Je 3D tisk další velkou věcí?

Zhruba dva měsíce poté již na čekací listině stálo nějakých 100 tisíc jmen a Fries musel přijít se systémem náhodného výběru, podle nějž se rozhodne, které objednávky budou vyřízeny. Fries a jeho společnost FigurePrints v Kirklandu (Washington) ke své činnosti využívá procesu zvaného 3D tisk, v jehož rámci své uplatnění najdou tiskárnám podobné stroje, které vyrábějí malé modely, díly a prototypy.

Technologie je již známá nějakou dobu, až nyní se však posouvá blíže využití menšími firmami a možná dokonce jednotlivci ve spotřebitelském segmentu. FigurePrints.com produkuje figurky v poměru 1:18 akčních postav „vypiplaných" (dlouhými dny hraní, během něhož je prioritou sběr zkušeností a kvalitních předmětů) hráči multiplayerové on-line hry World of Warcraft.

Kupující si zvolí, v jaké pozici by rád měl svou figurku a také na jakém podstavci by měla stát. Postavička (v průměru okolo 10 cm vysoká) se dodává v krycí nádobě proti prachu a zájemci za ní zaplatí 99,95 dolaru plus poštovné a balné ve výši 14,95 dolaru. Se čtyřmi stroji postavenými společností Z, které jedou bez přestávky, je Fries schopen vyrobit 48 figurek denně. Potenciální kupní síla je zde ovšem vysoká, bereme-li v potaz, že oněch prvních 100 tisíc zájemců činí pouhé 1 % z více než 10 milionů hráčů Warcraftu.

Jak to funguje?
3D tisk je low-end oboru nazývaného buď jako rapid prototyping (RP), či aditivní výroba. „3D soubory CAD (Computer-Aided Design) jsou konvertovány do tenkých plátků, které se posléze staví na sebe za použití různých procesů, využívá se zahřátého prášku, vytlačených plastových vláken a pryskyřice pečlivě ošetřené laserem," vysvětluje šéf RP konzultační společnosti Wohlers Associates Terry Wohlers.

Je to takřka přesný opak toho, když vezmete malý model a nařežete jej na velké množství vrstev. 3D tiskárna je schopna „vytisknout" první vrstvu modelu za použití kupříkladu nějaké substance podobné plastu. Poté „vytiskne" další vrstvu nad tu první atd. V rámci procesu jsou všechny „plátky" spojeny a výsledkem je pevná, 3D reprezentace modelu popsaného v souboru CAD.

Friesova zkušenost by mohla být předzvěstí technologického vývoje, jenž by mohl smést ekonomické bariéry v podobě drahé výroby a distribuce. Idea je následující: V současnosti je spousta informací dostupných on-line a lze je přesně reprodukovat za pomoci laserové či inkoustové tiskárny. V budoucnu se můžeme dočkat jistého deja vu, s tím rozdílem, že půjde o soubory CAD s popisy 3D předmětů, jež si zákazníci pomocí 3D tisku budou moci sami vyhotovit a obejít tak většinu fází komerčního procesu.

Většina výsledných modelů jsou v zásadě plastové prototypy vhodné pro testování tvaru, funkce či pro použití v roli licí formy. Některé high-endové procesy však podle Wohlerse dokáží produkovat kovové díly vhodné k okamžitému použití. Ceny za komerčně dostupné 3D tiskárny dnes začínají někde na 20 tisíci dolarech. Chcete-li to nejlepší, co je momentálně na trhu k dostání, připravte si do začátku několik set tisíc dolarů.

Jak je to s přesností?
„Co se týče přesnosti tisknutých modelů, nejsou výsledné přípustné odchylky až tak dobré­, jako v případě plastových stříkaných odlitků," tvrdí prezident T. A. Grimm & Associates Todd Grimm. „Mohou však být lepší, než pokud postupujeme cestou vytavených odlitých modelů, jejíž pomocí jsou vyráběny například golfové hole a jiné kovové předměty určené k dalšímu zpracování," dodává Grimm.

 „Přípustné odchylky pro high-endové RP stroje jsou většinou 0,1 % či 0,2 %," konstatuje viceprezident společnosti Z John Kawola.
  
U low-endových 3D tiskáren přípustné odchylky jen zřídkakdy klesnou pod 0,5 %. „To však nemusí být u většiny modelů problém, neboť detaily citlivé na přesnost, jako jsou otvory apod., mnohdy doděláváte později strojově," podotýká Kawola. „3D tisk pravděpodobně uspokojí 70 % až 90 % z toho, co lidé s prototypy zamýšlejí dělat. I proto prodeje 3D tiskáren již po několik let rostou o 30 % -40 % ročně a dnes činí 80 % z celého objemu RP trhu," vysvětluje Kawola.

 „Designovací proces to urychluje minimálně čtyřnásobně," odhaduje vedoucí laboratoře nástrojářské firmy The Stanley Works a uživatel 3D tiskárny William Effrece. „Dříve byla výroba prototypu něčím, co se dělalo jen na konci celého návrhářského procesu, stálo to 3 tisíce dolarů a na výsledek jste museli čekat dva až tři týdny. Dnes to lze provést během jednoho dne a jediným nákladem je cena materiálu. Náš stroj se zaplatil již během prvních tří měsíců," rozplývá se Effrece. Používá přitom 3D tiskárnu firmy Z, jejíž technologie nanášení prášku umožňuje tvorbu fotorealistických modelů. 

