Prof. Dodziuk: druk 3D to rewolucja, której w Polsce nie doceniamy

Podczas pandemii COVID-19 znów dużo mówi się o druku 3D. Technologia ta na masową skalę wykorzystywana jest choćby do produkcji przyłbic chroniących przed wirusem. To jednak tylko przedsmak tego, co jest możliwe dzięki drukarkom 3D.

Autorka książki o druku 3D (“Druk 3D/AM. Zastosowania oraz skutki społeczne i gospodarcze”) prof. Helena Dodziuk w rozmowie z PAP mówi o tym, jak zmienia się ta technologia.

“Jeśli chodzi o druk 3D, to u nas w Polsce jeszcze nie ma świadomości, że dzieje się coś rewolucyjnego. A na świecie inni aż zabijają się o to, żeby załapać się na ten uciekający pociąg” – ocenia.

Na razie wykorzystanie druku 3D w światowej produkcji przemysłowej to 1 proc. – informuje badaczka, ale zaznacza, że według prognoz wykorzystanie to będzie szybko rosło.

Jak podsumowuje, w zastosowaniach druku 3D były dotąd trzy główne etapy.

“Zaczęło się od prototypowania (rapid prototyping). Wcześniej firma zanosiła rysunki do warsztatu i dostawała prototyp np. po dwóch tygodniach. A druk 3D sprawił, że prototyp mógł być gotowy w ciągu jednej nocy” – opowiada. Dodaje, że choć drukarki 3D były początkowo drogie, a szybkość drukowania pozostawiała wiele do życzenia, to przemysł pokochał tę technologię.

Kolejnym etapem w rozwoju druku 3D było szybkie wytwarzanie narzędzi (rapid tooling). “Żeby uruchomić jakąś linię produkcyjną, trzeba zrobić do tego narzędzia. A to standardowo trwało np. 1,5 roku czy 2 lata. Jeśli wykorzystuje się zaś druk 3D, narzędzia są nie tylko tańsze, ale i czas ich wytworzenia skraca się do np. dwóch miesięcy” – mówi prof. Dodziuk.

Jej zdaniem wchodzimy teraz w trzeci etap w rozwoju druku 3D – to etap szybkiego wytwarzania (rapid manufacturing). Druk 3D stał się bowiem na tyle tani, szybki i niezawodny, że masowe wytwarzanie przy jego użyciu produktów staje się teraz w wielu przypadkach bardziej opłacalne niż metodami tradycyjnymi.

Rozwojowi zastosowań druku 3D sprzyja to, że znacznie spadł już czas wydruku, koszt drukarek i różnorodność materiałów, z których się drukuje.

“Firma Arcam ogłosiła jakiś czas temu, że ludziom wszczepiono już 100 tys. protez biodrowych wydrukowanych na ich drukarkach. Mówimy więc o przemysłowych ilościach produktów drukowanych w 3D” – opowiada.

Jak tłumaczy prof. Dodziuk, w druku 3D zmienia się niekiedy myślenie o projektowaniu produktów (w przemyśle mówi się w związku z tym o designie dla druku 3D – Design for Additive Manufacturing). W technologii druku 3D można bowiem wytwarzać obiekty o bardzo skomplikowanych kształtach i strukturze wewnętrznej. Mogą one mieć np. puste wnęki, a poszczególne części drukowanych obiektów mogą się poruszać względem siebie. Dzięki temu w bardzo wielu przypadkach można wytwarzać produkty tańsze, lżejsze czy działające lepiej niż dzięki tradycyjnym technikom.

Pytana o to, gdzie upatruje się przyszłości druku 3D, profesor przekonuje: “prawie wszędzie”. Wymienia, że z druku 3D już teraz korzysta się np. nie tylko w motoryzacji, przemysłach kosmicznym i lotniczym, wojsku, robotyce przemysłowej, budownictwie, lecz również w przemyśle odzieżowym i spożywczym. Firmy na ogół jednak nie chwalą się stosowanymi technologiami. Możliwości, jakie daje druk 3D są zdaniem rozmówczyni PAP prawie nieograniczone, jednak istnieją przypadki, kiedy warto połączyć druk 3D z wytwarzaniem tradycyjnym (tzw. metody hybrydowe).

