Jaké jsou současné trendy v 3D tisku? Kam směřuje jeho vývoj?
3D tisk patří k nejrychleji se vyvíjejícím technologiím současnosti a jeho aplikace se neustále rozšiřují napříč různými průmyslovými odvětvími. Aditivní výroba dnes zahrnuje celkem sedm technologií a vývoj každé z nich si jde tak trochu vlastní cestou. Proto může být, jak upozorňuje Marek Havel, vedoucí oddělení Aditivních technologií Brain4Industry, mluvit o „trendech“ v oblasti 3D tisku, zavádějící. „Každý směr vývoje je úzce spjat s konkrétní technologií nebo materiálem. To, co posouvá hranice v jednom odvětví, nemusí mít stejný dopad ve druhém.“
Společným jmenovatelem však zůstává dynamický rozvoj technologií a jejich možností.
Kudy se tedy současný 3D tisk ubírá?
Kde podle vás nastal největší posun v 3D tisku?
Určitě v možnostech sériové výroby pomocí aditivních technologií. 3D tisk už dávno není pouze nástrojem pro prototypování. Dnes už může být ekonomické vyrábět menší série pomocí aditivní výroby, zvlášť pokud očekáváme průběžné změny nebo rychle se měnící poptávku po daném výrobku. 3D tisk nabízí možnost zrychlit a zefektivnit vývoj produktů a hlavně zrychlit přípravu na výrobu, protože produkce forem není u aditivní výroby nutná. Ve finále správné použití 3D tisku ve vývoji produktů sníží náklady na vývoj, zrychlí vývojový proces a pomůže přivést na trh lepší produkt.
Marek HAVEL, Vedoucí oddělení aditivních technologií
S aditivní výrobou jsou neodmyslitelně spjaté různé materiály a jejich vývoj. Kudy se ubírá vývoj materiálů pro 3D tisk?
Vývoj nových materiálů je neustálý proces, motivovaný snahou o vyšší kvalitu, nižší výrobní náklady a splnění ekologických požadavků. Aktuálním trendem jsou podle mě měkké materiály, využívané například na technologiích SLA, FDM nebo Material Jetting, některé již dosahují 30A shore hardness a vlastností podobných měkkému silikonu[1]. Stále větší pozornost si získávají také recyklované[2] a recyklovatelné materiály, včetně recyklovaných uhlíkových vláken, použitelné na technologii SLS; sintrování prášku pomocí laseru, které máme v Brain4Industry. A biomateriály, jako jsou polymery na bázi rostlin či mořských řas[3]. Tyto inovace přinášejí nové možnosti v průmyslové výrobě i ve zdravotnictví.
Jak je to s kovovými materiály?
Pro průmyslové podniky představuje kovový tisk ideální řešení např. pro výrobu prototypů, produkci malých sérií výrobků, forem a podobně. Zajímavou možnost představuje výroba náhradních dílů pomocí aditivní výroby; firmy které čelí problémům s dostupností specifických dílů nebo náhradních dílů, dlouhými dodacími lhůtami nebo dokonce ukončením jejich výroby, mohou pomocí 3D tisku takové výpadky velmi rychle nahradit, zlepšit efektivitu a pružnost výroby.
V Brain4Industry se zabýváme tiskem kovů na technologii SLM – sintrování kovového prášku pomocí laseru. Pracujeme s titanem, slitinami hliníku, nerezovou a nástrojovou ocelí. Méně častá je výroba chrom niklových slitin (na příklad Inconelu 718) nebo slitin mědi pomocí aditivních technologií. Výjimečný materiál je Titan, který má vysokou pevnost, tvrdost, vysokou tepelnou odolnost, dobré únavové vlastnosti a skvělou biokompatibilitu, takže nachází uplatnění v letectví, zdravotnictví i ve sportovním průmyslu.
Zmínil jste využití 3D tisku ve zdravotnictví. Je to nějaký výrazný trend?
3D tisk se ve zdravotnictví využívá už téměř od počátku, jeho potenciál ale stále roste. Hlavní výhodou aditivní výroby je možnost customizace, a to jak po stránce designové, tak funkční. Právě tyto aspekty se skvěle uplatňují v medicíně, ať už jde o výrobu protéz, implantátů, nebo dokonce biotisk tkání, což přispívá k personalizované péči o pacienty.
