Druk 3D – Rzemieślnictwo przyszłości?

Co wspólnego mają ze sobą: buty do biegania, domowa mini szklarnia, tytanowy implant, mięso z probówki i budynek jednorodzinny? Zaskakująco wiele. Każdą z tych rzeczy można już wydrukować.

Żyjemy w czasach spełniających się scenariuszy science-fiction. Planujemy kolonizację Marsa. Nie dziwi nas sztuczna inteligencja w telefonie. Chmura kojarzy się z czymś zgoła innym niż skupisko pary wodnej w atmosferze ziemskiej. Wkrótce samochody zastąpią te elektryczne, niepotrzebujące kierowcy a z większości zadań wyręczą nas roboty. Nowoczesny przemysł, aby się rozwijać, potrzebuje designu i designerów. Design to meta-dyscyplina ściśle i nierozerwalnie związana z rozwojem technologii. Potrzebni są projektanci nie tylko produktów i urządzeń ale także samych procesów spełniających nowe potrzeby ludzkości. Nowe technologie są również czymś, co się projektuje.

Rozwijana bardzo dynamicznie w ostatnich latach technologia druku 3D otworzyła przed projektowaniem zupełnie nowe i niemal nieograniczone możliwości. Medycyna, architektura, robotyka, inżynieria, przemysł motoryzacyjny i lotniczy, edukacja to dziedziny, w których technologia ta jest już wykorzystywana.

Obserwatorzy trendów wskazują na fakt, że druk 3D rewolucjonizuje także znaczenie i sposób postrzegania designu. Sprawia, że dziś każdy z nas może stać się projektantem potrzebnych mu przedmiotów a wyprodukowanie ich w pojedynczych egzemplarzach nie stanowi już problemu.

fot.: zortrax.pl

Polski design w 3D

Na niedawno otwartej przez Muzeum Narodowe w Warszawie, stałej ekspozycji Galerii Wzornictwa Przemysłowego, jako osiągnięcie współczesnego polskiego designu zaprezentowana została m. in. drukarka Zortax M200 polskiej firmy Zortax.

Rodzime media śledzą karierę tej prężnej firmy z Olsztyna, która w ciągu ostatnich kilku lat osiągnęła globalny sukces, podbijając zagraniczne rynki. Na swój pierwszy, flagowy produkt – drukarkę Zortrax M200 jej twórcy pozyskali w 2011 roku środki za pomocą crowdfundingu (na platformie Kickstarter). W tym roku szykują emisję akcji spółki na GPW. Najnowsze urządzenie producenta to Zortax M300, które ma jedno z największych pól roboczych na rynku drukarek desktopowych. Marka otrzymała wiele wyróżnień w kraju i za granicą m. in. godło Teraz Polska czy Nagrodę Gospodarczą Prezydenta RP Start-up_PL (za to Prezydent otrzymał od Zortrax pokaźnych rozmiarów, szczegółową makietę Pałacu Prezydenckiego).

UAU project to studio projektowe z Warszawy, które od kilku lat z sukcesem eksperymentuje w obszarze własnej, krótkoseryjnej produkcji za pomocą drukarki 3D. Justyna Fałdzińska i Miłosz Dąbrowski, laureaci m. in. dwóch wyróżnień Must Have (jednego za projekt domowej miniszklarenki GROWW) skupiają się obecnie na projektowaniu drobnych przedmiotów użytkowych z myślą o klientach indywidualnych i promowaniu domowego wytwarzania opartego na druku 3D. Ich zdaniem technologia trójwymiarowego druku to najlepszy sposób na uczynienie dobrego designu bardziej dostępnym. Ich projekty są ekologiczne, minimalistyczne, praktyczne i zabawne. Geometryczne kształty w apetycznych, pastelowych kolorach przywodzą na myśl dziecięce zabawki albo słodycze (mnie kojarzą się także z fantastycznymi projektami Jamiego Hayona). Formy te nie są jednak infantylne. Są wyrazem idei, że design może i powinien być dobrą zabawą, w którą zaangażowany jest także odbiorca.