Vytvořte si vlastní hračky
Nebyli by však zákazníci společností, jako je FigurePrints nejradši, kdyby si mohli figurky tisknout sami, v pohodlí vlastního domova? A vlastně nejen ty, ale také různé náhradní­ díly, hračky, ozdoby, kuchyňské nádobí a podobně?
 
Společnost, která doufá, že využije této potenciální mezery na trhu a zájmu zákazníků, je Desktop Faktory z Pasadeny v Kalifornii. Její zástupci již nyní přijímají předběžné objednávky na stroj za 4 995 dolarů, který by se měl dočkat hromadné produkce ještě letos.

„Nízkonákladový 3D tisk podle nás bude mít dalekosáhlé důsledky," říká CEO firmy Desktop Factory Cathy Lewisová. Systém se podle ní může stát populárním například ve školství a s jeho pomocí tak, jak Lewisová doufá, vyroste nová generace amerických inženýrů.

„Dlouhodobou vizí je však rychlá domácí výroba," upozorňuje Lewisová. „Máte možnost vytvořit si speciální produkty a personalizované hračky. Namísto importování milionů předmětů z Číny, jejich transportování do skladů a posléze obchodů, kam musíte jet, abyste si je vyzvedli, si zkrátka za určitou částku stáhnete zcela legální soubor a výrobek si vytvoříte sami. Naše produkty jsou dostatečně odolné, aby dobře posloužily spotřebitelskému trhu," dodává Lewisová.

Ta dále předvídá, že se výrobní cena jednoho stroje její společnosti koncem roku 2011 dostane na pouhých 500 dolarů. „V roce 2012 bychom tak měli být schopni prodávat tiskárnu jen za tisíc dolarů," doufá. Zároveň by však ráda viděla více low-endových softwarových nástrojů (profesionální 3D CAD nástroje vyjdou na tisíce dolarů). Jako příklad toho, co je třeba, uvedla 3D software SketchUp společnosti Google, který je dostupný zdarma. Podle ní se možná dočkáme podpory souborů SketchUp ze strany tiskárny firmy Desktop Faktory.
 
Systém Desktop Factory zahrnuje plastový a kovový prášek zahřívaný halogenovým světlem. „V oblasti přesnosti však stále mají co dohánět," říká CTO Art Center College of Design v Pasadeně Michael Berman. Ten testoval betaverzi jednotky Desktop Factory po tři měsíce. „Pokud byste chtěli vytvořit panenku, drahá 3D tiskárna by vám vyprodukovala něco ve stylu těch, které jsou k vidění na pultech obchodů. S tiskárnou Desktop Factory by však panenka neměla ostré obočí a její pusa by postrádala ostré rovnoměrné rysy - vypadala by jako hůře zaostřená fotografie. Zde je však rozhodující velice nízká cena, která nás všechny naplňuje vysokým očekáváním," vysvětluje Berman.

Nejistý příslib
Celá vize spotřebitelského RP trhu je velice vratká, myslí si Grimm. „Pochybuji, že by si v blízké budoucnosti lidé tiskli vlastní předměty. Technologie neoplývá ani jednoduchostí použití, ani vytříbenou kvalitou materiálu. A zákazníci se nespokojí s podprůměrnou kvalitou. Navíc, kolik lidí si dnes samo peče sušenky? Málokdo, raději je kupujeme. A teď se někdo domnívá, že místo, abychom si nějakou součástku objednali, raději si sedneme a sami ji vyrobíme?" argumentuje.
 
„Z hardwarového hlediska se domnívám, že by ceny mohly spadnout až na úroveň, kdy se 3D tiskárny stanou domácím spotřebičem," kontruje viceprezident společnosti Stratasys Jon Coby. „Hlavní překážkou by byl software. Jak byste se chtěli dostat k informacím pro vytvoření modelu? Nadšenec si je snad stáhne z internetu, nebo vytvoří, ovšem normálnímu spotřebiteli by je musel někdo dodat. A to prozatím nikdo nedělá," varuje Coby.
  
Společnost, která se prohlašuje za vedoucího on-line dodavatele dat 3D modelů je Turbo Squid z New Orleansu. Marketingová ředitelka firmy Michele Bousquetová podotýká, že prozatím byla po souborech do 3D tiskáren poptávka jen velice chabá. „Většina souborů se využívá spíše pro on-screen renderování a animační projekty nebo je použijí architekti, kteří potřebují virtuální nábytek a další doplňky do svých virtuálních domů, jež posléze demonstrují zákazníkům," vysvětluje Bousquetová.
  
A také upozorňuje, že 3D tisk zahrnuje detaily, které většinou nejsou při on-screen modelování brány v potaz. Sem spadá například to, že žádné z polygonů nesmějí přesahovat či že jsou všechny plochy propojené. Proto je většina modelů vystavených na stránce její firmy pro účely 3D tisku nevhodná.
 
 Ve FigurePrints.com musí podle Friese každá navržená figurka projít inspekcí, ještě předtím, než jde do tisku. „Čapka musí mít správnou tloušťku, ohnivým mečem je třeba dodat umělecký dojem atd. Učíme se každým dnem," říká.
  
Fries říká, že by mohl existovat trh pro domácí 3D tisk: „Když máte děti, dostává se vám stále do domu neuvěřitelné množství plastových krámů. Není pak lepší stahovat si je z internetu?" Nyní však Fries řeší vlastní problém, konkrétně jak zvednout produkci.