Galbūt jau netrukus mums nebereikės eiti į parduotuvę – tereikės parsisiųsti daikto brėžinius iš interneto ir išsispausdinti jį 3D spausdintuvu.

Šių metų rugsėjo pabaigoje kompanija „KOR EcoLogic“ pristatė futuristiškai atrodantį automobilį „Urbee“, kurio kėbulas ypač lengvas ir patvarus. Tačiau tai ne vieninteliai požymiai, skiriantys „Urbee“ nuo panašių automobilių, – jo kėbulas buvo tiesiog… išspausdintas. Tam naudotas procesas, mokslininkų vadinamas stereolitografija, arba 3D spausdinimu, kai specialus spausdintuvas iš tam tikros medžiagos, pavyzdžiui, perdirbto plastiko, nulipdo bet kokios formos ir struktūros objektus.
Šis gamybos metodas nėra labai naujas – jis naudojamas daugiau nei dešimt metų, tačiau anksčiau tokiu būdu buvo gaminami tik produktų prototipai. Patvirtinus gaminio prototipą, būdavo gaminami specialūs presai, liejimo formos ir kita mašinerija, kuri galėtų masiškai gaminti tam tikrą prekę.
Pastaraisiais metais 3D spausdintuvai gan stipriai atpigo – nuo maždaug 400 tūkst. (prieš penkerius metus) iki 1000 dolerių už vienetą šiais metais. Todėl šiandien trimačio spausdinimo technologija sulaukia vis daugiau ne tik dizainerių ar inžinierių, bet ir gamintojų dėmesio. Pasak trimačio spausdinimo rinkos analitiko Terry Wohlerso, jau dabar apie 20 proc. 3D spausdintuvais gaminamų objektų yra galutiniai produktai, o ne prototipai.
Šiandien trimačio spausdinimo pramonės vertė sudaro apie 1,5 mlrd. dolerių, tačiau specialistas spėja, kad apie 2020-uosius ji sieks 5,2 mlrd. dolerių. Todėl verta išsiaiškinti, kaip veikia ši inovacija, kokių pokyčių ji žada ateityje ir kodėl pastaruoju metu žiniasklaidoje skelbiama, kad ji sukels gamybos revoliuciją.

Kaip veikia trimatis spausdinimas
Iš esmės 3D spausdinimas primena įprastą teksto perkėlimą iš kompiuterio ant popieriaus lapo – tokiam spausdintuvui tereikia pateikti skaitmeninį trimatį daikto brėžinį. Pagal jį įrenginio galvutė sluoksnis po sluoksnio purškia medžiagą nuo apačios į viršų, suformuodama spausdinamą objektą. Taip gaminant daiktus nereikalingos jokios liejimo formos, specialios apdirbimo mašinos ar surinkimo linijos. Štai, pavyzdžiui, Masačusetso technologijos instituto (MIT) mokslininkas Peteris Schmittas neseniai išsispausdino savo senelio sieninį laikrodį – tereikėjo sukurti virtualų jo mechanizmo brėžinį, ir iš spausdintuvo buvo išimtas plastikinis sieninis laikrodis, kurio mechanizmas veikia.
Beje, pastaruoju metu 3D spausdinimui pritaikomas ne tik įvairus plastikas, bet ir kitos medžiagos, pavyzdžiui, metalai, perdirbtas popierius, nailonas ir net maistas. Sudėtingesniuose ir brangesniuose trimačiuose spausdintuvuose naudojami lazerių arba elektronų pluoštų spinduliai, kurie nukreipiami į medžiagos miltelius, – susidūrimo vietoje šie milteliai išlydomi ir vėliau sukietėja. Ant viršaus pilamas dar vienas miltelių sluoksnis, jis sukietinamas – procedūra kartojama tol, kol pagaminamas objektas. Šitaip gali būti sukurtos ypač smulkios detalės, kurių storis siekia kelias dešimtąsias milimetro dalis, – panašaus storio yra žmogaus plaukas. Štai spalį Hanoveryje vykusioje biomedicinos naujovių parodoje „Biotechnica 2011“ Fraunhoferio instituto mokslininkas daktaras Guenteris Tovaras pristatė 3D spausdintuvu sukurtas dirbtines kraujagysles, pasižyminčias ypatingu elastingumu.
Šis gamybos būdas turi dar vieną labai didelį privalumą – labai taupiai naudojama medžiaga, iš kurios gaminamas daiktas, mat ji sukietinama tik toje vietoje, kur reikia, o likę milteliai vėl gali būti naudojami. Taip pat labai sutrumpėja gamybos laikas. Iki šiol naudojamos technologijos – liejimas, tekinimas, frezavimas bei kitos – šalina nereikalingą medžiagą tol, kol lieka tik detalė, o medžiagos likučiai vėl turi būti išlydyti, kad būtų galima juos naudoti.
Šis privalumas tampa ypač svarbus, kai gaminami daiktai iš brangiai kainuojančių medžiagų. 3D spausdintuvais pradėjo aktyviai domėtis „Airbus“ lėktuvų gamintoja „European Aeronautic Defence and Space Company“ (EADS), mat tokiu būdu daug efektyviau gaminti oralaiviams būtinas titano lydinio detales. „3D spausdinimo metu medžiaga naudojama tik ten, kur jos reikia. Dėl to šitaip pagamintos detalės yra ypač tvirtos ir kartu apie 60 proc. lengvesnės – tai labai svarbus kriterijus gaminant lėktuvus“, – teigė Andy Hawkinsas, pagrindinis EADS inovacijų padalinio inžinierius.
Svoris yra lemiamas kriterijus aeronautikos srityje – apskaičiuota, kad vienu kilogramu sumažinus orlaivio svorį, per metus sutaupoma 3 tūkst. dolerių vertės degalų, o kartu sumažėja ir išmetamo anglies dvideginio kiekis.
Kita Didžiosios Britanijos inžinierių grupė, dirbanti Sautamptono universitete, trimatį spausdinimą mato kaip pagrindinį nepilotuojamų lėktuvų gaminimo būdą: taip kiekvieno orlaivio parametrus galima būtų pritaikyti pagal tai, kokiam tikslui jis skirtas, – laukams purkšti ar fronto linijoms žvalgyti.