Druk 3D trafia pod strzechy

Jak pokazują losy innych wynalazków, rozwijanie technologii mającej tak uniwersalne i wszechstronne zastosowanie, zawsze zmierza w kierunku demokratyzacji. W początkowym etapie przeszkodę na drodze do konsumenta stanowią pieniądze i łatwość obsługi. Wysokie koszty produkcji przekładające się na wysoką cenę oraz poziom skomplikowania urządzenia sprawiają, że jest ono dostępne tylko dla wybranych. Ten etap mamy, jak się zdaje za sobą. Niskoseryjna produkcja unikalnych, spersonalizowanych przedmiotów za pomocą drukarek 3D staje się faktem.

Jak dowiadujemy się od specjalistów, w ciągu ostatniego roku nastąpił duży wzrost zainteresowania drukarkami 3D ze strony indywidualnych użytkowników, którzy dzięki niskiej cenie (kilkuset zł) zakupili, głównie chińskie urządzenia, do użytku domowego. Zatem wiele osób, także w Polsce stało się posiadaczami, może ubogiej w funkcje i nie najwyższej jakości, ale jednak „trójwymiarowej” drukarki.

Czy w końcu niemal każdy z nas zapragnie mieć w domu lub biurze własną drukarkę 3D? Czy wykonamy tą metodą drobne naprawy, odzyskamy zagubiony klocek, oderwany element narciarskiego kasku (przykład wzięty z życia), wydrukujemy uchwyt na szczoteczkę do zębów własnego pomysłu i tak dalej i tak dalej? Na pewno czeka nas pewien okres przejściowy, w którym drukarnie oraz specjalne punkty usługowe będą, obok nowych gadżetów reklamowych, oferować podobne usługi.

Czy te, nowe możliwości pobudzą w nas pokłady uśpionej kreatywności? Czy poczujemy się dzięki nim projektantami, artystami, konstruktorami, wynalazcami? Niektórzy na pewno tak.

Oczywiście wiąże się to z pewnymi konsekwencjami, za którymi nadążyć musi prawo. Mam na myśli regulację przypadków związanych z prawami autorskimi czy pomysłami podobnymi do tych ze Stanów Zjednoczonych i Kanady, gdzie osoby prywatne wydrukowały działającą broń.

 

 

Co z tym plastikiem?

Czy jednak w owym wyścigu technologicznym nie zapominamy o jednym z najistotniejszych aspektów nowoczesnego projektowania – o odpowiedzialności ekologicznej? Jak na razie, w większości przypadków do druku używa się sproszkowanych polimerów (SLS, SLA, FFF) czyli… tworzyw sztucznych. Czy zatem zalejemy świat kolejną falą plastikowych odpadów? Czy można to nazwać postępem? Wraz z rozwojem trójwymiarowego druku rozwija się także technologia produkcji ekologicznych „tuszy” czyli tzw. filamentów. Firmy zorientowane bardziej ekologicznie używają tzw. PLA, który wytwarzany jest z surowców naturalnych m. in. mączki kukurydzianej, dzięki czemu jest biodegradowalny. Ogromne nadzieje wiąże się także z tzw. bioplastikiem czyli biopolimerami wytwarzanymi z alg, które mogą być wykorzystywane w drukarkach 3D. Entuzjaści mówią o prawdziwej rewolucji. Algi są doskonałym materiałem z uwagi na szybki wzrost biomasy i dużą absorbcję dwutlenku węgla, więc proces produkcji bioplastiku ma ujemny ślad węglowy. Tworzywo na bazie alg produkuje  już m. in. francuska firma Algopack. Pamiętajmy, że kierunek w którym pójdą producenci zależy w dużej mierze od nas, klientów. Od tego co wymusimy swymi postawami konsumenckimi i zakupowymi decyzjami.

Nie tylko tworzywa…

Tworzywa to nie wszystko. Druk 3D służy także do produkcji elementów z wielu innych, czasem zaskakujących materiałów… Na przykład z betonu. Jedne z pierwszych obiektów drukowanych w makroskali powstały w 2015 roku w Chinach. Piętrowy budynek mieszkalny oraz ponad stumetrową willę wybudowała tą techniką firma Winsun. Materiałem, który wykorzystano był beton oraz odpady przemysłowe. Koszt budowy pozwolił podobno zaoszczędzić większą część środków wydawanych zwykle na materiały i prace budowlane.

