Průmysl, astronautika i lékařství: k čemu se 3D tisk využívá?

19. ledna 2020, 19:02 | 3D tiskárny už dávno nemají své místo jen na stole technologických nadšenců. Trojrozměrný tisk pronikl i do průmyslu a lékařství a stal se byznysem s miliardovými obraty. 3D tiskárny navrací nemocným zdraví, zlevňují a urychlují výrobu - a zásadní roli budou hrát při osidlování Měsíce a Marsu.

O principu trojrozměrného tisknutí jsme podrobně psali v jednom z předchozích článků, proto jen pro připomenutí: 3D tisk je metoda, kdy se z digitální předlohy (získané např. 3D skenováním) postupným vrstvením materiálu - nejčastěji roztaveného plastu - tiskne fyzický objekt.

Tisknout se dají propracované objekty v nanometrovém rozlišení i obří výrobky dosahující velikosti až 10 metrů. Vedle domácího tisknutí pro zábavu už 3D tiskárny do průmyslových provozů, kde se (jako tzv. aditivní výroba) zařadily po bok obrábění, soustružení a dalších výrobních procesů.

K čemu přesně se ale 3D tisk využívá?

Průmysl: tisk prototypů i náhradních dílů

3D tisk je oblíbeným nástrojem především v automobilovém a leteckém průmyslu, kde zkracuje dobu mezi návrhem a výrobou prototypu. Vedle toho produkují 3D tiskárny montážní pomůcky (např. upínací díly), lisovací formy nebo náhradní kovové součástky do výrobních zařízení.

Údržbáři tak na náhradní díly nečekají několik týdnů, ale jen pár hodin - dokud se součástka nevytiskne. Tisknutí z kovu (titanu, hliníku, oceli a dalších) funguje na principu laserového spékání kovového prášku. Na ukázku se podívejte ve videu:

Do povědomí se dostává také tisknutí z keramiky. Využívá se třeba pro výrobu žáruvzdorných dílů do pecí nebo produkci součástek pro vysokonapěťové systémy. Relativní novinkou je tisknutí odlehčených, pevných dílů z karbonového kompozitu.

3D tiskárny jako průkopník lidského poznání

Vedle tisknutí dílů pro palivové systémy a další letecké komponenty se pozornost vědců a inženýrů zaměřuje na možné využití 3D tisku při stavbě trvalých osídlení na Měsíci a Marsu.

Technologie tisku ze stavebních surovin (směsi betonu, písku a sklolaminátu) je odzkoušená, a přestože do stavební praxe zatím nepronikla, ukazuje možnou cestu budoucího osidlování těles ve Sluneční soustavě.

3D tisk obytných komplexů by kolonizaci Marsu i Měsíce výrazně zlevnil. Stačilo by vynést a dopravit jen klíčové komponenty staveb - zbytek by vyrobila soustava tiskáren z místních surovin přímo na místě budoucí kolonie.

Důležité je to mj. proto, že měsíční a marťanská obydlí by bylo potřeba odstínit od silného, vysoce nebezpečného UV záření. Na Měsíci se nabízí využití horniny zvané regolit, v případě Marsu by bylo možné použít všudypřítomný písek. 3D tiskárny ve vesmíru ostatně nejsou žádnou novinkou. Na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) pokusy s trojrozměrným tiskem už několik let probíhají.

Cesta k tisknutí náhradních orgánů

Vůbec největší pozornost si 3D tisk získává v oblasti medicíny. Už dnes se využívá k tištění modelů orgánů před náročnými chirurgickými zákroky. Fyzický model ledviny či jater pomáhá chirurgům zvolit správný řez i postup a operaci si do určité míry nanečisto vyzkoušet. Údaje o tvaru orgánů získávají lékaři tomografií a dalšími skenovacími metodami.

3D tiskárny se běžně využívají k výrobě kloubních protéz či zubních korunek a implantátů. V experimentálním stádiu jsou pokusy s tištěným jednoduchých tkání, kdy se jako „inkoust“ využívá roztok s buňkami. Vědcům se už mj. podařilo vytisknout zmenšený model lidského srdce:

Součástí vytisknutého srdce je cévní systém a dvojice síní a komor

Tisknutí orgánů by přineslo revoluci podobnou zavedení antibiotik. Na transplantované orgány od žijících či mrtvých dárců totiž imunitní systém příjemce reaguje odmítavě - pokud by imunita nebyla tlumena léky, tělo by transplantovaný orgán postupně zničilo. U orgánů vytištěných z vlastních buněk pacienta ale podobná reakce nehrozí.