10 zastosowań druku 3D, o których nie miałeś pojęcia.

 10 zastosowań druku 3D, o których nie miałeś pojęcia



Druk 3D zmienił oblicze nie tylko specjalistycznych sektorów zajmujących się produkcją części do różnego rodzaju maszyn i urządzeń, ale również  dziedzin, których przedstawiciele wcześniej nawet nie inwestowali w poszukiwanie podobnych rozwiązań. Niektóre z zastosowań druku przestrzennego mogą Was naprawdę zaskoczyć.

Zapewne słyszeliście już o wielu praktycznych zastosowaniach przemysłowych druku 3D, dzięki którym zarówno wielkie jak i małe przedsiębiorstwa usprawniają produkcję i zwiększają konkurencyjność swoich wyrobów na rynku. Być może jednak jeszcze nie natrafiliście na informacje o wykorzystywaniu tej technologii do tworzenia bionicznych kończyn, budowy wolnostojących domów… i wysmażenia na drukarce 3D najdroższego steku na świecie!

Stalowy most gromadzący dane w chmurze

Kiedy to się stało: 2021 rok

Kto tego dokonał: Holenderski MX3D 

Historia tego nietypowego mostu zaczyna się w 2015 roku. To wówczas naukowcy z MX3D, wsparci przez władze Amsterdamu, zaczęli opracowywać projekt inteligentnej konstrukcji, zachwycającej nie tylko futurystycznym designem, ale też zdolnej do samodzielnego zbierania danych o ruchu. Dzięki temu w chmurze gromadzone są informacje nie tylko o nacisku na poszczególne elementy mostu, ale również o liczbie przechodniów poruszających się nim w określone godziny czy dni tygodnia.

Aby wszystko szło jeszcze sprawniej, most narodził się wraz ze swoim bratem-bliźniakiem, takim zupełnie wirtualnym. Pokazuje on w czasie rzeczywistym wszystko to, co aktualnie dzieje się z jego rzeczywistym odpowiednikiem. Choć takie rozwiązanie może się wydawać dziś mało praktyczne, w kontekście przewidywanego podniesienia się stanu wód w Holandii może zapobiec tragedii.

Przede wszystkim jednak do kolejny krok na drodze do automatyzacji budowy konstrukcji wielkoskalowych. Kilkanaście lat temu niemożliwą do realizacji w najbliższym czasie fantazją wydawało się stworzenie w technologii druku przestrzennego kilkudziesięciocentymetrowych wsporników. Dziś drukarki 3D z powodzeniem radzą sobie ze stworzeniem mostu o niebagatelnych rozmiarach 12 metrów długości i 3 metrów szerokości. I choć póki co, żeby na własne oczy go zobaczyć, musimy wybrać się do Amsterdamu, prawdopodobnie w niedalekiej przyszłości będziemy się podobnymi mu konstrukcjami przechadzać również w Polsce. I to bynajmniej nie dlatego, że władze któregoś miasta zechcą zasłynąć z realizacji jakiegoś ryzykownego projektu, a zwyczajnie dlatego, że będzie to rozwiązanie stosunkowo łatwe w realizacji. A niedługo również po prostu tańsze.

Budowa baz kosmicznych

Kiedy to się stanie: 2025-2029 rok

Kto tego dokona: ICON i NASA (ze szczególnym uwzględnieniem Centrum Lotów Kosmicznych Marshalla) 

W technologię druku 3D inwestuje również Amerykańska Agencja Kosmiczna. NASA planuje wykorzystywać materiały dostępne na Srebrnym Globie, czyli głównie regolit - księżycowy pył. Ma on zastąpić filamenty dostępne w drukarkach. Dzięki temu astronauci, czy może bardziej mieszkańcy kosmicznej bazy byliby uniezależnieni (przynajmniej do pewnego stopnia) od dostaw z Ziemi, a jednocześnie mogliby ograniczyć do minimum zużycie nieodnawialnych zasobów.

