3D se zatím tiskne hlavně z plastu. V budoucnu si z kmenových buněk vytisknete třeba novou ledvinu

Tags: 3D tisk | Dřevo | Keramika | Kov | Materiály | Plast | Technologie

3D tisk zažívá v posledních letech obrovský boom. Běžně už se využívá v nejrůznějších odvětvích lidské činnosti. Technologie umožňují tisknout z mnoha rozmanitých materiálů, jejichž škála se rychle rozšiřuje. V současnosti se tiskne hlavně z různých typů plastů. Vývojáři už ale usilovně pracují na zdokonalování 3D tisku z poživatelných materiálů či z živých kmenových buněk. V současnosti jednoznačně nejpoužívanějším materiálem pro 3D tisk jsou plasty, ze kterých tiskne většina běžně dostupných 3D tiskáren. Při tisku se plasty využívají v nejrůznějších oborech od designu a architektury až po elektroinženýrství či letadlovou techniku.

Nejpoužívanější jsou PLA (Polylactic acid) a ABS (Akrylonitrilbutadienstyren). PLA plast je relativně nový materiál, jehož hlavní výhodou je biologická odbouratelnost, nezatěžuje tedy životní prostředí. Nepotřebný výtisk je možné bez problémů zkompostovat. ABS plast se naopak běžně používá v celé řadě odvětví od automobilového průmyslu až po výrobu nábytku. Oproti PLA plastu je pružnější a při použití v exteriéru tak rychle nedegraduje. U nás například společnost Aroja prodává kvalitní materiály pro 3D tisk pod značkou 3Dfactories s vysokou stabilitou průměru a čistotou materiálu. Vývojáři z 3Dfactories pracují na modifikacích těchto materiálů a vývoji nových, které by mohly být využitelné i v oborech, jako je potravinářství.

Největším světovým dodavatelem plastových materiálů pro 3D tisk je aktuálně Čína. Z té pochází až 90 % všech materiálů dostupných na trhu. Odborníci ale upozorňují na jejich nízkou kvalitu. Často se stává, že průměr struny 1,75 mm kolísá od 1,4 mm do 2,1 mm, což má značně negativní dopad na kvalitu tisku a nezřídka i na funkci tiskárny. Čínští výrobci si rovněž často nelámou hlavu s přísným dodržováním technologických postupů, což někdy vede i k míchání více materiálů.

Běžně se už tiskne z kovu nebo skla

K dalším již běžně využívaným materiálům 3D tisku patří kovy, sklo, sádra, písek, keramika nebo vosk. Kovový materiál je většinou dodáván ve formě prášku. 3D objekt si vytisknete třeba z práškové oceli nebo bronzu. Výzkumníci z North Carolina State University také nedávno objevili metodu tisku z tekutého kovu, který lze snadno upravovat a tvarovat. Používaný kov je ze 75 % slitinou galia a z 25 % india. Snadno jej lze také pokrývat i dalšími materiály, jako je například guma. Vytisknout si z něho můžete i plně funkční zbraň, což vyvolává všeobecné obavy. Získat zbraň se najednou zdálo velmi jednoduché, zvlášť když je 3D tisk dostupný skoro každému. V médiích se okamžitě objevily spekulace o možném využití těchto zbraní teroristy nebo jinými zločinci. Řada lidí získala z informace nepříjemný pocit ohrožení světa.

Funkční zbraň seženete i bez 3D tiskárny, a to levněji. Podle Marka Zlocha ze společnosti 3Dfactories není strach, že by plastové zbraně z 3D tiskáren zaplavily a ohrozily svět, na místě. „Na internetu dnes kolují tisíce návodů na výrobu spolehlivějších a levnějších zbraní než těch vyrobených na 3D tiskárnách. Na 3D tiskárně se sice opravdu dají vyrobit součásti zbraní, nicméně aby se jednalo o opravdu funkční zbraň, musel by si zájemce pořídit kovovou hlaveň a další součástky," dodává autor 3D tiskáren. Byť se před dvěma týdny na internetu objevila zpráva o 3D tisku zbraní z oceli, masové využití této technologie není pravděpodobné. Tisk z oceli totiž proběhl pomocí metody selektivního laserového spékání, což je vysoce pokročilý a nákladný technologický postup, který je amatérům naprosto nedostupný.

Esteticky působivé 3D modely můžete tisknout také ze skla. K tisku se používá skleněný prášek, který se vyrábí recyklací ze starého skla. Složení prášku je tedy stejné jako u skla, které nás běžně obklopuje. Aby však model držel pohromadě, používá se při tisku skleněných modelů také speciální spojovací materiál.

V oboru stavebnictví se aktuálně pracuje na zdokonalování metod 3D tisku z písku. Cílem je tvořit organické stavby bez přísného dodržování pravých úhlů. Materiál pro tisk obsahuje kromě písku také vodu a pojivo typu vápna nebo cementu. Výsledný materiál by pak měl být pevný jako beton. Nizozemský architekt J. Ruijssenaars má v plánu z tohoto materiálu vytisknout celou budovu, projekt nazvaný Podélný dům plánuje realizovat již v příštím roce.