Naše zkušenosti v Brain4Industry ukazují, jak zásadní roli mohou hrát ve zdravotnictví nové technologie. Například jsme vyvinuli personalizované 3D tištěné ortézy, které jsou výrazně lehčí a především uzpůsobené každému pacientovi na míru. Nebo jsme pomocí laserů zvýšili pevnost kovových kloubních náhrad, což pacientům umožňuje absolvovat za život jedinou operaci, namísto dřívějších výměn.
Ke stále širšímu využití v medicíně nahrává právě vývoj nových materiálů, o kterém jsem hovořil dříve. Zatímco titan je vhodný do implantátů a různých náhrad, biomateriály nebo polymery na bázi rostlin se mohou díky svým ekologickým a biokompatibilním vlastnostem využívat na příklad na výrobu obvazů, chirurgických vstřebatelných materiálů, v rámci tkáňového inženýrství nebo na výrobu jednorázových zdravotnických obalů. Využití je opravdu velice široké.
Velkým tématem dnešní doby je umělá inteligence. Jaká je její role v rámci aditivních technologií?
Umělá inteligence přináší nové možnosti v celém procesu vývoje produktu, včetně 3D tisku samotného. AI může být zapojena do modelování, simulace, optimalizace dílů, rozložení dílů v tiskárně, až po monitoring kvality tisku a optimalizace parametrů tisku v reálném čase. Umělá inteligence se nikdy neunaví, splní každý úkol, rozhoduje se na základě dat, dokáže extrémně dobře zoptimalizovat každý krok. Tiskárna vybavená tímto systémem potom dokáže tisknout rychleji, efektivněji a s nižší zmetkovitostí, což mimo jiné přispívá i k nižší ceně finálních dílů, navíc často s lepší kvalitou.
Využívají firmy možností umělé inteligence při 3D tisku už dnes?
Ano, ale zatím jen v omezené míře. V Brain4Industry pomáháme firmám využívat AI pro simulace, prediktivní údržbu strojů nebo automatizaci výrobních a obchodních procesů. Tyto technologie zvyšují efektivitu a pomáhají snížit zmetkovitost. Zároveň ale vidíme, že průmyslové nasazení AI postupuje pomaleji než v běžném podnikání, a právě to se snažíme změnit.
Často se zmiňuje stále větší dostupnost 3D technologií? Je to skutečně pravda?
Pro běžné uživatele ano – hobby tiskárny jsou stále levnější, jednodušší a uživatelsky přívětivější. Automatické nastavování platforem, spolehlivost, výměna vláken to vše je mnohem přívětivější.
Pro aplikace špičkových průmyslových SLS a SLM tiskáren nabízíme v Brain4Industry možnost technologie otestovat – od výroby vzorků až po ověření materiálů – než podniky investují do vlastní technologie. U nás si mohou na konkrétním modelu tiskárny vyrobit výtisky nebo malé série a ověřit si, zda odpovídají jejich představě a nárokům. Stejně tak si zde mohou otestovat nebo upravit materiály, výsledné možnosti povrchových úprav a tak dále. Zároveň nabízíme plné zaškolení a také vzdělávání v oblasti 3D tisku. Firmy tak mohou získat kompletní informace a zkušenosti před tím, než by do dané technologie investovaly, a to za velmi nízkých nákladů díky podpoře z evropského programu zaměřeného na malé a střední průmyslové podniky.
Je o to u firem zájem?
Rozhodně ano. Možnost vyzkoušet si technologii, ověřit její přínosy a zároveň získat odborné zaškolení je pro malé firmy velmi atraktivní. Spolupracujeme již s více než 80 firmami na různých R&D projektech, od vývoje materiálů po optimalizaci procesů, a zájem firem stále roste. Společné výsledky ukazují, že aplikovaný výzkum má v průmyslu obrovský potenciál a přináší výhody oběma stranám.
[1] Soft Elastic 30A | 3D Printing Materials | Makelab
[2] Shoe soles and heels with a new 3D printing material based on leather waste
[3] 3D printing algae-based materials: Pathway towards 4D bioprinting – ScienceDirect
Zpracovala: Michaela Winklerová
