Prosazování 3D tisku v průmyslu není lehký úkol. Navzdory veškerému úsilí a desítkám let prokazatelných výsledků dosud o technologiích aditivní výroby koluje spousta mylných předsudků. Ukažme si na ně.

Když přijde řeč na 3D tisk, setkáváme se často se dvěma protipóly nepochopení. Buď je vnímán jako technologie všehoschopná, nebo naopak neschopná – v obou případech bývá důvodem takových postojů neznalost reality, podpořená pokřiveným mediálním obrazem a nízkým zájmem o objevování nových věcí nad rámec toho, co už se člověk naučil a co používá v každodenní práci.

Jsou profese, ve kterých už je situace lepší (letectví, medicína, průmyslový design) a kde méně či více horší (klasické strojírenství, slévárenství apod.). Faktem je, že aditivní výroba nabízí vynikající podmínky pro experimentování při velmi rychlé výrobě prototypů a že se v posledních letech úspěšně prosazuje i v produkci některých typů koncových výrobků a dokonce i v beznástrojové malosériové výrobě objektů, u kterých dává smysl.

Mezi strojaři a obráběči doposud převažují ke 3D tisku spíš ty rezervované postoje, technologie 3D tisku je nesmyslně považována za konkurenci CNC strojů a snahy o diskusi zde často nabírají charakter emotivní namísto věcného. Možná i proto se evropská asociace dodavatelů strojírenských technologií CECIMO rozhodla vydat několikastránkový dokument, ve kterém pro strojaře vyvrací několik nejrozšířenějších mylných představ. Zde je uvádíme s vlastním redakčním komentářem.

Aditivní výroba nahradí konvenční výrobu

Realita: Aditivní výroba nemá ambice nahrazovat zavedené strojírenské technologie, ale doplnit je a rozšířit výrobní možnosti o způsoby, na něž konvenční techniky nestačí. Obzvláště se dosud aditivní výroba osvědčila mj. u komplexních dílů, jejichž výroba je náročná na čas; pro vytváření nových materiálových struktur, jež umožňují dosahovat lepších mechanických nebo antikorozních vlastností; při snižování spotřeby materiálu během vývoje výrobků; pro díly se složitou – například topologicky optimalizovanou – geometrií, které konvenčními způsobem vyrobit nelze; pro výrobu komponent s obtížně obrobitelných nebo neobrobitelných materiálů, jako jsou třeba kovové superslitiny.

Spalovací komora od německé firmy Hyperganics dosahuje mimořádných technických parametrů díky komplikované struktuře vnitřních kanálků v jejím plášti, které byly navrženy počítačovým algoritmem. Foto: Hyperganics

3D tiskárny zvládnou vyrábět jen malé věci

Realita: Aditivní výroba dokáže pomáhat při produkci velmi rozměrných dílů, včetně takových, jako jsou například prvky pro křídla letadel. V běžných podmínkách jejich výroba obnáší použití velkých nástrojů, složité nastavování a problematickou logistiku. 3D tisk zde dokáže ušetřit výrobní náklady, snížit spotřebu materiálu a zkracuje dodací lhůty, navíc je schopen zdokonalit vlastnosti takových dílů nebo je odlehčit díky specifickým tvarům či vnitřním strukturám. 3D tisk velmi rozměrných objektů je ale poměrně novou technikou, která zatím naráží na vyšší pořizovací náklady a omezený rozsah osvědčených využití. Prosazuje se proto hlavně v podobě řešení na míru daným aplikacím, například v loďařství, letectví nebo stavebnictví.

