Moderní 3D technologie se velmi intenzivně rozvíjejí a zabydlují okolo nás. Vybrat z pestré nabídky trendů může být ošidné, přesto to uděláme. Podívejme se alespoň na čtyři, které dnes v týmu 3Dwiser vidíme jako významné:

Velký zájem o 3D tisk potvrzuje armáda

Podle odhadů by celosvětové využití 3D tisku k vojenským účelům mělo mít do roku 2027 hodnotu 1,7 miliardy dolarů. Konkrétní výzvu na využití nových technologií, včetně 3D tisku, vydalo NATO v létě 2022. Zvýšený zájem o aditivní výrobu projevuje i česká armáda a náš obranný průmysl.

Logistika dokáže vyhrát (i prohrát) válku, jak ukazuje i současný agresivní konflikt na evropské půdě. Možnost vyrobit si potřebnou součástku či nástroj až na místě, kdy a kde je právě třeba, bez složitého skladování a přepravy, je obrovskou výhodou právě 3D tisku. Nejdál jsou v tomto ohledu v USA, kde už si třeba námořnictvo tiskne díly z kovů přímo na výsadkových lodích třídy Wasp – kdesi uprostřed oceánu, během operačního nasazení. Využívají k tomu technologii laserového navařování kovů z drátu Meltio osazenou přímo v obráběcím stroji. Efektivní 3D tisk a přesné doobrobení kovových povrchů tak na sebe okamžitě navazují.

Ale pro příklady ani nemusíme chodit tak daleko. 3Dwiser připravil mj. tištěné pomůcky z kompozitů k odstraňování min a nástražných systémů pro pyrotechniky 601. skupiny speciálních sil Armády České republiky z Prostějova. Využity byly velmi odolné a houževnaté kompozity se vkládanou spojitou výztuží z uhlíkového vlákna na technologii Markforged.

Obr. 1: Výtisk odolného škrabátka ve tvaru nože pro pyrotechniky 601. skupiny speciálních sil Armády České republiky z Prostějova odstraňující miny a nástražné systémy. Jeho klíčovou výhodou je odolnost zcela nekovového nástroje. Díky houževnatosti a pružnosti se například nevzpříčí ani ve spáře zdiva (foto: AČR, 3Dwiser).

Nové materiály rozšiřují možnosti 3D tisku v medicíně

Vše začalo 3D výtisky k plánování komplikovaných operačních zákroků. Od té doby se využití 3D tisku v lékařství velice rozšířilo, stává se jeho běžnou součástí. Například Dětská nemocnice SJD v Barceloně patří mezi průkopníky v práci s 3D technologiemi. Využívají je k výrobě anatomicky přesných modelů, biomodelů nádorů i navazujících implantátů. Již vloni plánovali více než 200 operací ročně s pomocí 3D tisku na zařízeních BCN3D Sigma.

Podobné nasazení už najdeme také u nás v Česku. Šikovní lékaři z pražského IKEMu nedávno získali novou 3D tiskárnu Formlabs využívající k výrobě práškového nylonu. Díky ní si mohou snadněji zhotovit názorné, tvarově složité anatomické modely pro náročné chirurgické zákroky v dutině břišní. „Když chirurg operaci takto přesně naplánuje, může ji ve výsledku výrazně zkrátit, získá potřebnou jistotu. Zásah do pacientova těla tak bude menší, rekonvalescence kratší, mělo by také dojít ke snížení rizika vedlejších následků,“ přibližuje výhody Tomáš Soóky, jednatel společnosti 3Dwiser, která tiskárnu dodala.

Tisknou se už i lékařské nástroje a pomůcky, které je možné sterilizovat. Zásadní změnu přinesly biokompatibilní materiály, které mohou bezpečně a dlouhodobě přijít do kontaktu s lidským tělem, včetně sliznice. Využívají se například v dentální oblasti, od rovnátek až po zubní protézy zhotovené rychle a přesně na míru. Právě v zubních laboratořích najdeme 3D tiskárny stále častěji i v Česku.

Obr. 2: Výtisky anatomických modelů umožnily lékařům v Dětské nemocnici SJD přesně naplánovat náročnou chirurgickou operaci dětského pacienta, provedení jednotlivých řezů a vyzkoušet, zda implantáty přesně sednou (foto: BCN3D).