 

fot.: apis-cor.com

 

W lutym 2017 roku rosyjska firma Apis Core, zaprezentowała światu dom mieszkalny powstały w ciągu 24 godzin, którego koszt wraz z wyposażeniem nie przekroczył 10 tys. dolarów. Prototyp – niewielki budynek (38 m2) stanął na terenie fabrycznym w miejscowości Stupino pod Moskwą. Firma przekonuje, że ich technologia może przysłużyć się m. in. do budowy solidnych i trwałych schronień dla ofiar kataklizmów a także do obniżenia kosztów życia w miastach. Dom pokazowy ma okrągły kształt (i przyznajmy, nie jest wyjątkowo urodziwy) jednak za pomocą drukarki Apis Core można wydrukować budynek o dowolnym, również bardziej klasycznym kształcie. Niecodzienna bryła miała zobrazować szerokie możliwości drukarki. Być może nie bez znaczenia okazał się fakt, że jednym z partnerów przedsięwzięcia jest firma Samsung, która wyposażyła dom m. in. w swój zakrzywiony telewizor… Co ważne, drukarka wydrukowała wszystkie elementy konstrukcyjne a także dach, bezpośrednio na placu budowy. Żaden element nie powstał w hali produkcyjnej. Jedynymi gotowymi elementami były drzwi i okna (które okazały się najdroższe). Drukarka jest więc zatem jedynym „gabarytem”, który trzeba przetransportować na miejsce. Do tego maszyna przystosowana jest do pracy w trudnych warunkach pogodowych, nawet przy 35-stopniowym mrozie. Problemem w tej kwestii pozostaje więc jedynie materiał, jednak firma zapewnia, że wkrótce możliwy będzie druk z odpornego na mróz geopolimeru.

 

fot.: apis-cor.com

 

Wiele gałęzi przemysłu będzie w przyszłości korzystało (lub już korzysta) z trójwymiarowego druku z użyciem metali. Przełomowe rozwiązanie stworzyła w tej dziedzinie polska firma 3DLab (z Warszawy). Atomizer ich projektu, dający możliwość wytwarzania niewielkich próbek metali (z których pozyskaniem był do tej pory problem), ma szansę zrewolucjonizować rynek przemysłowego druku 3D z tych materiałów.

Dwa lata temu, przy okazji organizowania wystawy Kreacja i Proces w kieleckim Instytucie Designu i zwiedzania wszystkich jego zakamarków, przypatrywałam się powstawaniu drukarki 3D służącej do druku z ceramiki. Grupie Fablab z Kielc (stowarzyszenia będącego również organizatorem corocznych dni druku 3D) udało się przezwyciężyć wiele trudności i  stworzyć urządzenie do druku gliną, masami ceramicznymi, również samoutwardzalnymi a także masami na bazie żywic. Jako ciekawostkę przytoczę, że autorzy wynalazku w 2016 roku pobili rekord Guinessa prezentując wydrukowaną przez siebie, ponad trzymetrową figurę… Roberta Lewandowskiego. Była to oczywiście akcja promocyjna, prezentująca możliwości wielkogabarytowej drukarki. Na co dzień urządzenia mają znaleźć zastosowanie m. in. w pracowniach ceramicznych czy konserwatorskich i przysłużyć się rzemieślnikom i artystom.

 

fot.: fablabkielce.pl

 

Drukowanie tkanek przyszłością medycyny i… gastronomii?

Dziedziną najbardziej korzystającą z dobrodziejstw technologii druku 3D zarówno jest obecnie, jak i będzie w przyszłości medycyna. Wykonanych tą techniką modeli anatomicznych różnych ludzkich organów używa się do badań, w celach dydaktycznych oraz do planowania operacji. Implantologia, korzystająca z wydruków z metali np. tytanu medycznego pozwala na dopasowanie każdego implantu do konkretnego pacjenta. Na etapie intensywnych badań laboratoryjnych jest biodruk czyli tworzenie metodą przyrostową żywych tkanek i z tą właśnie gałęzią biotechnologii wiązane są największe nadzieje na przyszłość.

