Wydrukuj sobie wszystko

13

Druk 3D jeszcze nie tak dawno był pojęciem rodem z fantastyki. Każdy, kto o nim słyszał, myślał o jego zastosowaniu albo przez szalonych naukowców, albo producentów filmów o przyszłości. Tymczasem technologia druku 3D puka do drzwi domów, a coraz więcej z nas drzwi te otwiera.

Od kilku lat do druku 3D przekonują się zarówno osoby prywatne, jak i olbrzymie korporacje. Początkowo drukarki pozwalały tworzyć proste rzeczy, takie jak małe figurki, naczynia i inne nieskomplikowane elementy. Lecz paleta możliwości rozszerzyła się i drukować możemy już m.in. odzież, broń, dom, a nawet organy ludzkie. Drukarki jako urządzenia są ciągle rozwijane, potrafią drukować z przeróżnych materiałów i tworzyć coraz bardziej złożone produkty. Na ich korzyść działają również ich ceny, które wciąż spadają, i w związku z tym coraz częściej drukarki trafiają pod strzechy użytkowników osobistych komputerów. Śmiało można więc powiedzieć, że stoimy u progu rewolucji technologicznej, która odmieni nasze codziennie życie.

DRUKARKA DLA KAŻDEGO
Na początku drukarki były w stanie najwyżej wydrukować w domowym zaciszu plastikową łyżkę, co – po pierwsze – trwało kilkanaście godzin, a po drugie – wymagało od nas zakup sprzętu za kilkanaście tysięcy złotych. Na ich niekorzyść działała również skomplikowana obsługa zarówno samego sprzętu, jak i oprogramowania służącego projektowaniu. Druk przykładowej łyżki nikomu z ekonomicznego punktu widzenia się nie opłacał, łatwiej było pójść do sklepu i kupić cały komplet za kwotę nieporównywalnie niższą od zakupu drukarki. Stąd wzięły się opinie, że drukarki nigdy nie przyjmą się do codziennego użytku. Lecz – patrząc w przeszłość – takich głosów nie brakowało również, gdy powstawały inne przełomowe wynalazki, takie jak silnik parowy, pociąg czy samochód.
Sytuacja w ostatnim czasie zmieniła się diametralnie. Urządzenia staniały i są przystępne cenowo dla przysłowiowego Kowalskiego. Drukarki posiadają ponadto dodatkowe funkcje i drukują z przeróżnych materiałów, m.in. plastiku, papieru, metalu, cukru czy czekolady. Łatwiejsza jest również ich obsługa. Powstały już bazy gotowych plików z tysiącami produktów, które każdy z nas może sobie pobrać i wydrukować. Nie wymaga się od użytkowników specjalistycznej wiedzy. Łatwo więc sobie wyobrazić, że w domu łamie się nam element klamki, a my, zamiast jechać do sklepu i kupować nową, wchodzimy na stronę producenta, pobieramy plik potrzebnej nam części i go drukujemy. Nie wychodząc z domu za pomocą drukarki 3D możemy więc spokojnie zaspokoić nasze majsterkowe potrzeby. Jest również coś i dla kobiet, które nie wyobrażają sobie życia bez mody i zakupów. Na świecie są już organizowane pokazy mody z wydrukowaną odzieżą. Jedne firmy chcą w ten sposób wytwarzać buty, inne planują drukować bieliznę. Projekty będzie można idealnie dopasować do swoich rozmiarów i wydrukować w zaciszu swojego domu.
Łamane są więc kolejne bariery, a na rynek technologii trójwymiarowego drukowania wchodzą kolejne branże.

ZBUDUJE DOM
Czy kiedykolwiek myśleliście, że drukarka będzie w stanie wydrukować dom? Pewnie nie. Ale to nie żadna odległa przyszłość, a stan teraźniejszy. Już teraz prof. Behrokh Khoshnevis z Uniwersytetu Kalifornii Południowej wraz ze swoim zespołem buduje drukarkę umożliwiającą drukowanie domów. Bez szalunków, przy wykorzystaniu szybko schnącego betonu, tworząc wszystkie instalacje i skracając czas budowy do kilkudziesięciu godzin. Domy wznoszone w ten sposób nie powinny być drogie, a główny problem stanowi jeszcze dostarczenie na teren budowy sprzętu i materiałów budowlanych – gdy to zostanie rozwiązane, maszyna zabierze się do pracy. Taki system mógłby się sprawdzić np. po trzęsieniu ziemi, tsunami czy przejściu tornado, gdy rzesze ludzi tracą dach nad głową – drukarki byłyby w stanie w miarę szybko zapewnić im miejsce do życia.
Pomysł budowy domu podchwycili także Holendrzy. Budują oni tradycyjny holenderski canal house. Na lokal złoży się aż 13 pomieszczeń, ale nie zbudują oni ich w ciągłym procesie, lecz wydrukują konkretne elementy, a potem je ze sobą połączą. Wynika to z faktu, że używana przez nich drukarka jest zbyt mała, a to ogranicza pracę. Druk 3D w przypadku budowy domu daje także duże możliwości w zakresie eksperymentowania nad kształtem produkowanych form. Tym samym nie musiałyby to być proste i równe bryły, lecz przeniesione do świata realnego odważne wizje architektów.

