foto: iStockphoto.com

3D tisk: od výroby obličejových štítů až po odhalování zločinů komunismu

Firmy chytřetéma 6 min čtení

Že je 3D tisk dobrý leda tak na hračky nebo prototypy? Ale kdeže, velmi dobře se hodí i na sériovou výrobu. Jen je zapotřebí zvolit správnou technologii – což shodou okolností není ta, kterou lidé běžně znají.

Líbí se vám článek? Sdílejte ho:

Že je 3D tisk dobrý leda tak na hračky nebo prototypy? Ale kdeže, velmi dobře se hodí i na sériovou výrobu. Jen je zapotřebí zvolit správnou technologii – což shodou okolností není ta, kterou lidé běžně znají.

Související článek

3D tisk domů: začneme v Česku, pokračovat budeme ve vesmíru

Stavebnictví v Česku v těchto dnech zažívá malou revoluci. Právě finišují poslední úpravy na Prvokovi – prvním obyvatelném domu v tuzemsku, který vytiskla 3D tiskárna. Tým pod vedením Michala Trpáka společně se Stavební spořitelnou Buřinka a pod záštitou Ministerstva průmyslu a obchodu říká, že Prvokem chce nastartovat změny v českém stavebnictví. K vidění je dům v Praze na Střeleckém ostrově, od prvního září bude kotvit na pražské náplavce.

Když se řekne 3D tisk, napadne většinu lidí v Česku jediné jméno – Josef Průša. Majitel světové dvojky ve výrobě a prodeji tiskáren si slávu vydobyl zcela zaslouženě, ale jeho firma se ve skutečnosti zabývá jen jednou z  oblastí, která v oboru 3D tisku existuje. Průmyslový sériový tisk, jemuž se někdy říká také aditivní výroba, je totiž něco úplně jiného.

Prášek, základ všeho

„Malé stolní tiskárny využívají technologii FDM neboli tavný drát,“ vysvětluje šéf společnosti 3Dees, která se v oblasti průmyslového 3D tisku pohybuje, Ondřej Štefek. „Jsou určitě skvělé na výrobu nejrůznějších prototypů, čidel nebo obyčejných hraček. Ale pro sériovou výrobu se nehodí vůbec, ani když jsou ty série malé. Pracují pomalu a výrobní náklady jsou zbytečně velké. Pokud chce člověk konkurovat tradičním metodám výroby plastů, tedy hlavně vstřikolisu, potřebuje něco úplně jiného – technologii zvanou multi jet fusion, která k tisku využívá jemného tavného prášku.“

Celý proces až překvapivě připomíná běžný tisk na papír. „Základem je normální tisková hlava, hodně podobná té, kterou máte doma nebo v kanceláři. Ta nanáší na podkladovou vrstvu speciální tekutinu, na níž se prášek spéká. Vzhledem k tomu, jak jemný ten prášek je, probíhá celý proces velmi rychle. Můžeme okamžitě reagovat na poptávku – v tradiční továrně na umělé hmoty musejí napřed vyrobit formu na vstřikolis, my začínáme s výrobou prakticky hned. Co tradiční cestou trvá týdny, my zvládáme za hodiny.“

Technologické výhody

Akceschopnost a relativní rychlost je 3D tisku vlastní obecně, v tom se jednotlivé technologie mezi sebou nijak zvlášť neliší. Zato v kvalitě výsledku jsou rozdíly značné. „Tavný drát má po technologické stránce dost podstatné limity,“ tvrdí Ondřej Štefek a ukazuje mi lehkou a pružnou obličejovou masku, která se používá v továrnách, ale v posledních měsících jsme ji vídali hlavně na hlavách zdravotníků. „Tohle by stolní 3D tiskárna nevyrobila, protože materiál tvořený tavným drátem nikdy není dokonale vzduchotěsný. Vzniká nanášením poměrně hrubých vrstev a mezi nimi je vždycky nějaká skulinka.“ Právě proto v počátcích koronavirové krize 3Dees pomáhal s tiskem zdravotnických polomasek, které vymyslel a následně distribuoval do nemocnic tým z ČVUT.