6,5 metru dlouhá forma pro výrobu lopatky helikoptéry Bell vytištěná za 75 hodin z ABS ušetřila firmě Ingersoll měsíce času proti běžnému způsobu, kdy by se použila klasická obráběná forma z hliníku. Foto: Ingersoll

Vyrobit 3D tiskem lze cokoliv

Realita: Cokoliv rozhodně vytisknout nelze. Faktem je, že si 3D tisk snadno poradí s jakkoliv komplikovanými tvary, ovšem podstatné vlastnosti výrobků nespočívají jen v jejich tvarové složitosti. Mezi „vytisknout“ a „cokoliv“ je vždy potřeba zvažovat následující faktory: kolik to bude nakonec stát; zda a proč bych to měl vlastně tisknout; dostupnost digitálních dat pro 3D tisk; možnost 3D tisku požadovaného materiálu a jeho cena; schopnost poradit si nejen se 3D tiskem, ale také s jeho dodatečným opracováním; konkrétní požadavky na povrchovou kvalitu v místech, kam se nelze dostat při dodatečném opracování. Ale i když 3D tisk nedokáže „cokoliv“, může pomoci vyrábět něco, co bez něj dosud nešlo. Pomáhá například konsolidovat množství dílů v sestavách, redukuje potřebu výroby nástrojů, snižuje potenciál vzniku chyb ve výrobě, omezuje rozsah skladových zásob, vede k úsporám v mnoha podobách a přináší zcela nové obchodní příležitosti.

Meta-materiál z karbonu, schopný vstřebat energii nadzvukové střely, vytištěný metodou fotonové litografie (mikroskopický snímek). Foto: MIT/Caltech/ETH Zurich

Rozvoj 3D tisku ohrožuje ochranu duševního vlastnictví

Realita: Nikdo zatím nedokázal, že by se v důsledku rozmachu aditivní výroby zvyšovala míra zneužívání práv na duševní vlastnictví například kopírováním existujících produktů. Takové představy se začaly objevovat zhruba před deseti lety, v době obrovské vlny zájmu o domácí 3D tisk a 3D skenování (který rychle pominul, když uživatelé zjistili, že něco vytisknout není tak snadné, jako ohřát si oběd v mikrovlnce). Současný trh vypadá jinak – domácí 3D tiskárny se těší zájmu mnoha kutilů, ale nikdy se neprosadily mezi běžnými spotřebiteli a jejich primární role spočívá v průmyslovém a komerčním využití. Evropská komise v roce 2020 vydala dokument s názvem „Dopady rozmachu průmyslového 3D tisku na duševní vlastnictví“, ve kterém dospěla k závěru, že jen určité oblasti vyžadují zvýšenou pozornost, například ochrana dat uložených v CAD souborech. I s takovými problémy se však trh umí vypořádat a technologie nám dovoluje omezit nakládání s daty pro 3D tisk určitého objektu.

Pět metrů vysoká socha Michelangelova Davida byla vyrobena pro italský pavilon na EXPO 2020 v Dubaji. 550 kg vážící gigant (přesto 10× lehčí než originál ve Florencii) byl vytištěn za pouhých 160 hodin ze 14 kusů na fotopolymerické 3D tiskárně Massivit Dimengel. Foto: Massimo Sestini

Na závěr si CECIMO všímá příspěvku aditivní výroby k ekologičtější výrobě, a to v několika směrech:

  • Výroba na zakázku: Snižuje celkovou spotřebu energie a tvorbu odpadu, omezuje nutnost vyrábět na sklad produkty, které možná ani nenajdou využití než stihnou zastarat.
  • Recyklace: vyšší efektivita při recyklaci materiálů během výrobního procesu i ze samotných výrobků, nižší tvorba odpadu díky redukci položek v sestavách.
  • Opravy a předělávky: rychlejší nápravné procesy s menším množstvím odpadu, prodlužování životnosti produktů díky možnosti je snáze opravit.
  • Přehodnocení procesů: jednodušší dodavatelské řetězce díky menším počtům dílů v sestavách, rychlejší cesta od návrhu k výrobku.
  • Redesign dílů i celých výrobků: větší volnost pro designéry a možnost vytvářet optimalizované geometrie pro dosažení daných požadavků, výrobky s lepšími funkcemi a delší výdrží.