V budoucnu si z jedlých náplní vytisknete oběd

Na některých materiálech do 3D tiskáren si také možná brzy pochutnáte. NASA přišla s ambiciózním projektem, jehož cílem je 3D tisk pizzy pro astronauty na Mezinárodní vesmírné stanici. Předpokládá využití několika různých jedlých náplní, které se postupně navrství až do konečné chutné podoby.

Jde o to, umožnit 3D tiskárnám tisk z takových materiálů, které budou obsahovat dostatek kalorií a organických molekul co možná nejpodobnějších těm v klasickém jídle.

„Podle vyjádření expertů by tak cartridge pro tisk jídla obsahovaly například prášek z hmyzu, řas či mléka. Každá cartridge by odpovídala nějaké chuti a zároveň by byla nutričně vyvážená. Z takové hmoty by se opravdu daly tisknout napodobeniny jídel, třeba ve tvaru kuřecích stehen," říká Marek Zloch.

Projekt tiskárny na jídlo je však stále ve fázi vývoje. Nadšené hlasy o tom, že by se díky 3D tisku dal vyřešit světový hlad, tedy nejsou na místě. Důležitým parametrem je totiž i cena zařízení. V prostředí vesmíru by 3D tiskárna na jídlo patrně našla vzhledem k podmínkám uplatnění, ale k utišení světového hladu existují rozumnější a pečlivěji propracované projekty.

Tisk ze stravitelných náplní přitom není ničím novým. Již nyní je možné tisknout například z čokolády. Tu lze jednoduše tavit a chlazením opět tuhne. Dvojice architektů ze San Franciska už rovněž tiskne 3D objekty z cukru. Cukrové designérské kousky tisknou na běžné 3D tiskárně s upraveným nastavením a k tvrzení cukru používají alkohol. V Barceloně naopak vzniká projekt, jehož cílem je tisknout jídla z těsta, pasty nebo z tuhnoucích tekutin. Právě tyto konzistence jsou ideální náplní pro potravinové cartridge tiskáren a dají se z nich teoreticky připravit i komplikovanější, zato pravá jídla.

V budoucnu tak možná budou kuchyně místo sporáku a kuchařského náčiní vybaveny 3D tiskárnami, které pohotově vytisknou chutný nedělní oběd.

Kmenové buňky pro tisk orgánů

3D tisk také nachází významné uplatnění v medicíně. Známý je případ implantace čelisti vytvořené metodou 3D tisku. Vědci už také zvládli vytisknout lidské ucho. Použitý materiál obsahoval živé buňky a hydrogel s alginátem, který měl zajistit dostatečnou pružnost a pevnost. Nyní již výzkumníci pracují na metodách, jak tisknout z čistě buněčného materiálu bez příměsi cizorodých látek. Využívají k tomu embryonální kmenové buňky. Jedná se samozřejmě o materiál vysoce citlivý na vnější vlivy. Při prvních pokusech o 3D tisk tak nebyly buňky vlivem poškození schopné života.

„3D tiskárny dnes velmi dobře umí vytvořit neživou kostru nebo výplň, která dokáže nahradit některé lidské části, jako například kosti nebo chrupavky. 3D výtisky tak již nyní naleznou využití při léčení komplikovaných zlomenin nebo deformací pevných tkání," upozorňuje Marek Zloch. Jako příklad uvádí Zloch kauzu ročního chlapce, kterému tým doktorů z Michiganské univerzity zachránil život pomocí speciální průduškové dlahy. Dlaha byla vytištěna ze speciálního plastu přímo na míru nemocnému chlapci tak, aby mu pomohla rozšířit průdušky a poskytla jim oporu v růstu. Podle plánu se má dlaha navíc po 3 letech v organismu sama rozložit. V tomto případě se použití 3D materiálů v medicíně soustředilo na oporu poškozených tkání, tedy na kopírování tvaru orgánů, nikoliv jejich funkce.

V současné době se proto uvažuje o možnosti 3D tisku z lidských buněk, tedy z živého materiálu. První pokusy o 3D tisk z živých lidských buněk nedávno úspěšně proběhly v Číně, lékařům se tam podařilo vytisknout zmenšeninu ledvin. Vytištěné buňky přitom metabolizovaly a normálně fungovaly, navíc byla jejich životnost udávána na několik týdnů. Vědcům se tedy nakopírovat tvar orgánu a funkci buněk podařilo, nicméně cesta k vytvoření plnohodnotných orgánů použitelných při transplantacích je zatím daleká. Tisk nových orgánů na 3D tiskárnách tak prozatím stále zůstává spíše fikcí. Nutno však přiznat, že i onen tisk z živých buněk byl ještě před pár lety nereálnou fantazií. Výzkum tedy pokračuje.

Redakčně upraveno z materiálů 3Dfactories.