FABRYKACJA POSTAWIONA NA GŁOWIE
Stereolitografia odwraca dominujący paradygmat produkcyjny, w którym monolityczne elementy odlewane są w całości, bądź też obrabiane skrawaniem, aż do uzyskania oczekiwanego kształtu. Tutaj bowiem końcowy wyrób powstaje przez dodawanie do niego kolejnych warstw materiału. Substancja, z której drukujemy przedmiot powinna być topliwa bądź też stanowić utwardzalną masę plastyczną. Jako filament zastosować możemy przykładowo: plastik, światłoczułą żywicę, metal, czekoladę, cukier, beton bądź nawet żywe komórki.
Drukiem 3D można posłużyć się w celu szybkiego prototypowania nowych wyrobów, tworzenia nietypowych unikalnych elementów, bądź przy niskoseryjnej produkcji. W XXI w. część tego typu drukarek stała się zarówno technologicznie, jak i finansowo dostępna również dla prywatnych użytkowników, oddając do ich dyspozycji bezprecedensową metodę realizowania własnej kreatywności.
ZE STALI, Z CUKRU I Z PIASKU
Chociaż technologia ta powszechnie kojarzy się, przede wszystkim z wytwarzaniem przedmiotów z mas plastycznych, to zakres wszelkich jej możliwych zastosowań pozostaje jednak o wiele szerszy. Za jej pomocą można wytwarzać również części maszyn, spersonalizowane protezy i implanty, żywność, budynki, a nawet żywe ludzkie tkanki i organy. Ciekawym kierunkiem poszukiwań są również systemy drukujące obwody elektryczne, chociaż na obecnym etapie rozwoju nie są one niestety w stanie wytworzyć samych podzespołów, jak kondensatory, oporniki, cewki i tranzystory. Elementy takie są jednak już od dekad z powodzeniem wytwarzane metodami litograficznymi stosowanymi do produkcji procesorów, zatem opracowanie stosownej technologii druku 3D nie wydaje się być fizycznie niemożliwe, co otworzyłoby możliwość drukowania nie tylko urządzeń mechanicznych ale również elektroniki.
REPLIKATORY W RĘCE MAS!
Pokonanie tej bariery technicznej umożliwiłoby, między innym pełne ziszczenie idei stojącej za projektem ReRap, którego celem jest stworzenie samoreplikującej się drukarki 3D zdolnej do wyprodukowania pełnego zestawu wszystkich swoich części, a zatem potencjalnie dostępnej dla każdego zainteresowanego i łatwej do upowszechnienia w społeczeństwie. Urządzenie takie pozostawałoby jednocześnie uniwersalnym fabrykatorem domowego użytku, zapewniając środki produkcji pozwalające na samodzielne i stosunkowo tanie wytworzenie wielu różnych sprzętów i gadżetów, a potencjalnie niemal dowolnych urządzeń. Projekt ten rozwijany jest od 2006 r., jednak w dalszym ciągu takie elementy, jak: czujniki, silniki oraz elektronika muszą zostać dostarczone z zewnątrz.
Rozwój opisanej technologii nie powinien, co prawda zagrozić dotychczasowym metodom masowej produkcji podobnie jak drukarka komputerowa nie unicestwiła maszyny poligraficznej. Powiększy jednak gamę przedmiotów jakie każdy z nas będzie mógł samodzielnie i stosunkowo łatwo wytworzyć.
SZTUKA WYZWOLONA I KOSMICZNY SURVIVAL
Drukarki przestrzenne pozwalają na tworzenie kształtów, które są niemożliwe bądź bardzo trudne do uzyskania w procesie odlewania lub skrawania. Metodą tą można sporządzać nawet całe, niewymagające składania i od razu gotowe do użytku mechanizmy. Litografia przestrzenna pozwala też na tworzenie złożonych konstrukcji z wykorzystaniem relatywnie prostych narzędzi zamiast rozbudowanego parku maszynowego, dlatego może być użyteczna do produkcji elementów w warunkach „polowych”. Rozważa się na przykład zastosowanie techniki wydruku 3D do budowy pierwszych ludzkich osiedli na Marsie.
REPLIKATOR I NANOASEMBLER
Zasadniczym ograniczeniem omawianej technologii pozostaje niewielka przestrzenna rozdzielczość wytwarzanych przedmiotów wynikająca z ziarnistości ich struktury oraz czasochłonność tej metody produkcji, którą można by zwiększyć, wykorzystując zespół równoległych głowic drukujących, co wiązałoby się jednak ze wzrostem złożoności i ceny całego urządzenia. Dalsze istotne postępy możliwe będą zapewne dopiero dzięki fundamentalnym zmianom samej technologii druku 3D analogicznym do tych, jakie w dziedzinie poligrafii możliwe były dzięki przejściu od drukarek igłowych do atramentowych, a później też laserowych, zaś ostateczną granicą rozwoju i świętym Graalem jest tu nanoasembler pozwalający manipulować materią na poziomie pojedynczych atomów, co ziściłoby znane z fantastyki naukowej wizje syntezatorów / replikatorów.
Teoretycznie technologią taką dysponujemy już od prawie czterdziestu lat, od czasu gdy firma IBM zadziwiła świat, prezentując wszystkim swoje logo wykonane z 35 atomów ksenonu. Zbudowano je, a następnie „sfotografowano” wykorzystując mikroskop skaningowy, który potrafi działać również jako nanomanipulator. Od lat 80-tych zeszłego wieku zanotowaliśmy w tej dziedzinie znaczny postęp. Potrafimy obecnie budować nanostruktury składające się z dziesiątek tysięcy atomów, a nawet prawdziwe nanomechanizmy, w tym silniki, windy czy zdolne do poruszania się „pojazdy” zmontowane z setek molekuł. Zasadniczą przeszkodą pozostaje tu jednak nasza ciągła niezdolność wytwarzania podobnych obiektów w sposób ekonomicznie akceptowalny i masowy. Dopóki zaś nie uda nam się przekroczyć progu komercyjnej opłacalności, wszystkie opisywane tu osiągnięcia, choć niewątpliwe bardzo spektakularne, przypominać będą nadal popisy uzdolnionych XVII-wiecznych zegarmistrzów cyzelujących swoje niedorzecznie drogie cacka przeznaczone głównie do zabawiania monarchów.
Mira Żmijewska
