Talán azért nehéz megfogni a gyors prototípusgyártások közé tartozó 3D-s nyomtatás lényegét, mert a 2D-s, lapra nyomtatós, tintás „társához” próbáljuk hasonlítani, esetleg abból származtatni. Ha azonban inkább a hagyományos megmunkálási eljárások felől közelítjük meg a témát (mint a marás vagy az esztergálás), amelyek leválasztó alakadással alakítják ki a kívánt alkatrészeket, akkor ezekkel szemben el tudjuk helyezni, hiszen additív, felépítő módon hozza létre a kívánt formát.
A nyomtatás előtt azonban szükségünk van egy „tervrajzra”. Ezeket a terveket általában egy CAD programmal szokták megszerkeszteni. A 3D-s nyomtatók legtöbb esetben az STL formátumú fájlokat képesek olvasni, melyek sajátossága, hogy a térbeli testek felületét szétbontja háromszögekre. Minél kisebbek ezek a háromszögek, annál pontosabb lesz a végeredmény. Amint megszerkesztettük a tervünket, jöhet a nyomtatás.
A 3D-s nyomtatás során többcsatornás nyomtatófej rakja le a folyékony ragasztó vegyületet a por építőanyag ágy felső rétegére. Általában műanyagból készülnek a darabok, de alkalmaznak papír, fém és kerámia alapú nyomtatást is, sőt, ezen a téren rohamos fejlődésnek lehetünk szemtanúi. A por részecskéi összeragadnak a ragasztó által borított területeken, majd egy réteg elkészülése után a dugattyú lesüllyed egy réteg vastagságának megfelelő magassággal. Porellátó rendszer hengere mindig felfelé mozdul, hogy biztosítsa a port a rendszernek, a henger pedig szétteríti és tömöríti a port az építőtér tetején. A folyamat addig ismétlődik, amíg az egész darab elkészül a porágyban. A darabot elkészülte után óvatosan kiemelik, megtisztítják a fölösleges portól. Az elkészült darabok többnyire porózusak és rendkívül törékenyek, ezért a legtöbb esetben szükség van valamilyen utókezelő anyaggal való átitatásra.
Fontos, hogy nincs szükség előgyártmányra, valamint bármilyen bonyolult geometriájú és összetettségű darabok elkészíthetők vele, miközben nincs szükség gépbeállításra, szerszámozásra, szerelésre. A pontosság, a felületminőség azonban sok esetben nem éri el a hagyományos megmunkálási eljárásokkal létrehozott alkatrészekét, a felhasználható anyagok pedig korlátozottak, és az alkalmazott eljárástól is függenek.
Az átlagember által elérhető projektek is léteznek, mint a Fab@Home, az Ultimaker, a RepRap vagy a 3Doodler. Utóbbi talán a legmegfelelőbb választás, ha meg szeretnénk tapasztalni a technológiát, és a pénztárcánkat is szeretnénk megkímélni, hiszen gyakorlatilag egy teljesen átlagos tollnak tűnik ránézésre, azzal az aprócska különbséggel, hogy a 3Doodler-rel nem csupán egy papírlap kétdimenziós síkján tudunk alkotni, hanem a harmadik irányba is képes anyaggal feltölteni a teret.
A technológia ugrásszerű fejlődését mi sem bizonyítja jobban, minthogy 2016-ban egy komplett kereskedelmi ingatlan készült el általa. A 6 méter magas, 36,57 méter hosszú és 12,19 méter széles épülethez mindössze egyetlen 3D-nyomtatót használtak. Az építőelemek hamar elkészültek, mindössze 17 napig tartott a nyomtatás. Az építkezés a belső tér berendezésével együtt három hónapig tartott, és az új megoldásnak köszönhetően feleannyi építőmunkásra volt szükség, mint a hagyományos munkálatoknál.
A Mars Society legújabb kezdeményezése egy egymillió lélekszámú marsi városállam megtervezése különböző feltételek mentén. A pályázatban az önellátás minden lehetőségét maximálisan kihasználó városra kíváncsiak, amely minimális behozatalra szorul a Földről; mivel az ott megszokott szükségletek kielégítéséhez jóval több mint egymillió ember munkájára lenne szükség. Egy ilyen rendszer létrehozásához elengedhetetlen lesz a 3D nyomtatás és az egyéb modern eljárások. Úgy vélik, hogy a robotok és a mesterséges intelligencia használata szintén kiemelten fontos lehet a hatékony működés érdekében.
A jövőben tehát további innovációk várhatóak a témában, az orvoslásban például az erek előállítása után a szív nyomtatását tűzték ki célul. Mint ahogy az ember történelme során lenni szokott, az eredetileg csak laboratóriumokban, vagy a hadiiparban használt technológiák előbb-utóbb megjelennek a tömeggyártásban, az emberek mindennapi életében, úgy valószínűleg a 3D-s nyomtatásra is ez az út vár.
Smolnicki Szilárd
Fotók: internet