 

fot.: lodzdesign.com

 

Druk 3D jest także jednym z wymienianych trendów kiedy mowa o… jedzeniu. Z dużym prawdopodobieństwem możemy sądzić, że pożywieniem przyszłości będą właśnie wydrukowane potrawy. Jak wiemy agencja NASA pracuje nad drukarką 3D, dzięki której astronauci będą mogli wyprodukować sobie jedzenie w kosmosie. Amerykańska firma Modern Meadow (współwłaścicielem firmy jest Peter Thiel – współzałożyciel PayPal) opracowuje technologię masowej produkcji mięsa (tzw. mięsa in vitro) tą metodą, co zredukowałoby cierpienie zwierząt oraz katastrofalne skutki ekologiczne „tradycyjnej produkcji” wołowiny.  Z raportu „Future of Food” przygotowanego przez studentów Akademii Sztuk Pięknych w Gdańsku we współpracy z Infuture Hatalska Foresight Institute dowiadujemy się m. in., że w przyszłości zaawansowana drukarka 3D przemieni bazowy, odżywczy proszek w dania, o których smaku, zapachu, kolorze i kształcie sami zdecydujemy. Nieco inna wersja tej wizji mówi o jadalnych filamentach (tuszach), których smaki (słony, słodki, kwaśny, gorzki, ostry i umami) posłużą do tworzenia potraw oraz odtwarzania smaków dań z przeszłości. Trochę przypomina mi to pewien czechosłowacki serial (Goście), który oglądałam w dzieciństwie. Chociaż członkowie ekspedycji Adam 84 obywali się nawet bez drukarki, wizja formujących się z rozsypanego na talerzu proszku potraw, które ostatecznie przybierały postać bryłki pomarańczowej galaretki ma wiele wspólnego z aktualnymi prognozami.

 

fot.: hatalska.com

 

Produkty szyte na miarę… dla każdego?

Design, w przeciwieństwie do sztuki zakłada seryjną produkcję. Proces produkcyjny jest tym, co projektant ma na względzie od samego początku. Im mniej narzuconych przez technologię ograniczeń tym większe pole do popisu dla designera ale także większe możliwości spełnienia oczekiwań czy zaspokojenia potrzeb odbiorców.

Za przykład niech posłuży marka Adidas, która wraz z technologicznym stert-upem z Doliny Krzemowej – firmą Carbon wypuściła właśnie (w styczniu 2018) na rynek nową odsłonę butów FUTURECRAFT 4D, których podeszwa wydrukowana została nowatorską metodą, z żywicy polimerowej utwardzanej światłem UV. Do współpracy przy tworzeniu modelu zaproszony został projektant Daniel Arsham. Po pierwszej partii 5 tys. par, która została wyprzedana na pniu, do sprzedaży jeszcze w tym roku trafi kolejnych 100 tysięcy par. Przeznaczone do biegania buty są wyjątkowo sprężyste, elastyczne, trwałe i komfortowe. Podeszwa jest ekologiczna (biodegradowalna) a para takich adidasów kosztuje ok. 300 dolarów. Firma planuje dalsze rozwijanie innowacyjnej technologii, idące w kierunku obranym przez odzieżowe marki już jakiś czas temu, czyli personalizacji. Tym razem jednak indywidualizacja pójdzie o krok dalej. Po zeskanowaniu stopy klienta buty mają być idealnie do niej dopasowywane już na etapie produkcji. Nie byłoby to możliwe bez zastosowania druku 3D, który umożliwi produkcję na mikroskalę. Tym sposobem masowi producenci zataczają koło, skłaniając się ku rzemieślnictwu przyszłości.

 

zdjęcie: sneakernews.com

 

Myślę, że jeśli chodzi o druk 3D przedmiotów codziennego użytku, wychodzimy z etapu ekscytacji samą technologią, w którym wytwory były głównie prezentacją możliwości samych urządzeń. Okresu testowania i zabawy. Wkraczamy w czas wdrożeń, nowatorskich, jednak takich w których sam sposób produkcji staje się przezroczysty. Zajmuje należne sobie miejsce – użytecznego narzędzia do osiągania, oby słusznych cywilizacyjnie i społecznie celów.

Źródła:

http://www.wnp.pl/tech/rok-2017-przelomowy-dla-druku-3d,314187_1_0_0.html

http://apis-cor.com/en/about/news/first-house

http://biznes.interia.pl/budownictwo/news/domy-drukowane-na-drukarce-3d-to-juz-rzeczywistosc,2535065,4209

http://hatalska.com/2017/07/04/life-after-food-raport-o-przyszlosci-jedzenia-pobierz/

https://www.adidas.com/us/futurecraft