URATUJE ŻYCIE
Brzmi to nierealnie, ale to kwestia kilku lat, gdy potrzebnych chorym narządów nie trzeba będzie pobierać od dawców. W kwietniu bieżącego roku amerykańska firma Organovo ogłosiła, że wydrukowana przez nią wątroba funkcjonowała przez kilka dni jako samodzielny organ. Kilka miesięcy później firma pochwaliła się, iż wydrukowany organ funkcjonował 40 dni, będąc w tym czasie odżywiany poprzez specjalną tkankę, na której został wydrukowany. Narząd był w tym czasie w stanie neutralizować toksyny, którymi był traktowany, a więc był w stanie pełnić w pewnym zakresie funkcje swego naturalnego pierwowzoru.
Sama technologia wydruku narządów nie jest aż tak nowa, jak mogłoby się wydawać. Pierwszych wydruków tego typu podjął się około 10 lat temu profesor Anthony Atala z Instytutu Medycyny Regeneracyjnej w Karolinie Północnej i, jak do tej pory, udaje mu się stworzyć między innymi pracujące tkanki mięśniowe czy też całe narządy, jak na przykład mysią nerkę z komórek macierzystych, które posiadają tę unikalną właściwość, że są w stanie dokonywać nieograniczonej liczby podziałów oraz różnicowania się do różnych typów innych komórek. Ponadto komórki umieszczane obok siebie w szybki sposób łączą się i zaczynają współpracować. Sam proces wydruku narządów przebiega w następujący sposób: drukarka posiada 2 głowice – jedna z nich podaje komórki, a druga nanosi specjalny hydrożel bądź kolagen, które pełnią funkcję spoiwa. Główną zaletą tej technologii, w przeciwieństwie do namnażania komórek macierzystych, jest to, że uzyskane w ten sposób narządy są trwałe. Tej właściwości nie udało się uzyskać przy zastosowaniu tradycyjnej metody, gdyż w przypadku większych narządów niektóre komórki zaczynały obumierać jeszcze w trakcie wzrostu. Technologia wydruku pozwala na ominięcie tego ograniczenia, gdyż komórki nanoszone są niezwykle szybko i cały narząd powstaje w niemalże tym samym czasie.

ZIEMIA TO ZA MAŁO
Jakby wszystkich zastosowań było na Ziemi mało, specjaliści znaleźli już dla drukarek 3D miejsce w kosmosie. Opcja druku 3D jest brana pod uwagę w przypadku budowy bazy kosmicznej na Księżycu. Budulcem miałby być w tym przypadku pokrywający powierzchnię satelity regolit. Ludzie nie musieliby transportować na Księżyc materiałów budowlanych – wystarczyłaby odpowiednia drukarka 3D. Nad takim rozwiązaniem pracuje już szereg firm, wśród których można wymienić biuro architektoniczne Foster + Partners. Trudno określić, kiedy miałoby dojść do ewentualnej budowy, od rozpoczęcia projektu dzielą nas zapewne dekady. Lecz w kosmosie już teraz jest jedna i do tego działająca drukarka 3D. Do międzynarodowej stacji kosmicznej dostarczył ją 21 września prywatny statek kosmiczny Dragon. NASA jeszcze w 2010 roku zleciła zrobienie takiej drukarki firmie Made in Space. Inżynierzy głowili się przez kilka lat oraz testowali maszynę w specjalnie zmodyfikowanym do tego celu boeingu 747, który umożliwia paraboliczne loty, z zerową grawitacją na pokładzie. Drukarka zajmie się drukowaniem z tworzywa ABS małych i prostych narzędzi, lecz to zapewne tylko początek.

Wszystkie znaki na ziemi i niebie wskazuje więc na to, że mamy do czynienia z przełomowy wynalazkiem porównywalnym nawet do koła. Warto więc śledzić rozwój tych urządzeń, by nie przeoczyć momentu, w którym zastosowanie druku 3D oszczędzi nam czas i pieniądze na otrzymanie potrzebnych produktów.

 

Autor: Przemek Cebula