Choć brzmi to wszystko jak kompletne sciencie-fiction, NASA wyznaczyła już wstępną datę budowy kolonii. Miałaby ona zostać ukończona najpóźniej za 8 lat. Aby umożliwić realizację tak trudnego przedsięwzięcia Agencja Kosmiczna współpracuje z teksańskim ICON – firmą zajmującą się między innymi zaawansowanym wykorzystywaniem druku 3D.

Jason Ballard, współzałożyciel i dyrektor generalny ICONU uważa, że budowa funkcjonalnych baz na Księżycu jest nie tylko dowodem na postęp technologiczny, ale również jednym ze sposób praktycznego rozwiązania problemów mieszkaniowych, z którymi borykają się w XXI wieku ludzie w wielu miejscach na świecie. Czy ambitne plany ICON i NASA faktycznie uda się zrealizować tak szybko? W sytuacji wciąż realnego widma światowego paraliżu gospodarczego może być o to ciężko. Jeżeli jednak będzie to możliwe już za niecałe 8 lat, stanie się tak przede wszystkim za sprawą druku 3D.


Nowe obrazy Rembrandta

Kiedy to się stało: 2016 rok

Kto tego dokonał: Dr Tim Zaman i jego zespół wspierany oprogramowaniem Microsoftu 

Nie trzeba być znawcą sztuki, by kojarzyć nazwisko oraz obrazy Rembrandta. Uznawany za niedoścignionego mistrza światłocienia holenderski malarz barokowy zmarł w 1669 roku. Mimo to 347 lat później udało mu się namalować kolejne dzieło. Jak to możliwe? Nie, to nie efekt sztuki nekromancji ani zasługa jego hipotetycznego klona. Obraz powstał dzięki technologii druku 3D!

Aby tego dokonać, najpierw trzeba było zanalizować setki dzieł słynnego malarza. Historycy sztuki wespół z informatykami oraz chemikami stworzyli specjalny rembrandtowski algorytm, chcąc uzyskać jak najdokładniejsze dane o stylu artysty. Zanalizowano nie tylko używaną przez artystę kolorystykę czy proporcję przedstawianych na płótnach postaci, ale też grubość nakładanej farby, kąt, pod którym malarz pociągał pędzla czy miejsce, w które wpatrzeni byli portretowani. Dzięki tek skrupulatnej analizie udało się w kodzie zerojedynkowym uzyskać cyfrowy zapis umiejętności Rembrandta.

Następnie za pomocą specjalistycznej drukarki 3D wykonano „nowy” obraz, który, choć przedstawiał mężczyznę z oczywistych względów nigdy przez samego Rembrandta niewidzianego, zachował wszystkie cechy jego autorskiego stylu. Nie była to bowiem zwykła „dwuwymiarówka”. Drukarka 3D nałożyła aż 13 warstw farb utwardzanych światłem ultrafioletowym. W sumie na obraz składa się aż 148 milionów pikseli! Mimo ogromnych kosztów powstania takiego dzieła, szef zespołu, dr Tim Zaman, uważa, że dzięki postępowi technologicznemu taka metoda stanie się standardem w muzealnictwie, nie tyle do tworzenia „nowych” dzieł mistrzów, co do konserwacji tych już istniejących.

Model serca w 3D

Kiedy to się stało: 2019 rok

Kto tego dokonał: Profesor Tal Dvir i jego zespół

Rewolucja w medycynie dokonuje się na naszych oczach. Już przeszło dwa lata temu wydrukowano pierwszy sprawny model serca w 3D! Nie był to rzecz jasna jeszcze organ możliwy do przeszczepienia, jego rozmiary również znacząco odbiegały od standardowych, jednak symulował działanie najważniejszego ludzkiego narządu tak dobrze, że za sprawą jego obserwacji można przewidywać, jak będzie się zachowywał jego znajdujący się w klatce piersiowej pacjenta odpowiednik.