Prof. Dodziuk zwraca szczególną uwagę na medycynę, gdzie druk 3D już teraz ratuje życie, zdrowie, ułatwia pracę lekarzom, a nawet poprawia kontakt z pacjentami. I tak druk 3D zdążył już sobie zagrzać miejsce na rynku nie tylko w produkcji protez biodrowych, ale i aparatów słuchowych. “Aż 98 proc. aparatów słuchowych wytwarzanych jest z udziałem druku 3D” – podaje popularyzatorka.

Lekkie i eleganckie konstrukcje wydrukowane w 3D zastąpić mogą też gips w leczeniu złamań czy zwichnięć, ale i przydają się w protezach – np. kończyn. „Jest interesujące, że dzieci i młodzi ludzie po amputacji deklarowali, że chcieliby protezy, które nie wyglądają jak zwykła ręka czy noga. Pewna mała dziewczynka ujęła to tak: Teraz już nikt nie powie o mnie: kaleka, ale: jaki ona ma wspaniały gadżet!” – opowiada prof. Dodziuk.

Wydruki przydają się też choćby przy wirtualnym planowaniu operacji chirurgicznych (np. w niezwykle skomplikowanych procedurach rozdzielenia bliźniąt syjamskich).

Technologia druku 3D przydaje się też w stomatologii – drukować można bowiem personalizowane protezy, implanty, ale i narzędzia używane podczas zabiegów. “W USA już zaczęła z tego powodu spadać liczba zakładów protetycznych” – relacjonuje prof. Dodziuk.

Opowiada, że pewien urolog w Szczecinie, aby wyjaśnić pacjentom ich stan zdrowia, drukował im w 3D modele ich nowotworów. „Wiem tylko, że oni zwykle nie chcieli potem brać tych wydruków do domu” – śmieje się popularyzatorka.

Coraz więcej się też dzieje, jeśli chodzi o biodrukowanie, czyli drukowanie w 3D żywymi komórkami. Helena Dodziuk dodaje, że w 3D wydrukować daje się już np. fragment wątroby, żeby sprawdzić, jak działają na nią leki. Nadzieją jest to, że kiedyś zamiast czekać na dawcę, można będzie drukować fragmenty lub nawet całe organy do przeszczepów. Wydrukowane w 3D organy testuje się obecnie wszczepiając je zwierzętom.

Pytana, z jakich materiałów korzysta się w druku 3D, prof. Dodziuk stwierdza, że dawniej królowały różne rodzaje plastiku, ale teraz drukować można obiekty również z ceramiki, gliny, metali czy rozmaitych kompozytów. Bardzo przyszłościowe są obecnie tzw. polimery reagujące (responsive polymers) oraz kompozyty o właściwościach anizotropowych (ich cechy są różne w zależności od kierunku). W druku 3D używać też można produktów spożywczych – choćby czekolady czy cukru. Są też dostępne rozwiązania, w których można drukować z wykorzystaniem betonu, gruzu, czy regolitu (to zwietrzała skała pokrywająca np. powierzchnię Księżyca czy Marsa). Widać więc, że dobierać można już materiały o bardzo specyficznych właściwościach – do konkretnych zastosowań.

Badaczka pytana, na jakie zastosowania druku 3D najbardziej czeka, mówi, że na zastosowanie w edukacji. Jej zdaniem gdyby uczniowie w szkołach dostawali za zadanie zaprojektować i przygotować trójwymiarowy wydruk, zdobywaliby przy takim projekcie wiedzę z bardzo różnych dziedzin, ale też rozwijaliby swoje pasje i uczyli pracy zespołowej.