Novi 3D printer s dinamičkim upravljanjem smanjuje otpad i štedi novac i vrijeme

Kalifornijski istraživači osmislili su jeftinu metodu višekratne upotrebe materijala, čime su poboljšali isplativost i održivost 3D ispisa. Ovi pisači mogli bi se koristiti u izradi automobila i zrakoplova

Mladen Smrekar četvrtak, 8. travnja 2021. u 13:06

Trodimenzionalni tisak može revolucionirati dizajn i izradu različitih proizvoda, od predmeta za svakodnevnu upotrebu do 3D tiskanih zubnih proteza te koštanih i medicinskih implantata koji spašavaju živote. No taj postupak usput stvara veliku količinu skupog i neodrživog otpada i traje dugo, što otežava široku primjenu trodimenzionalnog ispisa.

Jeftina metoda višekratne upotrebe

Za svaku izradu predmeta neobičnog oblika treba ispisati i postolja koja održavaju ravnotežu objekta koji se stvara sloj po sloj. Ti se nosači potom moraju ručno ukloniti i doraditi, zbog čega su konačni rezultati neprecizni, hrapavih površina.

Materijali od kojih su izrađeni nosači često se ne mogu ponovno koristiti pa se bacaju, a to pak pridonosi sve većem problemu otpadnog materijala koji ostaje od 3D tiskanja.

Nova dinamički kontrolirana baza za 3D ispis smanjuje potrebu za tiskanim nosačima i rezanjem viška materijala te tako štedi novac i vrijeme
Nova dinamički kontrolirana baza za 3D ispis smanjuje potrebu za tiskanim nosačima i rezanjem viška materijala te tako štedi novac i vrijeme

No sad su istraživači s Odjela za industrijsko i sistemsko inženjerstvo Sveučilišta Južne Kalifornije osmislili jeftinu metodu višekratne upotrebe materijala, čime su poboljšali isplativost i održivost 3D ispisa. Njihov rad objavljen je u časopisu Additive Manufacturing.

Tradicionalni trodimenzionalni tisak ispisuje sloj po sloj izravno na statičnu metalnu površinu. Umjesto toga, novi prototip koristi programabilnu tiskanu potporu izrađenu od pomičnih metalnih dijelova koji se podižu kako pisač postupno ispisuje željeni proizvod. Tako se, pokazala su testiranja prototipa, štedi oko 35% materijala koji se koriste za ispis.

Suradnja s biomedicinarima

Pri izradi ovog 3D printera istraživači su surađivali s biomedicinarima koji koriste biomaterijale za trodimenzionalni ispis tkiva ili organa. A ti materijali su jako skupi. Dok materijali za standardne FDM pisače u SAD-u stoje otprilike 50 dolara po kilogramu, oni za biotisak koštaju više od 50 dolara po gramu. Dakle, svaka ušteda je dobrodošla. 

Ova tehnika čuva okoliš, smanjuje troškove i ubrzava proces tiskanja. Naime, kod 3D ispisivanja složenih oblika polovica vremena otpada na izradu potrebnih dijelova, ostatak se troši na izradu nosača. Ovaj sustav izbacuje potrebu za izradom držača što skraćuje vrijeme izrade za otprilike 40 posto, kažu istraživači.

Slični prototipovi razvijeni u prošlosti oslanjali su se na pojedinačne motore koji su podizali svaki mehanički nosač posebno, zbog čega su trošili puno energije, bili su skuplji i u konačnici neučinkoviti.

Motori stoje desetak dolara pa ako bi u takve printere ugradili 100 motora koji će podizati nosače, to bi stajalo tisuću dolara. Uz ugradnju upravljačkih komponenti to bi cijenu printera podizalo na više od 10.000 dolara. 

Dovoljan je jedan motor

Prototip kalifornijskih istraživača koristi samo jedan motor koji pomiče platformu. Softver proučava dizajn proizvoda i gdje treba dodati nosače koji će pridržavati otisnuti proizvod i stvarati najmanju moguću količinu otpada. Ovaj sustav, vjeruju njegovi tvorci, mogao bi se koristiti u izradi automobila, zrakoplova, brodova ili namještaja. 

Nova tehnologija mogla bi naći primjenu u bioprintanju organa
Nova tehnologija mogla bi naći primjenu u bioprintanju organa

Trenutno se za tiskanje velikih dijelova poput karoserije automobila ili trupa broda potroši čitav dan; korištenjem ovakvih printera to bi se vrijeme izrade moglo doslovno prepoloviti, kažu istraživači koji su nedavno patentirali svoju ideju.