Aby udało się wydrukować tak skomplikowany organ, zespół profesora Dvira pobrał w trakcie biopsji pluripotencjalne komórki macierzyste. Ich cechą charakterystyczną jest możliwość przekształcenia się w pożądany przez badaczy sposób, na przykład komórki mięśnia sercowego czy nabłonka. Podporą dla drukowanego jedynie 3 godziny organu była matryca hydrożelowa. Po zakończeniu procesu serce umieszczono w swego rodzaju bioreaktorze – komorze mającej utrzymać komórki przy życiu i zapewnić im możliwości rozrostu.

W tym samym roku metodę wytwarzania dzięki drukowi 3D mikroskopijnych naczyń krwionośnych przedstawiła szwedzka firma CELLINK. W 2021 naukowcy z Politechniki Opolskiej wydrukowali zaś trójwymiarowy model żyły dotkniętej zmianami nowotworowymi. Pozwoliło to chirurgom dokładnie ocenić ryzyko związane z operacją, a nawet dowiedzieć się, które elementy naczynia krwionośnego są tkanką nowotworową (do jej druku naukowcy użyli innego rodzaju filamentu).


Bioniczne ramię

Kiedy to się stało: 2018 rok

Kto tego dokonał: Open Bionics

Choć wciąż z takiej metody zastąpienia utraconej (czy też nieprawidłowo rozwiniętej) kończyny może skorzystać niewielki procent dysponujących odpowiednimi funduszami niepełnosprawnych, sama w pełni funkcjonalna bioniczna ręka istnieje już od 3 lat! Choć nie można jeszcze dźwigać za jej pomocą ogromnych ciężarów, limit 8 kilogramów wystarcza, by znacząco poprawić komfort życia ludzi, którzy do tej pory musieli sobie radzić z jedną sprawną kończyną.

Jednym z beneficjentów projektu Open Bionics jest 12-letni Oxandre Peckeu z Francji. Chłopiec otrzymał bioniczne ramię jako jedna z pierwszych osób w Europie, w lutym 2019 roku. Jako, że nastolatek ciągle rośnie, proteza powiększa się razem z nim. Nie dzieje się tak ze względu na jej magiczne zdolności, a zastosowanie technologii druku 3D. Poszczególne części z czasem są zastępowane większymi, tak, aby ramię naturalnie dopasowywało się do ciała Oxandre.

Bioniczne ramię znane jest pod nazwą Hero Armi, co jest nieprzypadkowym nawiązaniem do zbroi Iron Mana, jednego z marvelowskich superbohaterów. I choć w przypadku pacjentów Open Bionics jej funkcją nie ma być obrona świata przed zagrożeniem z kosmosu, jej możliwości faktycznie wydają się iście fantastyczne. Ramię złożone jest z prawie 500 niezależnych części, drukowanych na specjalne zamówienie na niezwykle dokładnych drukarkach 3D. Eksperci przewidują, że już w ciągu dekady tego rodzaju protezy staną się powszechne. I chyba wszyscy trzymamy za to kciuki, niekoniecznie bioniczne (jeszcze)!


Wolnostojące domy i dubajskie biurowce

Kiedy to się stało: 2015 rok

Kto tego dokonał: Chińska firma Winsun

Choć ceny nieruchomości nawet mimo koronawirusowego zastoju szybują w górę, koszt wydruku dwupiętrowej willi wynosi zaledwie nieco ponad 500 tysięcy złotych. I przynajmniej w takiej kwocie zamykał się w 2015 roku. Wtedy to bowiem chińska firma Winsun za tak niewielkie pieniądze wzniesiono budowlę o powierzchni ponad 1000 m. kw.(!), wykorzystując do tego celu zwykły beton i… odpady przemysłowe.

O krok dalej poszło amerykańskie Apis Cor, w 2017 roku w pobliżu Moskwy budując niewielki dom za równowartość 40 tys. złotych! Jak gdyby tego było mało, dokonano tego w zaledwie dobę. W Dubaju prace nad wzniesieniem dwupiętrowego biurowca trwały „aż” dwa tygodnie, inwestorom udało się jednak oszczędzić dzięki temu aż 50% przewidywanych kosztów postawienia budynku w tradycyjny sposób.

