Przyszłość maluje się kolorowo, czyli o drukowaniu 3D

Po raz pierwszy technika przestrzennego drukowania została opracowana w 1984 roku przez Charlesa Hulla, a opatentowana w 1986 r. Hull założył firmę 3D Systems, która wypuściła na rynek pierwsze drukarki 3D. Jego pionierska firma opracowała także format pliku STL (stosowany do dziś), który służy do przekazywania drukarkom odpowiednich instrukcji odnośnie żądanych parametrów zleconego wydruku 3D.


W 1988 r wypracowana została kolejna technika przestrzennego wydruku, zwana FDM, czyli osadzania topionego materiału. Drukowany przedmiot jest tworzony przez natryskiwanie warstwa po warstwie ze stopionego materiału, np. ABS-u czy poliwęglanu.

Następną techniką, stworzoną w 1992 r., była tzw. SLS (selective laser sintering). To metoda już znacznie dokładniejsza od poprzednich, daje większą swobodę i różnorodność wydruków. Jednak pozostaje wciąż mało dostępna dla ogółu nieprofesjonalnych użytkowników. Następuje w niej laserowe spiekanie sproszkowanego materiału, np. tworzywa sztucznego (jak nylon, poliamid) czy też ceramiki, a nawet sproszkowanych metali takich jak stal, tytan czy brąz. Uzyskiwany w efekcie drukowania produkt można precyzyjnie zaprogramować, określić i dopasować do wszelkich indywidualnych wymagań. Stąd więc już tylko krok do tworzenia niepowtarzalnych protez, unikalnych form czy nowatorskich prototypów.


Dopiero w 2006 r. brytyjski inżynier i matematyk Adrian Bowyer zbudował prototyp drukarki 3D, mogącej znaleźć zastosowanie u nas wszystkich, czyli zwykłych użytkowników domowych. Wciąż tworzone są kolejne modele takich drukarek, które można składać i częściowo wytwarzać sobie w domu. Docelowo – najnowocześniejsze modele miałyby samodzielnie się powielać, niestety poza elementami elektroniki oraz precyzyjnej mechaniki.


Początek XXI wieku był też początkiem prac nad wykorzystaniem technik przestrzennego drukowania w dziedzinie medycyny. Znane są obecnie liczne medyczne zastosowania wydruków 3D. Chociażby stworzenie wydruku serca małego pacjenta z dziurą w środku, które wymagało precyzyjnej operacji. Stworzony na drukarce 3D (z fotopolimeru) dokładny obraz tego serca umożliwił chirurgowi Josephowi Turekowi z Uniwersytetu Iowa prawidłowe wykonanie zabiegu na prawdziwym sercu dziecka.

Znamy też pierwszy w Polsce przypadek dokonania udanej rekonstrukcji znacznej części twarzy przez lekarzy z Centrum Onkologii w Gliwicach. Użyto w tej operacji wydruków przestrzennych, co wydatnie pomogło uratować życie pacjentowi.
Korzyści i zastosowania wydruków 3D to między innymi:

• pomoc lekarzom w przygotowaniu operacji poprzez drukowanie ludzkich narządów
• możliwość wydrukowania doskonale dopasowanych protez
• drukowanie wszczepianych części np. ubytków kości, stawów czy innych
• tworzenie gotowych przedmiotów np. z tworzyw sztucznych
• wykonywani elementów przedmiotów
• tworzenie przedmiotów z materiałów topliwych np. metalu, czekolady
• wykonywanie prototypów i innych doświadczalnych egzemplarzy

Istnieją jeszcze liczne ograniczenia, wynikające z własności materiałów, wielkości produktów, czasu wykonywania, sposobu mocowania, niezbędnych łączeń, zakresu temperatury i wielu innych czynników. Jednakże widać postęp i bardzo optymistyczne efekty stosowania technologii 3D.

W zakresie stosowanych materiałów pracuje się już nad możliwością druku 3D z grafenu.
Spośród innych materiałów pojawiają się różne kompozyty, np. plastiku i drewna czy plastiku i gipsu. Tworzy się też wydruki z żywic, gumy, metalu czy betonu.

Jedynym zagrożeniem, powstającym przy okazji rozwoju tej technologii, jest możliwość niekontrolowanej produkcji uzbrojenia tym sposobem.