Umělá inteligence vstupuje i do 3D tisku

Poslední rok žasneme nad realistickými obrazy i na první pohled rozumně znějícími texty, které z krátkého slovního zadání připravují webové aplikace. Za zvědavého zájmu (zdaleka nejen odborné) ve­řej­nos­ti se dnes rozvíjejí aplikace strojového učení, neuronových sítí, umělé inteligence. První vlaštovky se ale objevují také u 3D modelo­vá­ní. Trojrozměrný model totiž potřebujete, abyste 3D tiskárně vůbec sdělili, co chcete tisknout. Zatím si jej můžete sami vymode­lo­vat, naskenovat nějakou existující předlohu, či stáhnout hotový. První praktické ukázky však i tady naznačují, že vám takový model v budoucnu navrhne umělá inteligence podle vašeho slovního zadání.

Ne, tak daleko ještě nejsme, aby součástku či hotový výrobek aplikace navrhla automaticky namísto zkušeného konstruktéra a rovnou jej poslala na 3D tiskárnu. Už teď ale využíváme velmi chytré výpočetní simulace a optimalizace. Stejný díl pak díky efektivnějšímu tvaru váží třeba o polovinu méně. Nebo při stejné hmotnosti unese dvakrát víc. Jaké ekonomické dopady to má, je snadné domyslet. Tvar takového návrhu často připomíná spíš něco, co vyrostlo v přírodě, než co navrhl konstruktér. A občas takový díl ani nejde vyrobit jinak než právě 3D tiskem.

3D tisk se v krizi osvědčil

Poslední roky přinesly nečekané výzvy – po pandemii jsme plynule přešli do krize bezpečnostní, energetické i ekonomické. Průmysl a výroba se s těmito okolnostmi stále vyrovnávají, už nikdy nebudou fungovat jako dřív. Rozpadající se dodavatelské řetězce, nedostatek dílů, změny výroby ze dne na den, mnohem větší tlak na univerzální výrobní nástroje – i to byly důvody, proč se 3D tisk začal ve firmách víc prosazovat.

Mnohým podnikům se díky němu povedlo snížit závislost na externích dodavatelích a vyrábí si funkční díly i přípravky do výroby sami. Zkrátily neplánované odstávky výrobou vlastních náhradních dílů. Ekonomicky výhodné se ukazují i menší série výrobků přizpůsobených na míru – u dílů, kde klesne jejich potřeba z tisíců na stovky, nebo desítky, dokáže 3D tisk zajistit vhodnou náhradu. Kvalitní stolní 3D tiskárny dnes fungují bez neustálého lidského dozoru, odpadá i po­tře­ba zdlouhavé přípravy technické dokumentace – tisknete ihned po domodelování výrobku. V praxi se osvědčila také velká univerzálnost 3D tiskáren. Mnohé překvapuje i rychlá návratnost investice do jejich pořízení. I v Česku se většinou pohybuje v řádu měsíců.

Obr. 3: Pokročilé 3D tiskárny dnes umožňují velmi efektivně a bez zbytečného odpadu vyrábět i díly z nejodolnějších termoplastů, jako jsou ULTEM, PEEK, PEKK apod. Ty na obrázku, připravené s finskou technologií MiniFactory, se uplatňují nejen ve strojírenství, ale také v dopravních prostředcích, leteckém a kosmickém průmyslu, potravinářství, energetice a dalších odvětvích (foto: MiniFactory).

3D tisk poroste i v období nejistoty

Pokud je technologie ekonomicky zajímavá, pak se rychle vyvíjí a zájem o ni stoupá i v obdobích nejistoty. Pro 3D tisk to viditelně platí, jak potvrdil i podzimní veletrh Formnext v německém Frankfur­tu, rekordní ve svém rozsahu. Stejně tak rostou i úspěšní dodavatelé 3D technologií, kteří se zaměřili právě na průmysl a výrobu. Očekávejme, že si aditivní výroba (nejen) v průmyslu udrží své tempo růstu i v roce 2023. Možná je pomalejší, než by si přáli mnozí netrpěliví investoři do vývoje a výroby 3D tiskáren, zato vytrvalé.