• Lúčna 1011/4 Bytča 014 01
  • info@bticonstruct.sk
  • Po-Pia 7:30- 16:30

3D tlač a jej funkcia v konštrukčnej sfére

 

S technologickým pokrokom sa v dnešnej dobe okrem iného zásadne mení aj spôsob výroby rôznych produktov či objektov. Zaužívané metódy sú stále viac dopĺňané a dokonca nahradzované technológiou 3D tlače, ktorá každým rokom prináša nové výsledky a prekonáva očakávania, ktoré sa nám ešte nedávno zdali nereálne. Predstavte si napríklad, že si svoju domácnosť chcete skrášliť novou vázou, stolom či dokonca záhradnou lavičkou, no namiesto návštevy obchodu si danú vec pomocou 3D tlačiarne vyrobíte sami doma. Na akom princípe teda táto technológia funguje?

 

Aditívna výroba a zaužívané materiály

 

3D tlač je súčasťou výrobných procesov, ktorý sa označujú ako „aditívna výroba“. Táto výroba funguje na procese nanášania viacerých vrstiev materiálu, z ktorých na konci vznikne finálny produkt. Pomocou tejto techniky môžu napríklad výrobcovia a konštruktéri rýchlo zhotovovať komplexné časti do strojov, áut či lietadiel, a to len za zlomok bežnej ceny, ktorú by museli zaplatiť za výrobu klasickými postupmi ako vyrezávanie, kovanie či lisovanie. Vskutku užitočnou a značne využívanou sa 3D tlač stále viac stáva nielen v industriálnej a konštrukčnej sfére, ale aj v medicíne, dentálnej starostlivosti, odevnom, potravinárskom, farmaceutickom priemysle, alebo dokonca pri realizácii kozmických programov.

 

 

 

Aditívna výroba si od svojich počiatkov v osemdesiatych rokoch minulého storočia však už prešla mnohými zmenami a v súčasnosti existuje viacero odlišných princípov, na ktorých je trojrozmerná tlač založená. Na vytlačenie rôznych objektov v domácnosti mnohým ľuďom stačí jednoduchšia tlačiareň a software, pomocou ktorého sa vytvára takzvaný „computergenerated design“ (CAD), teda digitálny návrh daného predmetu. Počítačový model sa taktiež však dá vytvoriť 3D skenovaním, alebo stiahnutím už hotového návrhu z rôznych webov. Tento návrh následne putuje priamo do tlačiarne, ktorá ho spracuje a automaticky začne s tavením a postupným nanášaním vrstiev daného materiálu.

 

Najčastejšími materiálmi pri trojrozmernej tlači sú plasty. Pre tlač menších objektov je napríklad najčastejšie používaný ABS plast, s ktorým sa pracuje najjednoduchšie. Na výrobu väčších objektov sa už však používa PLA plast, ktorý je navyše biologicky rozložiteľný. Okrem plastov sa však pracuje aj so sadrovým kompozitom, ktorý je však dosť krehký, voskom, živicou, papierom a rôznymi kovmi. Kovové materiály sú však prirodzene drahšie, a tak sa používajú viac vo väčších podnikoch ako v domácnostiach. Netypické materiály taktiež zahŕňajú potraviny ako čokoláda či mäso, cukry, proteíny, a v prípade tlače biologického tkaniva dokonca aj ľudské bunky.

 

 

 

3D tlač v konštrukčnom odvetví

 

Technológie trojrozmernej tlače začali do konštrukčnej sféry vo väčšej miere prenikať až ku koncu deväťdesiatych rokov a v 21. storočí. Za posledných desať rokov tímy inžinierov v mnohých firmách stále viac skúšajú experimentovať s tlačením rôznych častí budov alebo celých domov. Takáto tlač si však už vyžaduje takzvané „super-sized“, teda nadmerne veľké 3D tlačiarne, ktoré môžu mať rôzne tvary a vlastnosti a každým rokom ich vývoj postupuje vpred. Tieto tlačiarne využívajú špeciálny betón a kompozitné materiály, ktoré sú samonosné a omnoho silnejšie než klasický betón. To architektom otvára iné možnosti, z ktorých je podstatné spomenúť najmä jednoduchšie vytváranie oblúkov a kriviek. Je totiž známe, že pravouhlé tvary patria medzi najslabšie stavebné formy, zatiaľ čo vytlačením stavby bez akýchkoľvek priamych hrán vzniká najpevnejší štrukturálny tvar pri použití minimálneho množstva materiálu.