Související článek

V baru na Islandu vás obslouží roboti, naservírují vám beraní žlázy z 3D tiskárny

Jak budou bary vypadat třeba za padesát let? Přiblížit to může nový bar bar ICE+FRIES, který byl nedávno otevřen v islandském Reykjavíku. Drinky zde podává robot, tradiční islandské pokrmy dostanete vytištěné na 3D tiskárně.

Standardní 3D tisk s tavným drátem se třeba pro lékařské účely opravdu příliš nehodí – potvrzuje to také zkušenost firmy Y Soft, která se zaměřuje především na práci s 3D tiskem ve školách, tedy na stolní tiskárny s tavným drátem. Ovšem na počátku nouzového stavu i ona koupila jeden velký průmyslový model a na něm sériově tiskla dnes již proslulé obličejové štíty. Pro použití v Česku vzniklo tímto způsobem v krátké době na 20 tisíc štítů, další 4 tisíce poslal Y Soft do jiných evropských zemí coby výraz solidarity.

Mezi další přednosti spékací technologie patří mechanická odolnost, na kterou nemá vliv ani poměrně radikální odlehčení. „U vstřikolisu musíte vytvořit formu ručně a to v zásadě vylučuje pokročilejší konstrukční řešení,“ vysvětluje Štefek. „Nám díly modeluje počítač. Dokáže ubrat materiál všude, kde není nutný, a přitom zachová požadované parametry na pevnost.“

Ukazuje mi několik dalších předmětů. Tím nejzajímavějším je kraniální helma pro novorozence, kterým se během prenatálního stadia nedostatečně vytvarovala lebka a několik týdnů tuhle kompenzační pomůcku potřebují. Helmička navržená ostravskou společností Invent Medical je opravdu až neuvěřitelně lehká, s pružnou výstelkou působí pohodlně a už na pohmat je jasné, že jí jen tak něco neublíží. Všednější, ale neméně působivé je odlehčené držadlo na záchranářskou lopatu – váží jen pár deka, vypadá málem jako ze síťoviny, podle Štefka ovšem vydrží i hodně náročnou terénní práci.

Související článek

Liberečtí technici vyvíjejí unikátního robota pro 3D tisk velkých budov

Technická univerzita v Liberci vyvíjí robotické rameno pro 3D tisk ve stavebnictví . Zařízení, které umožní výrobu rozsáhlých či vícepodlažních budov přímo na staveništi, se chystá patentovat. 3D tisk se zatím uplatňoval v jiných oblastech a jeho využití ve stavebnictví je zatím ve fázi experimentů. Například v Českých Budějovicích by ale měl do léta vyrůst prototyp 3D tištěného domku Prvok ze speciálního betonu.

Právě úspora materiálu při 3D tisku je v průmyslu jednou z klíčových výhod této technologie. „Třeba při klasické výrobě lopatky pro turbínu se z polotovaru odfrézuje více než 60 procent materiálu a vzniklý odpad jde rovnou do šrotu,“ vysvětluje Eduard Palíšek, šéf české pobočky nadnárodního giganta Siemens. „Při využití technologií aditivní výroby se použije jenom tolik materiálu, kolik je ho na výrobu lopatky opravdu potřeba.“

Konstruktér musí myslet jinak

Klíčem k nové výrobní technologii je „aditivní myšlení“, které je počítačům vlastní, ale lidé se mu teprve učí. Dejme znovu slovo Eduardu Palíškovi: „Dříve konstruktéři vycházeli ze základních tvarů. Hranol, válec, plech – ty soustružili, frézovali, svařovali, ohýbali. Design byl podřízený materiálu. Ovšem díky digitalizaci a aditivní výrobě se nám otevírá nový fascinující svět s naprosto odlišným přístupem. Součástku popíšete pomocí jejích vlastností – v případě mechanických vlastností například určíte, kde je potřeba přenášet krouticí moment a jaké jsou jeho hodnoty. A software potom požadované funkce obalí materiálem. Součástky navržené těmito novými metodami vypadají jako přírodní prvky. Vznikají tak velmi komplexní, složité povrchy a struktury, které by byly standardní metodou nevyrobitelné. Říkám tomu organický design.“