Aby nie popaść w huraoptymizm, warto pamiętać, że do ceny samego postawienia budynku dorzucić należy wykończeniówkę. W przypadku wolnostojących domów w naszym klimacie liczyć należy się również z kosztem ocieplenia. Mimo to technologia budowy 3D wydaje się największą nadzieją branży. Szczególnie, że przecież zarówno okablowanie, jak i wyposażenie mieszkania możemy również wykonać przy użyciu druku przestrzennego. Zarówno za pomocą techniki LCM jak i SLS.


Stek z najdroższej wołowiny na świecie

Kiedy to się stało: 2021 rok

Kto tego dokonał: Michiya Matsusaki z Uniwersytetu Osaka

Wołowina Kobe to najdroższy tego typu produkt na świecie. Kilogram mięsa krów rasy Wagyu może kosztować prawie 2000 złotych! Japoński przysmak jest tak drogi nie tylko ze względu na smak steków wysmażanych z wołowiny Kobe, ale również ze względu na jej specyficzną fakturę. Według ich amatorów niemożliwej do pomylenia z czymkolwiek innym.

Całkiem niedawno okazało się jednak, że dokładnie taki sam stek da się „wysmażyć” na specjalnie przygotowanej w tym celu drukarce 3D. Z korzyścią dla producentów, którzy mogliby oszczędzić na wielkoskalowej produkcji, konsumentów, otrzymujących zdrowszy produkt i samych krów, z wiadomych względów.

Aby produkcja steku stała się możliwa, bydlęce komórki satelitowe, bo tak nazywa się krowi odpowiednik ludzkich komórek macierzystych, zostały wykorzystane do produkcji biotuszu, na który składały się między innymi tkanka mięśniowa czy tłuszczowa, a nawet naczynia krwionośne. Następnie, za pomocą drukarki 3D, odtworzono strukturę mięsa, podobno nieodróżnialnego od tego pochodzącego z rzeźni. Kierujący projektem Michiya Matsusaki z Uniwersytetu Osaka przekonuje, że już niedługo klienci będą mogli nie tylko otrzymać tańszą i bardziej ekologiczną wołowinę Kobe z drukarki 3D, ale też spersonalizować ją pod względem właściwości odżywczych, wybierając wersję bardziej lub mniej tłustą albo fortyfikowaną witaminami. Nie jest jeszcze znany termin, w którym takiego rodzaju mięso trafi do masowej produkcji, ale optymistyczne prognozy mówią nawet o roku 2022.

Zwierzęce protezy

Kiedy to się stało: ok. 2010 roku

Kto tego dokonał: weterynarze i naukowcy na całym świecie

Skoro mowa o lepszych warunkach życia dla zwierząt, nie sposób nie wspomnieć, o innym zastosowaniu druku 3D. Mowa o protezach kończyn. Psy i koty ulegają poważnym wypadkom znacznie częściej niż ludzie, często musząc się potem borykać nie tylko z konsekwencjami ryzykownych zabiegów, ale też późniejszego funkcjonowania bez kończyn, nawet mimo szczerych intencji właścicieli, pragnących zapewnić im możliwie jak największy komfort życia.

Z pomocą naszym czworonożnym przyjaciołom przychodzi jednak współczesna technologia. Dzięki możliwości wcześniejszego dopasowania rozmiaru i kształtu protezy do indywidualnych potrzeb każdego zwierzęcia zyskaliśmy możliwości tak ważnej w tym przypadku personalizacji. Niesamowicie kosztowne i niedające gwarancji prawidłowego funkcjonowania mechanizmy produkowane manualnie zostały zastąpione konstrukcjami wytwarzanymi metodą druku 3D. Co ważne, nie zawsze są to drukarki wyspecjalizowane w tworzeniu tego typu protez. Wiele kotów i psów zyskało drugie życie dzięki projektom samodzielnie wykonanym i wydrukowanym w technologii SLS przez opiekunów.

