- W przyszłości ta technologia pozwoli ludziom projektować i produkować wiele różnych produktów takich jak biżuteria lub AGD. W efekcie doczekamy się czasów, gdy produkcja masowa zostanie zastąpiona przez unikalny design tworzony przez konsumentów - zapowiada dr Liang Hao z brytyjskiego Uniwersytetu Exeter.
- To właśnie czyni druk 3D czymś wyjątkowym - że użytkownik może zaprojektować sobie produkty samemu. Za jakiś czas ta branża rozwinie się na tyle, żeby umożliwić klientom projektowanie i produkcję z wielu różnych materiałów, ale my zaczęliśmy od... czekolady.
Zespół naukowców z Exeter University Business School bada model biznesowy, który może wywrócić do góry nogami połowę współczesnego handlu detalicznego i przemysłu . Zamiast fabryk, centrów logistycznych, hurtowni i sklepów za produkcję wielu przedmiotów odpowiadać będzie drukarka przestrzenna stojąca w twoim domu, albo publiczny automat na chodniku.
Wygląda bowiem na to, że współcześnie prężnie się rozwijający handel internetowy jest co do swej istoty przestarzały i absurdalny. Zamawialiśmy ostatnio z żoną wózek dla córki ze sklepu internetowego w Zamościu. Producent z siedziby pod Częstochową przetransportował paczkę do Zamościa, a dopiero wówczas ruszyła ona do naszego mieszkania w Warszawie. Potem się okazało, że ktoś się pomylił i oś nie pasuje do kółek. Zdarza się, ale ile jeszcze benzyny spłonie w różnych samochodach, nim moja córka wsiądzie do nowego wózka? (Staramy się to ograniczyć, właśnie czekamy na nową oś.)
Handlowiec pełną gębą internetowy nie będzie wysyłał do klientów przedmiotów fizycznych, tylko wirtualne. Prawdziwy e-sprzedawca będzie miał do zaoferowania tylko projekty . W dodatku takie modularne, z których można sobie poskładać wymarzony wózek w wybranych kolorach i np. z fotką ulubionego miśka pasażerki. Producenta w tym łańcuchu nie będzie, a raczej - znajdzie się on na końcu. Producentem będzie konsument.
Nie ma jeszcze takich drukarek, które umożliwiają wydruk dziecięcego wózka (w dodatku - bezpiecznego, wytrzymałego i lekkiego). Ale czekoladkę w dowolnym kształcie wydrukować już potrafią.
- Można zrobić czekoladową wersję ulubionej zabawki dziecka, albo wydrukować twarz kolegi - możliwości są niewyczerpane i ogranicza je tylko nasza wyobraźnia - podkreśla dr Liang Hao. By do tego doprowadzić, jej zespół zmierzył się z wieloma trudnościami. Czekolada to specyficzna mieszanina, wrażliwa na temperaturę. Latem możemy to obserwować, gdy lekko tylko nagrzany tłuszcz tworzy siny nalot na najszlachetniejszych nawet pralinkach.
- Głównym problemem technicznym było stworzenie małej i zautomatyzowanej głowicy drukującej czekoladki, kontrolującego strumień i proces osadzania się masy czekoladowej w trakcie całego procesu drukowania w trójwymiarze - wyjaśnia dla magazynu Next dr Liang Hao. - Musieliśmy też zadbać o wymogi związane z bezpieczeństwem żywności, a dotyczące i sprzętu i samego procesu drukowania. To oznacza spore inwestycje w badania, interdyscyplinarnej wiedzy o materiałach, projektowaniu urządzeń i elektroniki.
Naukowcy musieli opracować odpowiednie procedury rozgrzewania i chłodzenia tego szczególnego "atramentu" w dyszach drukarki. Gdy już udało się skalibrować tempo wypływania tworzywa, badacze mogą się bawić do woli tym dość tanim, bezpiecznym i atrakcyjnym materiałem, który po spożyciu wprawia nas w stan zbliżony do zakochania.
