Otázka, zda lze tisknout zlato a pokud ano, tak jak, se poměrně často objevuje v komunitě lidí, kteří se zabývají domácím 3D tiskem. Odpověď je kladná a zvlášť ve šperkařství má 3D tisk určitě co nabídnout. Nicméně zlatý šperk si doma rozhodně jen tak nevytisknete.

Když se laik zamyslí nad tím, jak by tiskl něco ze zlata, nejčastěji je fixován osobní zkušeností s levnou FFF 3D tiskárnou, a tak se tuto představu snaží napasovat mezi cívku filamentu a tiskovou podložku své rytmicky bzučící mašinky. Teorie to není špatná – tiskové struny s příměsí kovového prášku nejsou nic zvláštního a například za kilogram kompozitního materiálu PLA s 80% příměsí mědi zaplatíte jen něco kolem dvou tisíc korun.

Ohebný náramek vyrobený 3D tiskem z 18karátového zlata. Foto: Stefan Baumann

Vytvořit tiskovou strunu s obsahem zlata technicky možné je a tisknout z něj také (bod tání zlata je mimochodem ještě nižší než u mědi). V pojetí 3D tisku metodou FDM/FFF by to však bylo extrémně neekonomické, zvážíme-li, kolik odpadu při této metodě vzniká. Navíc, cena kilogramové cívky by činila víc než 1 milion korun (pokud vycházíme z aktuální tržní ceny surového zlata a jeho jen částečného zastoupení v tiskovém materiálu). Jako vtipu se tohoto tématu ostatně na apríla v roce 2019 chopil tajwanský výrobce 3D tiskáren XYZprinting, když v reklamě na YouTube představil fiktivní filament z 24karátového zlata.

Tedy ne, tudy cesta ke 3D tisku ze skutečného zlata nevede a majitelé hobby 3D tiskáren mají na výběr pouze dvě volby – tisknout z PLA, které jen jako zlaté vypadá (případně svoje výtisky dodatečně „pozlatit“ alkoholovou metalickou barvou), nebo se obrátit na klenotníka. A tady už se dostáváme k tomu, jak skutečné zlato doopravdy tisknout lze.

3D tisk zlata metodou SLM

Ze zlata je možné tisknout technologií SLM nebo DMLS, tedy laserovým tavením kovového prášku, které se dnes už běžně používá třeba pro 3D tisk z různých ocelí nebo těžce obrobitelných slitin. Tisková data jsou v obvyklém formátu STL a soubor se připraví k tisku v příslušném softwaru (výška vrstvy bývá 20 až 100 mikrometrů).

Softwarová příprava dat pro 3D tisk zlatého prstenu. Foto: Progol3D

Samotný tisk pak probíhá v tiskové komoře se striktně kontrolovaným prostředím v inertním plynu (tím může být například argon nebo dusík) s cílem potlačit přítomnost kyslíku na možné minimum. Práškový materiál je v tenkých vrstvách v průřezu výrobku spékán působením paprsku vláknového laseru s vysokou energií o stovkách wattů, pod kterým se prášek zcela roztaví.

Takto je možné tisknout z různých drahých kovů, respektive ušlechtilých slitin – od žlutého, růžového či bílého zlata přes platinu po čistý titan. Znalce přitom jistě zaujme, že takto tištěné slitiny mají až 40× menší zrno než odlitky, takže se lépe leští a dále zušlechťují. Mechanické vlastnosti těchto drobných kovových výtisků vykazují proti srovnatelným odlitkům také mírně větší tvrdost, vyšší pevnost v tahu a nižší průtažnost.

Odstraňování nezpevněného zlatého prášku v okolí výrobku po skončení tiskové úlohy. Foto: L. T. Dean/Epressive Arts Production

Metalografické zkoušky ukazují, že tištěné prvky mohou mít oproti odlitkům nepatrně nižší poréznost a vyšší hustotu (99,9 % versus 99,99 % ve prospěch 3D tisku). Přesnost šperků tištěných z prášků metodou SLM je mírně lepší než při odlévání – v osách X/Y je možné tisknout detaily od cca 0,15 mm a větší, v ose Z je hodnota o řád lepší.

Zlatníci, kteří používají pro výrobu šperků SLM technologii, si pochvalují také vyváženou drsnost povrchu výrobku, díky níž vzniká v důsledku leštění méně odpadu, což se u velmi drahých slitin samozřejmě počítá.

Výtisk ze zlata je po vyrobení přivařen k tiskové platformě – všechny podpěry je potřeba ručně odstranit.  

V souvislosti s odpadem je ale potřeba zmínit, že při 3D tisku drobných objektů z práškových kovů je nutné tisknout taktéž podpěry. Naštěstí lze tento materiál znovu roztavit a použít například pro odlitky. Recyklovatelný je též nezpevněný prášek, jehož opětovné využití v maximální možné míře je u materiálu, jehož jeden kilogram může stát řádově miliony korun, velmi žádoucí.

Vytavitelný voskový model

3D tisk metodou SLM dosud ve výrobě klenotů není příliš rozšířený, snad za to mohou vysoké pořizovací náklady na zařízení i nutnost pracovat s velkým objemem materiálu nad rámec toho, kolik se ho nakonec v tiskové úloze upotřebí pro samotné výrobky. Mnohem častěji se v této sféře setkáme se 3D tiskem voskových modelů, jež vznikají na principu stereolitografie a poslouží jako součást tradičního slévárenského procesu lití na vytavitelný model. Zaměříme se na něj v některém z dalších článků.

Foto v úvodu článku: Cooksongold, Bathsheba Grossman