 

Nižšia spotreba materiálu a zároveň aj pracovnej sily robia teda z 3D budovania omnoho lacnejšiu metódu konštruovania. Napriek tomu, že táto technológia dnes ešte nepatrí ku komerčným a zaužívaným postupom, v budúcnosti by tlač domov a príbytkov mohla vo veľkej miere poslúžiť ako lacná alternatíva pre milióny ľudí v rozvojových krajinách. Výstavba takýchto domov je taktiež ovládaná výhradne počítačom, ktorý je napojený priamo na tlačiareň, čím sú tieto budovy postavené bez zásahu človeka, a tým pádom aj precíznejšie. Ďalšou veľkou výhodou je aj to, že isté typy 3D tlačiarní je možné dopraviť aj do neprístupných oblastí, kde by sa tradičné stroje a metódy dali využiť len veľmi náročne. To by pomohlo najmä ľuďom v odľahlých krajoch, kde často vládne chudoba a nedostatok viacerých zdrojov.

 

 

 

Využívanie trojrozmernej tlače v stavebnom odvetví má taktiež veľký potenciál, čo sa týka ekologických procesov, keďže sa pri tom stále viac využívajú nové prírodné materiály a znižuje sa produkcia odpadu. Ako sme si tiež spomenuli vyššie, inštalácia a nastavenie nad-rozmernej 3D tlačiarne si vyžaduje iba minimálne úsilie, čím sa znižujú náklady na pracovnú silu. Výhodou sa v neposlednom rade stáva tiež časová nenáročnosť. V roku 2013 boli tieto tlačiarne schopné vytlačiť asi dva metre materiálu približne za hodinu, čím bol priemerný dom postavený asi za týždeň. K roku 2016 však viaceré firmy pokročili a dnes sú už inžinieri schopní pomocou 3D tlačiarne postaviť menší obytný dom za 24 hodín, čo je oproti tradičným stavebným metódam obrovský rozdiel.

 

Významné projekty

 Keďže sa trojrozmerná tlač neustále vylepšuje a projektanti často s touto technológiou experimentujú, mnohé firmy sa rok čo rok doslova pretekajú v tom, ktorá z nich navrhne a skonštruuje zaujímavejšiu stavbu. Jeden z najznámejších projektov posledných rokov mala na svedomí čínska firma WinSun, ktorej sa okrem iného podarilo postaviť 10 menších domov za neuveriteľných 24 hodín, k čomu ešte neskôr pribudla kancelárska budova. Na stavbe toľkých domov by sa pritom za bežných podmienok muselo zúčastniť mnoho robotníkov, avšak tí boli nahradení jednou 3D tlačiarňou. Každý takýto dom pritom vyšiel približne na 5000 dolárov, čo predstavuje prijateľnú sumu. Odborníci z WinSun vyhlásili, že pri využívaní 3D technológií redukujú produkciu odpadu o 30 až 60 percent, pričom časová záťaž taktiež klesá o 50 až 70 percent.

 

 

 

Za čínskymi inžiniermi však nezaostávali ani holandskí experti, ktorí už v roku 2014 položili základy prvého domu vytlačeného 3D technológiou v Amsterdame. Tento projekt v podobe jednoduchého provizórneho domu bol vytlačený postupných pridávaním izieb pomocou nad-rozmernej tlačiarne Kamer Maker. Jedná sa však o trojročný výskumný projekt, počas ktorého chcela skupina partnerov z rôznych krajín skúmať viaceré možnosti, čo sa týka stavania budov 3D tlačou. Výsledkom je teda výstava, výskumná plocha a stavenisko, ktoré sú dodnes dostupné aj verejnosti. Návštevníci sa okrem tradičnej prehliadky domu môžu oboznámiť s technológiou stavby, inštaláciou komponentov a návrhovým softwarom.

 

 

 

Moderné technológie však samozrejme nesmú chýbať ani odborníkom z NASA, ktorí už nejakú dobu plánujú budovať aj vo vesmíre, a to aj pomocou 3D tlače. NASA totiž plánuje postaviť vesmírnu základňu na povrchu Mesiaca, pričom pri konštrukcii chce využiť materiály nachádzajúce sa na jeho povrchu. Vytlačenie menších komponentov na vesmírnej stanici už prinieslo úspech, čím sa preukázalo, že trojrozmerná tlač je vo vesmíre aj za sťažených podmienok možná. Tieto technológie sú však ešte aj na Zemi zatiaľ vo vývinovom štádiu, a tak si zrejme na významnejšie vesmírne projekty ešte chvíľu počkáme. Firmy a experti na 3D tlač nám však neustále dokazujú, že nastáva nová éra alternatívnych metód konštruovania, ktoré majú mnoho výhod. Je totiž možné, že v blízkej budúcnosti sa mrakodrapy či dokonca celé mestá nebudú stavať, ale tlačiť.

 

 

© 2016 BTI s.r.o. All Rights Reserved. Designed By WarpTheme

Please publish modules in offcanvas position.