Ale stany euforyczne są uzasadnione. Czekoladowa mini-fabryczka to początek nowej epoki w światowej gospodarce. Ileż zaoszczędzimy sobie i środowisku spalin i kosztów transportu!
- Czekoladowa drukarka to dla lokalnych producentów czekolady i małych sklepów szansa na zaangażowanie kreatywnych konsumentów. Można dzięki temu tworzyć lokalne, unikalne produkty, co obniża ślad węglowy i oznacza świeży produkt uzyskiwany na żądanie - podkreśla dr Liang Hao.
Dziś jeszcze taki sprzęt nie wkroczył w nasze życie bezpośrednio. Najbardziej popularne drukarki przestrzenne (i względnie niedrogie, choć zdecydowanie - nie na każdą kieszeń) wciąż służą "staremu" przemysłowi - od lat osiemdziesiątych ubiegłego stulecia ze sproszkowanej żywicy drukuje się laserowo modele i prototypy . Laser utwardza kolejne warstwy tworzywa, a czasem coś dodatkowo potem przedziurawi lub przytnie. Potem ta sama maszyna może natychmiast zabrać się za produkcję czegoś zupełnie innego - wystarczy zmienić program w komputerze.
Nim na półki trafi nowy model smartfona, w tajnych pomieszczeniach producenta pracownicy macają i testują kolejne wersje obudowy. Czy dobrze leży w dłoni? Czy mieści się w kieszeni? Czy efektownie wyślizguje się dziecku na podłogę? Nie udawajmy, że programy komputerowe same potrafią odpowiedzieć na takie pytania. Przedmiot trzeba wziąć do ręki, pokazać szefowi, wyrzucić do kosza i zrobić kolejną wersję. Kiedyś prototypy strugało się z drewna, teraz drukują je drukarki 3D.
Podobnie jak żywice, zachowuje się wiele tworzyw sztucznych, a także piasek (przetapiany na szkło). Można drukować ceramikę i elementy metalowe. Lekarze zaczęli już drukować zęby i kości. W tym miesiącu pierwsza pacjentka dostała sztuczną żuchwę z drukarki .
Tradycyjny przemysł wciąż niby ma się dobrze, bo masowa produkcja jest tania. I to się nie zmieni przez wiele lat - fabryczne maszyny tłoczące hurtem miliony identycznych części osiągnęły przez stulecia wysoką wydajność, a procesy technologiczne dopracowane do perfekcji gwarantują jakość wypuszczanych produktów. Wielki przemysł ma też tendencję do obniżania kosztów pracy, np. dzięki przenoszeniu produkcji do najbiedniejszych krajów. Konkurujące z nimi drukarki i zestawy specjalnych tonerów - długo jeszcze będą dość drogie. (Ale też bez przesady, bo idea jest dość prosta i można samemu zbudować urządzenie drukujące szklane przedmioty w piasku za pomocą promieni słonecznych.)
Misa wykonana za pomocą Solar Sinter fot. Markus Kayser
Plastikowego kija od szczotki drukować sobie nie będę, skoro do hipermarketu dotarł kontener takich kijów. Designerski kij od szczotki nie poprawi mi jakości życia.
Co innego, gdybym po przyzwoitej cenie uzyskał możliwość wydrukowania sobie zastawy stołowej. Dzięki kupionemu w sieci algorytmowi zadbam o wytrzymałość filiżanek. Ich kształt i wzory będę mógł wybrać z otwartego, darmowego katalogu i troszkę zmodyfikować, albo zaszaleję i zaprojektuję wszystko od zera.
Jeśli świat zaludni się konsumentami, którzy tak właśnie będą myśleć o przedmiotach codziennego użytku, drukarki 3D wyjdą poza nisze, w których już się zadomowiły. Bo przecież nie tylko sztuczne zęby i kości wymagają indywidualnego podejścia.