Antroji pramonės revoliucija jau pakeliui
Vis dažniau pasigirsta nuomonių, kad 3D spausdinimo technologija gali pakeisti jau gerą šimtmetį vyraujantį masinės gamybos modelį. Juk pastaraisiais dešimtmečiais stipriai pasikeitė išsivysčiusių šalių vartotojų poreikiai ir vis mažiau patrauklūs tampa milijonais vienetų gaminami identiški produktai. Vartotojas vis labiau vertina galimybę įsigyti jo individualiems poreikiams pritaikytą daiktą – ar tai būtų mobiliojo telefono korpusas, ar konkretaus žmogaus pėdai pritaikyti batai.
Kai kurie rinkos analitikai pradeda kalbėti apie bręstančią gamybos revoliuciją ir lygina ją su tuo perversmu, kurį sukėlė Gutenbergo spausdinimo presas. Ateityje tokie spausdintuvai dar labiau atpigs, bus atrandama vis daugiau daiktų spausdinimo medžiagų ir galbūt tokiu atveju vartotojui nereikės eiti į parduotuvę. Tereikės parsisiųsti iš interneto daikto brėžinius ir, paspaudus vieną mygtuką, iš 3D spausdintuvo išsiimti reikalingą daiktą. Jau dabar šią technologiją naudoja kai kurie papuošalų, avalynės, akinių – prekių, kurioms labai svarbu individualumas, gamintojai.
Dėl galimybės daiktus gaminti pagal individualius reikalavimus trimatis spausdinimas sėkmingai naudojamas ir medicinoje, mat ši technologija leidžia gaminti protezus, pritaikytus kiekvienam pacientui. Pavyzdžiui, Didžiosios Britanijos bendrovė „Within Technologies“ gamina pirštų, stuburo, sąnarių protezus, o vokiečių kompanijos EOS gaminami spausdintuvai sėkmingai spausdina dantų vainikėlius. Be to, šitaip pagaminti protezai yra tvirtesni, o jų paviršius gali būti suformuotas kaip tikro kaulo, kad prie jų lengviau prigytų kūno audiniai.
Pasak Didžiosios Britanijos menininkės Floros Parrott, kai kurie muziejai ketina naujausiomis technologijomis nuskenuoti savo eksponatus ir trimatės litografijos būdu pagaminti jų kopijas. Tai leistų mokslininkams tyrinėti ypač didelės istorinės vertės daiktus, jų neišardant ar nesulaužant. Ši trimačių spaudinių savybė paskatino kai kurias Kalifornijos mokyklas įsigyti 3D spausdintuvus – tai atveria didžiules galimybes mokiniams dar geriau pažinti pasaulį, pavyzdžiui, išsispausdinus žmogaus organo kopiją.
Deja, šią naujovę sėkmingai atranda ir nusikalstamas pasaulis. Štai vasarą JAV buvo suimta nusikaltėlių gauja, apkaltinta pavogusi apie 400 tūkst. dolerių iš paprastų žmonių mokėjimo kortelių. Pasirodo, tam tikslui skirtas priemones gaujos nariai buvo pasigaminę 3D spausdintuvu.
Masačusetso technologijos instituto atstovė dizainerė ir architektė Neri Oxman didžiules 3D spausdintuvų perspektyvas mato statybos, architektūros bei dizaino srityje. Juk tokie spausdintuvai leistų sukurti daug patogesnes, aerodinamiškesnes bei kitų naudingų savybių turinčias formas, kurių negalime pagaminti dėl dabartinių gamybos priemonių apribojimų. Pavyzdžiui, Antrojo pasaulinio karo metais skraidę naikintuvai „Supermarine Spitfire“ buvo ypač manevringi dėl neįprastos elipsės formos sparnų, tačiau jų gamyba buvo labai sudėtinga ir brangi, o 3D spausdintuvu tokį sparną būtų galima pagaminti greitai ir nebrangiai.
Kas bus toliau? Kaip žmonės panaudos 3D spausdintuvus? Šiandien aiškumo dar nedaug. Aišku tik viena, kad ilgainiui jie bus naudojami masiškai, nes jų kaina kas mėnesį mažėja. Štai birželio mėnesį Didžiosios Britanijos Bato universiteto mokslininkas Adrianas Bowyeris pristatė savo sukurtą 3D spausdintuvą „RepRap“, kainuojantį tik apie 2 tūkst. Lt. Tačiau, ko gero, daug įdomesnė detalė, kad šis įrenginys gali „išspausdinti“ pats save. Jei turėsime omenyje pastarojo meto progresą kuriant dirbtinį intelektą, galbūt jau vertėtų susirūpinti scenarijumi, kuris iki šiol buvo populiarus tik fantastinėje literatūroje ir kine, – mūsų sukurtos mašinos vieną dieną gali pradėti gaminti pačios save.