Bryła z drukarki

Wiadomo że oprogramowanie CAD (Computer Aided Design) potrafi kreować i przetwarzać na ekranie także obiekty trójwymiarowe. Mimo to nawet dzisiaj standardem dokumentacyjnym pozostają rysunki (wydruki) dwuwymiarowe. Niezależnie od regulacji formalnych dane przekazane do modułu CAM (Computer Aided Manufacturing) mogą być przekształcone na kod sterujący obrabiarką NC. Dostępna jest cała paleta takiego oprogramowania, od prostych zestawów, aż po złożone systemy high-end (np. CATIA) korzystające z własnego jądra modelowania.

Dysponując bryłowym modelem projektowanego obiektu, powstałym w procesie modelowania powierzchniowego bądź przekształceń Boole'owskich brył wyjściowych (np. sumy czy iloczyny kul, stożków itp.), możemy skorzystać z urządzeń RP (Rapid Prototyping) wytwarzających fizyczny obiekt 3D technologią warstwową (przyrostową). Jedną z dostępnych technologii jest stereolitografia (SL) polegająca na utwardzaniu ciekłej żywicy epoksydowej za pomocą lasera. Również przy użyciu lasera są tworzone kolejne warstwy obiektu w technice LC (Laser Cladding), tu jednak materiałem wyjściowym jest sproszkowany metal.

Trójwymiarowy przedmiot może też powstać z papieru (LOM - Laminated Object Manufacturing). Oczywiście, również tutaj dzieje się to przyrostowo - kolejne warstwy papieru są ze sobą sklejane, reszty dokonuje sterowany numerycznie wycinak. Z "biurkową" informatyką najbardziej kojarzą się metody IJP (Ink Jet Printing) i 3DP (3D Printing). Pierwsza z nich polega na wystrzeliwaniu drobinek cieczy plastycznej za pomocą dysz piezoelektrycznych. W drugiej, głowica dozująca klej powoduje łączenie się warstw sproszkowanego materiału bazowego.

Warstwowe domy

Precyzja nanoszenia warstw o grubości nie przekraczającej 30 mikronów w połączeniu z odpowiednio złożoną geometrią wewnętrzną obiektów daje perspektywę szerokich zastosowań medycznych czy przemysłowych (już teraz nad takimi rozwiązaniami pracuje się w laboratoriach badawczych). Korzystając z metod 3DP, już dziś można wytwarzać bardzo złożone obiekty, tyle że w wersjach monomateriałowych. Tymczasem otaczają nas przedmioty wykonane z różnych surowców.

Kolejnym krokiem w rozwoju 3DP byłoby zatem zastosowanie na szeroką skalę "drukarek" 3D operujących dyszami napylającymi jednocześnie różne substancje. W ten sposób powstawałyby np. zegarki o niespotykanej szczelności i niezawodności, wykonywane en bloc w jednym kawałku. Zegarek taki byłby rzecz jasna nie do podrobienia. Jego wewnątrz naniesionych cech, np. identyfikujących właściciela, nie dałoby się zmienić, gdyż każda próba otwarcia "warstwowego" czasomierza równałaby się jego zniszczeniu. Oczywiście, tak wytwarzany przedmiot nie nadawałby się też do naprawy. Któż by się tym jednak przejmował przy niskich kosztach wytwarzania w elastycznej produkcji supermasowej FSM (Flexible Super Mass production). W końcu i dzisiaj nikt nie bawi się w reperowanie elektronicznych układów scalonych.

Być może zwiększenie skali produkcji mogłoby także dotyczyć wymiarów produkowanych obiektów. W budownictwie z powodzeniem stosuje się technologię montowania budynków z gotowych elementów. Tak konstruowany dom jednorodzinny dosłownie rośnie w oczach, w ciągu godzin. Wyobraźmy sobie, że jego ściany są już wytapetowane, zaś wewnątrz nich znajdują się stosowne instalacje. Trzeba to tylko razem połączyć. A gdyby tak zamiast montażu zastosować techniki przyrostowe? Odpowiednie urządzenie precyzyjnie napylałoby kolejne warstwy budynku wprost na fundamenty. Fantazja? Oprogramowanie już mamy, teraz potrzeba nam tylko trochę większych drukarek.