24. märts 2015

Tähelepanu! Artikkel on enam kui 5 aastat vana ning kuulub väljaande digitaalsesse arhiivi. Väljaanne ei uuenda ega kaasajasta arhiveeritud sisu, mistõttu võib olla vajalik kaasaegsete allikatega tutvumine.

Tänaseks hõlmavad kasutusalad pea kõike: arhitektuuri, ehitust, tööstusdisaini, auto-, kosmose- ja sõjatööstust, masinaehitust, biotehnoloogiat, moodi, aksessuaare, haridust.

Printerite hinnad kukkusid kordades projektide avalikuks tegemist tavakasutajale hakkasid printerite hinnad drastiliselt langema. Kui 2010. aastal algasid printerite hinnad veel 30 000 dollarist, siis täna on võimalik 3D-printer hankida alates 500 dollarist. On järjest tõenäolisem, et 3D-printimine saab osaks inimeste igapäevaelus, kuna tarbijatel võimaldatakse säästa raha igapäevaste toodete arvel. Selle asemel, et minna poodi ja osta toode, võib inimene selle endale printida kodust lahkumata, laadides internetist alla toote 3-dimensioonilise mudeli ning saades kordi odavama omahinna. See võib tunduda praegu veel utoopiline, ent eilne ulme on tänane argipäev.

Pärast vabavarade RepRap ja Fab@Home

3D-printimine või tootmine materjali lisamise teel on üks mitmetest võimalikest protsessidest, mille tulemuseks on kolmemõõtmeline objekt. Peamiselt kasutatakse 3D-printimisel eseme kasvatamist kiht kihi haaval, mida juhib arvuti. Selline meetod võimaldab kuni 90% materjali- ja kuni 50% energiasäästu, kuna mudel ehitatakse kiht kihi haaval ja ei teki ülejääke, esemed ise prinditakse välja 3D virtuaalse mudeli põhjal.

Erinevad materjalivalikud

3D-printimise teeb unikaalseks ka lähteainete rikkalik valik, mida saab eset printides kasutada. Üheks omanäolisemaks printimise protsessiks võib pidada metalli paagutamist (pulbrilise materjali muutmine tükiliseks kõrge temperatuuri abil) või sulatamist. Seni toimus peaaegu kogu metallitöö valamise, sepistamise, stantsimise (lehtmaterjali kontuuri väljalõikamise; augulöömise; kraadilöömise; mahalõikamise või painutamise) ja mehaanilise töötluse kaudu. Idee, et liikuv (printeri) pea suudab anda kujuta massidele soovitud eseme kuju, seostus siiski protsessiga, mille käigus eemaldati materjali, mitte ei lisatud seda.

Üldmõiste “tootmine materjali lisades” leidis kasutust alles 2000. aastate alguses, kui mitmed materjali lisamise protsessid arenesid ja sai selgeks, et lähitulevikus metalli eemaldamine ei ole ainus protsess, kuidas on metalli võimalik töödelda.

Tööstuslikus tootmises ja metallitöötlemises saavutati 3D-printimises märkimisväärne tähelepanu alles 2010. aastal. Siis tulid esimesed avalikud tellimustööd mootoriosade ja suurte keerukate metalldetailide näol. Kalevi alla on jäetud muidugi see, et suured tööstuskontsernid, eesotsas auto-, kaitse- ja lennukitööstusega prindivad juba aastakümneid enda lõpp-produktidele elutähtsaid detaile, mis on kordi kompleksemad, vastupidavamad, ent materjalivaesemad, säästes nii loodust kui ka ressursse.

Soovite 3D-prinditud organit?Bioprintimise vallas on saatnud varajast edu inimorganismi osade  reprodutseerimine mitmete erinevate kudede genereerimise näol, sealhulgas naha-, luu-, kõhre-, trahhea- ja südamekudede taasloomine. Saavutatud on märkimisväärset edu ka täielikult toimivate organite ja kudede regenereerimisel ning on edukalt asendatud inimese südame aordiklapid 3D-prinditud -klappidega.

TAUST

Kolm aastakümmet arengut

3D-printimise üheks teerajajaks võib pidada ameerika päritolu Chuck Hulli, kes 1984. aastal leiutas protsessi, mida tuntakse stereolitograafiana. See tähendab, et esemed valmistatakse kiht kihi haaval vedelast polümeersest materjalist, mis tahkub UV-valguse käes. Hull defineeris protsessi süsteemina, mis on mõeldud kolmemõõtmeliste objektide ristläbilõike mustri loomiseks.

Wohlers Assosciatesi andmeil oli 2012. aastal ülemaailmne 3D-printerite ja sellega seostuvate teenuste turu väärtus 2,2 miljardit dollarit, tänaseks on see juba poole suurem ning aastaks 2018 ennustatakse 3D-printimise tööstuse turuväärtuseks juba ligi 17 miljardit dollarit.

Eestlased taas teerajajad

3D-printimisel on piiramatuid võimalusi, ent täna puudub veel ühtne tsentraliseeritud operatsioonisüsteem, mis suudaks kõiki kodukasutajate printereid ühendada ühise katuse alla. Just sellise mure lahendamisega tegeleb eestlaste asutatud 3DprinterOS.

3DprinterOS on tänaseks saanud mitmeid rahasüste üle ilma, sealhulgas ka investeeringu Microsofti kaasasutajalt Paul Allenilt. 3DPrinterOS on pilvetehnoloogial põhinev avatud operatsioonisüsteem, mis annab vabavaral põhinevatele printeritele täiesti uue hingamise. See on esimene portaal, kus saab endale tahtmise järgi mudeleid otsida, neid seejärel pilves “slice’ida” ehk kihiliseks teha ning seejärel ühe hiireklikiga ihaldatud eseme virtuaalilmast füüsilisse realiseerida. Operatsioonisüsteemi teeb unikaalseks asjaolu, et ollakse loomas standardit 3D-printimisele, nagu seda oli DOSi loomine PC’dele 1980ndate algusaastatel.

Tänaseks on tehnoloogia arenenud nii kaugele, et Eestist printima pandud vajaliku eseme saab kätte Himaalaja mäestikus ronides või keset maailmamerd seilates, vaja on vaid internetti ühendatud printerit ja arvutit ligipääsuga 3DPrinterOSile. See meetod kaotab vahendajate tarneahelad ning iga inimene saab üles laadida iseenda disaine, mille allalaadimiselt ta iga kord raha teenib ning vastupidi. 

Muutuks täielikult tootluse-nõudmise vahekord. Edaspidi hakataks müüma disaini, mida iga klient saab vastavalt enda vajadustele muuta. Inimesed tarbiksid vaid seda, mida neil tõesti vaja läheks. Ettevõtjatel kaoks ära vajadus tellida Hiinast üüratuid koguseid teatud eset, et saada odavam hind. Vaja on vaid toormaterjali.

Autor: Karl-Lennart Meri