fbpx

Historia druku 3D, część druga – drukarki dla każdego

16 lipca 2020

W poprzedniej części opisane zostały pierwsze lata technologii druku 3D. Jednak jej społeczna świadomość i medialność wzrosły dopiero na początku tego milenium. Było to związane ze stopniowym wygasaniem patentów, rozwojem technologii CAD/CAM, narodzinami ruchu open-source oraz optymalizacją kosztów samych drukarek, jak i materiałów.

Lata 2000 – początek biodruku, alternatywa dla SLA, początek ruchu RepRap

Rocznie, w samych USA, ok. 100 tys. pacjentów czeka na przeszczep nerki, przy czym na każdych 100 oczekujących przypada jedynie 21 dawców. Dlatego ogromnym przełomem było wydarzenie z roku 2000 – po raz pierwszy udało się wydrukować sztuczną nerkę w oparciu o obrazowanie komputerowe. Zapoczątkowało to ideę biodruku 3D. Prace nad rozwojem drukowanych organów trwają do dziś i ich możliwości rosną z roku na rok.W 2002 roku, na rynek wkroczyła firma EnvisionTEC, wprowadzając patent na technologię DLP, wykorzystującą matrycę projektora do selektywnego naświetlania fotopolimerów.W 2004 roku, Adrian Bowyer, wykładowca angielskiego Uniwersytetu w Bath zainicjował ruch RepRap – opierający się na ideologii opensource (GNU) oraz koncepcji samoreplikujących się maszyn do szybkiego prototypowania. Oznaczało to dosłownie drukowanie w 3D drukarek 3D. Bardzo szybko okazało się, że do budowy drukarki FDM wystarczy garść części ze sklepu budowlanego, trochę elektroniki z odzysku i kilka elementów wydrukowanych na takiej samej drukarce.W 2005 roku ruch RepRap zebrał fundusze i rozpoczął badania, natomiast 13 września 2006 udało się zbudować zgodnie z jego ideami pierwszą drukarkę, która była w stanie wydrukować część do samej siebie (RepRap 0.2).W marcu 2007 powstał pierwszy projekt ogólnodostępnej drukarki RepRap Darwin, natomiast w 2008 roku istniało już 100 oficjalnie potwierdzonych kopii RepRapa na całym świecie.W 2008 nastąpił kolejny medialny przełom w zastosowaniu technologii 3D – pojawiła się pierwsza, funkcjonalna, wydrukowana w 3D proteza kończyny.Po 20 latach od zgłoszenia, w 2009 roku wygasł patent na technologię FDM. W tym samym czasie zespół Bowyera opracował drugą oficjalną wersję RepRapa – model Mendel. W pracach nad Mendlem brał udział student Uniwersytetu Ekonomicznego w Pradze – Josef Prusa. [1][2]

Druga dekada XXI wieku – od półprofesjonalnych rozwiązań ze średniej półki, po drukarki za $100 z aliexpress.

Druk 3D rozwija się coraz szybciej. I jest on rozwijany już dwutorowo. Dla większości obserwatorów, na pierwszym planie są wyrastające jak grzyby po deszczu kolejne konstrukcje domowych drukarek 3D. Dla profesjonalistów, zauważalne są dalsze prace nad rozwojem nowych metod druku 3D, usprawnianiem obecnych i szerszym stosowaniem technik przyrostowych.W 2011, Josef Prusa zaprezentował swoją konstrukcję Prusa Mendel i2. Drukarkę RepRap o uproszczonej konstrukcji, która zaczęła podbijać świat.W tym samym roku, na rynku pojawiła się drukarka Ultimaker Original, jako jedna z pierwszych komercyjnych drukarek RepRap.Polacy również weszli do gry – w 2012 popularność zyskała firma ZMorph z Wrocławia, tworząca wielofunkcyjne maszyny z członem FDM oparte na Mendlu, natomiast w 2013 roku świat podbiły drukarki olsztyńskiej firmy Zortrax, których konstrukcja nawiązywała do Ultimakera, jednak cechowały się znacznie wyższym poziomem wykonania i działaniem na zasadzie plug’n’play.W 2013 roku, Barack Obama wspomniał druk 3D jako jedną z kluczowych kwestii przyszłości. Od tamtej pory, hasło „druk 3D” stało się hitem.W 2014, Benjamin S. Cook zaprezentował drukarkę wykorzystującą technologię inkjet do tworzenia obwodów elektronicznych wysokich częstotliwości, co uznane zostało za przełom w drukowaniu elektroniki w 3D. [3]W tym samym roku, firma HP zaprezentowała świeżo opatentowaną technologię MJF. Multi Jet Fusion stała się kolejnym przełomem w świecie profesjonalnego druku 3D, ponieważ pozwala uzyskać w pełni kolorowe wydruki bez większych ograniczeń geometrycznych (brak konieczności stosowania supportów) i przede wszystkim – nie wymagające praktycznie żadnego postprocessingu. [4]Również w 2014, swój początek miała firma Cubic Inch, oferująca usługi druku 3D z wykorzystaniem technik MJF oraz FDM, a także druku z metalu.W 2015 profesor Daniel Kelly ogłosił, że jego zespół osiągnął pozytywne rezultaty wydruków 3D ludzkich kości.W 2018 roku, pierwsza na świecie rodzina oficjalnie wprowadziła się do domu wydrukowanego w 3D.

Co będzie dalej?

W 2020 roku, drukarkę FDM można kupić już za kilkaset złotych, a drukarkę żywiczną za nieco ponad tysiąc. Kilogram najtańszego filamentu to 40zł, litr najtańszej żywicy dostaniemy poniżej 200. Obecne oprogramowanie pozwala nam na przygotowanie wydruku w 2-3 kliknięciach. Niedługo koszt zakupu i eksploatacji drukarek 3D, a także łatwość ich obsługi będą porównywalne do drukarek atramentowych, a wydrukowanie nowej lampy na biurko będzie równie codzienną czynnością, co wydrukowanie zdjęć z wakacji.Jednocześnie widzimy stały rozwój rozwiązań profesjonalnych. Druk 3D w przemyśle pozwala na większą elastyczność produkcji i stopniowo wypiera elementy z obrabiarek CNC – coraz szybsze, dokładniejsze i wytrzymalsze wydruki przestają ustępować detalom frezowanym, a pod niektórymi względami mają nad nimi znaczną przewagę . Druk 3D w medycynie nabiera coraz większego tempa . Druk 3D znajduje również swoje zastosowanie w militariach, elektronice, branży automotive i powoli wkracza w każdy aspekt życia człowieka. Kto wie, co będzie za kolejne 10 lat? [1] https://reprap.org/wiki/Mendel[2] https://josefprusa.cz[3] https://smartech.gatech.edu/handle/1853/51844[4] https://patents.google.com/patent/WO20161757