Na olbrzymie drukarki 3D czekają też... budowlańcy. Od kilku lat trwają zaawansowane prace nad robotami plującymi betonem , które mogą w jeden dzień postawić cały dom, z fantazyjnie falującymi ścianami i optymalnie rozmieszczonymi oknami. Kryzys na rynku nieruchomości w USA chyba trochę przystopował drukarkową rewolucję w budownictwie.
Zdaniem brytyjskich ekonomistów, o powodzeniu drukarek 3D zadecydują jednak nie olbrzymie wydruki z betonu, tylko... drobiazgi. To prezenty napędzą nową gałąź handlu w internecie . Prawdziwie internetowy handel będzie się koncentrował na modnych markowych projektach biżuterii, czekoladek, czy ceramiki, które można modyfikować i uzupełniać tak, by zestaw był jedyny w swoim rodzaju. Wirtualny zakup załadujemy do pamięci drukarki, by potem osobiście zapakować upominek i odręcznie wypisać bilecik.
Być może równie chętnie drukować będziemy elektronikę. Zwłaszcza, że w elektronice wiele rzeczy wciąż dzieje się w przyziemnych dwóch wymiarach. Na potrzeby tworzenia tanich sensorów, które naukowiec mógłby rozmieścić np. w badanym ekosystemie, inżynierowie opracowują nowe rodzaje specjalnego, przewodzącego atramentu. Dzięki temu, na papierze, tkaninie lub folii można wydrukować specjalny, zaprojektowany do określonych celów obwód, którzy może zawierać elektroniczne sensory i antenę do komunikowania się z komputerem badacza.
Projekty takich urządzeń zaczynają krążyć w sieci wśród naukowców i maniaków komputerowych, w ramach ruchu tzw. Open Hardware. Do wielu zadań warto użyć darmowego projektu i zbudować własną maszynę, zamiast kupować hiperwydajny sprzęt od wiodącego producenta. Procesory drukowane w sterylnych fabrykach z nanometrową dokładnością są rewelacyjne, ale nie ma sensu rozrzucać ich w dziesiątkach czujników na jakiejś podmokłej łące.
O wiele mądrzej będzie wydrukować na papierze prosty metalowy obwód w technologii z czasów naszego dzieciństwa, który wykona swoje zadanie, a potem ulegnie biodegradacji.
Takie urządzenia nie są dziś zabawkami dla profesorów z tłustymi grantami. Dzięki potanieniu technologii drukowania rozmaitych produktów, interesują się tym hobbyści, a nawet uczniowie - w ramach szkolnego projektu badawczego. Najmłodsi będą mogli na laurce wydrukować pozytywkę grającą ulubioną melodyjkę mamy.
Jakie są ograniczenia drukarek 3D? Jakich materiałów można będzie używać?
- To zależy od konkretnego przypadku. Teoretycznie większość materiałów nadaje się do drukowania, ale pojawia się pytanie, czy to praktyczne. Czy to się opłaca - wyjaśnia dr Liang Hao.
- Największe ograniczenia tej technologii to prędkość produkcji pojedynczego przedmiotu. Chociaż małe elementy można wydrukować w kilka minut, duże mogą powstawać całymi dniami - dodaje naukowiec. - To wynika z natury samego procesu, tworzenia przedmiotu warstwa po warstwie. Na potrzeby druku warto będzie tworzyć specjalne projekty, np. porowate struktury, dzięki którym oszczędzimy materiał i czas.
Projekty latających robotów, albo - no cóż - małych papierowych urządzeń podsłuchowych - krążą po internecie w poszukiwaniu kogoś z odpowiednią drukarką. A coraz więcej odpowiednich drukarek - na elektroniczny atrament, sproszkowaną żywicę, metalowe opiłki lub gorzką czekoladę - podłącza się do sieci i wypatruje inspiracji...