Podle Štefka tento termín přesně odpovídá skutečnosti. Potvrzuje to i pohled do další vitríny v sídle 3Dees – jsou tu vystavené slušivé a stylové kryty nožních protéz, které tělesně postiženým klientům (a zejména klientkám) nabízí organizace Art4Leg. „V porovnání s klasickou holou protézou je opravdu velký estetický a psychologický rozdíl, když umělé lýtko vypadá úplně jako skutečné,“ říká Štefek.

Související článek

Poslechněte si hlas egyptského kněze starého 3000 let. Promluvil díky 3D tisku

Britským vědcům se podařilo reprodukovat hlas kněze z prastarých Théb, pro které se dnes používá název Luxor. Použili k tomu 3D tisk. Ve své práci chtějí jít ještě dále a zjistit, jak kněz Nesyamun mluvil.

Kromě toho se firma podílí i na odhalování zločinů komunismu v Německu. Pro jeden tamější historický ústav totiž vyrábí speciální 3D skener, který dokáže překvapivě spolehlivě rekonstruovat dokumenty skartované bývalou východoněmeckou tajnou službou Stasi.

Maximální důraz na recyklaci

Z kanceláře přecházíme do výrobních prostor, abychom si tisk metodou multi jet fusion prohlédli v praxi. Tiskárny svými rozměry připomínají spíš malá osobní auta. Člověk by čekal výrazně prašné prostředí, ale není to tak zlé, byť obsluha strojů nosí respirátory. Většina prachu se nachází uvnitř tiskáren. Samotná výroba je opravdu rychlá, různé plastové produkty nám vznikají doslova před očima. „Prášek uvnitř tiskárny je v zásadě dokonale čistý, což má jednu velkou výhodu – když z něj hotový produkt vytáhneme a očistíme ho, lze veškerý zbylý prášek recyklovat a využít k další výrobě,“ vysvětluje Štefek.

3Dees v Česku fungují jako výhradní distributor průmyslových tiskáren HP. Znamená to, že je i prodávají? „Ano, a také je můžeme zájemcům dlouhodobě pronajímat. Ale popravdě řečeno, moc firem toho nevyužívá – přece jen je to velká investice v řádu milionů korun, navíc to znamená upravit výrobní prostředí, vyškolit zaměstnance a podobně. Většina našich partnerů si u nás proto objednává konkrétní výrobu na klíč.“

Související článek

Chytré město je především o datech a práci s nimi, říká Petr Brynda z T-Mobile

Chytrá města jsou s internetem věcí svázaná velmi těsně. Tím nejdůležitějším pro ně však nejsou chytré senzory, ale spojení technologií fungujících na internetu věcí s big daty. Ty dovedou vedení měst pomoci při vytýčení rozvojové strategie a zavádět opatření, která mají smysl. Alespoň to říká Petr Brynda, který má oblast internetu věcí na starosti v T-Mobile. A dodává, že díky spolupráci v rámci Deutsche Telekom může českým městům nabídnout zkušenosti z celé Evropy.

Když si člověk prohlíží možnosti průmyslového 3D tisku, je mu docela líto, že se toho o něm u nás pořád mnoho neví. „Je to pravda – na vysokých školách se tenhle obor pomalu začíná vyučovat, ale pořád je to v plenkách,“ souhlasí Štefek. „Proto se aktivně snažíme vzdělávání pomáhat – bereme si sem školní třídy na exkurze a přednášky, zájemcům nabízíme možnosti stáží. Byli bychom rádi, kdyby v tom byly iniciativnější i samotné školy – klidně nám můžou samy posílat studenty s tvůrčím myšlením, uplatnění tu jistě najdou.“

Témata:
Líbí se vám článek? Sdílejte ho:
link odkaz
Reklama