Stosukowo niewielki koszt wytworzenia protezy sprawia, że w przypadku jej zniszczenia można łatwo odtworzyć jej idealną kopię, bądź też wprowadzić poprawki do istniejącego projektu. W ten sposób udało się pomóc nie tylko czworonożnym pupilom, ale też ptakom, czy żółwiom. Te pierwsze mogły zaopatrzyć się dzięki technologii druku 3D w nowy dziób, drugie zaś w szczelnie chroniącą ich wrażliwe wnętrzności skorupę. 

Konstrukcja elektrowni atomowych

Kiedy to się stało: 2021 rok

Kto tego dokona: Oak Ridge National Laboratory

Elektrownie atomowe to najbardziej wydajne i najmniej inwazyjne dla środowiska obecne znane źródło energii. Ze względu na konsekwencje awarii przy ich budowie korzysta się tylko z najbardziej wytrzymałych i odpornych na uszkodzenia materiałów. Z tego względu do tej pory ich najważniejszych elementów nie wytwarzano więc za pomocą technologii druku 3D.

Całkiem niedawno się to jednak zmieniło. Elektrownia Browns Ferry nr 2 w Alabamie zostało pierwszą na terenie Stanów Zjednoczonych, a najprawdopodobniej również pierwszą na świecie, placówką, wyposażoną w elementy stworzone przy użyciu druku przestrzennego. Firma Oak Ridge Laboratory wytworzyła cztery wsporniki ze stali nierdzewnej. Do ich produkcji wykorzystano system GE Additive/Concept Laser M2 Cusing i technologię tzw. zgrzewania łoża.

Instalacja wsporników odbyła się w ramach przerwy konserwacyjnej. Dzięki uzyskanej przez Oak Ridge Laboratory wysokiej wytrzymałości komponentów ich wymiana nastąpi najwcześniej za 6 lat. A w przypadku tak wrażliwych na uszkodzenia elementów konstrukcji to naprawdę dużo.


Niezależne gry planszowe

Kiedy to się stało: ok. 2010

Kto tego dokona: Amatorzy i kolekcjonerzy gier planszowych

Na koniec zastosowanie druku 3D, które nie jest związane z żadnych wielkim przełomem technologicznym, nie uratuje nam życia (no chyba, że przed śmiercią z nudów) i nie zapewni widoków rodem z filmu science-fiction. Sprawić jednak może, że spełnia się małe marzenia amatorów niewirtualnych rozrywek. O czym mowa? Oczywiście o planszówkach!

Jeszcze trochę ponad dekadę temu, aby stworzyć własną grę planszową, należało udać się z projektem do wydawnictwa, a jeżeli nie uzyskało się aprobaty współpracy komercyjnej, za stworzenie chociażby kilku egzemplarzy naszej własnej produkcji, trzeba było po prostu słono zapłacić. Teraz jednak się to zmieniło. Części składowe zaprojektowanych przez nas gier można wykonać techniką SLS za stosunkowo niewielką opłatą. Dotyczy to również figurek, zarówno tych bazujących na własnych pomysłach amatorów planszówek jak i dostępnych w Internecie.

Bo dziś nie trzeba być nawet niezależnym twórcą, by otrzymać swój niepowtarzalny, oryginalny egzemplarz gry planszowej czy figurkę ulubionej postaci. Wiele projektów jest dostępnych w sieci na bazie wolnego oprogramowania. A jeżeli nie zadowalają Was open-sourcowe rozwiązania, możecie zlecić wykonanie projektu firmie specjalizującej się w druku przestrzennym. Personalizacja naszych ulubionych źródeł rozrywki jeszcze nigdy nie była tak łatwa. A przy okazji całkiem przyjemna.



SLS a formowanie wtryskowe – co lepiej wybrać?