta krakowski startup Glaze Prosthetics, który powstał po tym, gdy jeden z założycieli startupu wydrukował spersonalizowane ramię protetyczne dla przyjaciela. Dziś firma, zajmując niszę na rynku dla osób po amputacjach, drukuje w trójwymiarze designerskie, lekkie i wytrzymałe protetyczne ramiona, które poza oczywistą funkcją pozwalają również wyrazić osobowość ich właścicieli poprzez dodanie spersonalizowanego wyglądu.

źródło: Glaze Prosthetics

Imponujące możliwości, jakie daje zastosowanie druku przestrzennego w medycynie, to zresztą osobny, duży rozdział. Znane są już przypadki wydrukowanych w 3D wszczepów, które odmieniły życie pacjentów. Pierwszym przykładem jest mieszkanka Indii, która uległa nieszczęśliwemu wypadkowi, wskutek którego uniemożliwione było prawidłowa ruchomość stawu skroniowo-żuchwowego. Spersonalizowany, wydrukowany implant odmienił życie pacjentce, która po 27 latach powróciła do normalnego funkcjonowania. Zmiany, które mogły nastąpić we współczesnej medycynie na skutek wykorzystania druku trójwymiarowego, dotyczą nie tylko ludzi, ale również zwierząt. Dzięki rozwojowi biodruku 3D mogą być one wykluczone z badań prowadzonych nad lekami i kosmetykami.

Trudno nie zauważyć i nie docenić obecności technik addytywnych w naszym świecie. Niezależnie od tego, co myślimy o kontrowersjach związanych z bronią drukowaną metodą 3D, steku wychodzącym prosto z drukarki (w londyńskiej restauracji Food Ink wszystko – od menu po sztućce i żywność – jest produkowane tą metodą) czy futurystycznym stalowym moście 3D, zainstalowanym nad jednym z najstarszych kanałów w dzielnicy czerwonych latarni w Amsterdamie – druk przestrzenny ma ogromny potencjał. Być może drukarka 3D w każdym domu to jeszcze pieśń przyszłości. Ale zdecydowanie warto już zacząć ją nucić.