Przypisy

[1] B. Krassenstein, 18.08.2014, https://3dprint.com/12179/old-3d-prints-hagia-sophia/. Uwagi ogólne do przypisów: są one podawane w formie skróconej w porządku: autor, data publikacji na stronie internetowej, źródło internetowe; lub w przypadku braku autora: platforma internetowa lub tytuł, data publikacji na stronie internetowej, źródło internetowe; lub sama strona internetowa. Jeśli brakuje daty oznacza to, że nie została ona podana. Autorka korzystała ze źródeł w okresie maj-wrzesień 2018 roku, chyba że odnotowano inaczej.

[2] http://reports.weforum.org/future-of-jobs-2016/preface/.

[3] A. Bruce-Lockhart, 22.06.2015, https://www.weforum.org/agenda/2015/06/3d-printing-save-the-world/. Te dziesięć przykładów zostało dobrane dość przypadkowo, a podane informacje nie zawsze są ścisłe. W momencie pisania tego artykułu już latały samoloty wyposażone w części wydrukowane w 3D, mniejsze zanieczyszczenie środowiska wiąże się również z mniejszą ilością zużywanego materiału oraz paliwa, zwłaszcza w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym itp.

[4] M. Gehl, 1.09.2012, http://www.khouse.org/articles/2012/1078/.

[5] TCT Magazine, 25.01.2012, http://www.tctmagazine.com/3D-printing-news/additive-manufacturing/.

[6] https://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing.

[7] https://www.youtube.com/watch?v=rQhLzBACt3c.

[8] Fabian, 9.11.2015, https://i.materialise.com/blog/3d-printing-file-formats/.

[9] https://en.wikipedia.org/wiki/STL_(file_format).

[10] S. Touw, 3.10.2016, https://3dprinting.com/lighting/smooth-3d-printing-no-post-processing-required-with-printoptical-technology/.

[11] H. Larsen, https://plmgroup.eu/3d-printing-dops-the-tooling-price-for-injection-molding-by-95-percent/.

[12] TCT Magazine, https://www.tctmagazine.com/topics/rapid_manufacturing/.

[13] S.A. Goehrke, 21.06.2018, https://3dprint.com/217291/hp-rob-mesaros-interview/.

[14] E. Savitz, Forbes Staff, 7.12.2012, https://www.forbes.com/sites/ciocentral/2012/12/07/manufacturing-the-future-10-trends-to-come-in-3d-printing/#db7a1e448e92.

[15] Srinivasan, Bassa, 12.12.2012, Forbes.com.

[16] O.E. Petit, 17.02.2017.

[17] T. Warren, https://www.theverge.com/2016/6/16/11952072/local-motors-3d-printed-self-driving-bus-washington-dc-launch.

[18] V. Anusci, 17.01.2015, https://all3dp.com/3d-printed-car/.

[19] NASA, 3D Printing In Zero-G Technology Demonstration (3D Printing In Zero-G), 12.06.17, https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/1115.html.

[20] H. Dodziuk, Applications of 3D printing in healthcare, "Kardiochir Torakochirurgia Pol.", sierpień 2016, nr 13(3), s. 283-293, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5071603/.

[21] O. Diegel, 17.06.2014, https://www.youtube.com/watch?v=rQhLzBACt3c.

[22] Phys.org, 23.06.2016, https://phys.org/news/2016-06-bio-ink-d-stem-cells.html.

[23] Z wykładu Gerda Manza, wicedyrektora od spraw technologii na TCT Show Birmingham, 2017.

[24] O. Diegel, reality check.pdf, https://www.youtube.com/watch?v=yveN0-gl1wM.

[25] S. Saunders, 27.08.2018, https://3dprint.com/223539/3d-printed-robotic-fish-auv/.

[26] M. Siebert, https://www.siemens.com/innovation/en/home/pictures-of-the-future/industry-and-automation/additive-manufacturing-3d-printed-gas-turbine-blades.html.

[27] http://parsee.org/.

[28] T. Vialva, 4.07.2018, https://3dprintingindustry.com/news/u-s-air-force-base-could-save-thousands-with-3d-printed-cup-handle-135667/.

[29] http://www.edag.de/en/edag/stories/genesis.html.

[30] T. Rayna, L. Striukova, The Impact of 3D Printing Technologies on Business Model Innovation, "Technological Forecasting and Social Change" 2016, nr 102, s. 214-224.

[31] Kira, 5.04.2016, http://www.3ders.org/articles/20160405-wohlers-report-2016-reveals-1-billion-growth-in-3d-printing-industry.html.

[32] Wykład na TCT Show 2016, http://www.tctshow.com/.

[33] A. Locker, 30.03.2018, https://all3dp.com/1/3d-metal-3d-printer-metal-3d-printing/.

[34] T. Koslow, 28.01.2018, https://all3dp.com/iro3d-is-developing-a-desktop-metal-3d-printer-that-only-costs-5000/.

[35] Wohlers Report 2017 Shows Vibrant New Business Activity in 3D Printing with Softened Growth Worldwide, https://wohlersassociates.com/press72.html.

[36] C. Scott, 2.03.2017, https://3dprint.com/166571/3d-printing-misconceptions/.

[37] S.A. Goehrke, 3.08.2017, https://3dprint.com/144686/a-few-questions-for-rize/; Video Liquid 3D Printing Explained, 8.06.2015, http://www.sciencemag.org/video/liquid-3d-printing-explained, https://www.youtube.com/watch?v=PXFaeKRF2uU&feature=youtu.be.

[38] S. Hanselman, 27.01.2015, http://www.hanselman.com/blog/TheBasicsOf3DPrintingIn2015FromSomeoneWith16WHOLEHOURSExperience.aspx.

[39] C. Scott, 16.09.2016, https://3dprint.com/149549/xyz-printing-da-vinci-mini-printer/.

[40] B.B. O'Neal, 25.09.2015, https://3dprint.com/97384/m3d-micro-retail-maker-faire/.

[41] https://www.3dhubs.com/3d-printers/zortrax-m200.

[42] J.M. Pearce, Applications of Open Source 3-D Printing on Small Farms, "Organic Farming", 16.04.2015, nr 1, http://www.librelloph.com/organicfarming/article/view/214.

[43] M. Bese, 18.08.2107, http://blogs.3ds.com/perspectives/drones-and-the-digital-future-of-agriculture/.

[44] L. Gaget, 4.07.2018, https://www.sculpteo.com/blog/2018/07/04/3d-printing-for-agriculture-top-6-of-the-best-projects/.

[45] https://bigrep.com/.

[46] http://www.nanoscribe.de/en/.

[47] http://www.nano-di.com/3d-printer.

[48] Smooth 3D Printing; No Post-Processing Required with Printopical ? Technology, 3.11.2018, https://3dprinting.com/lighting/smooth-3d-printing-no-post-processing-required-with-printoptical-technology/.

[49] E. Venere, 18.09.2012, https://www.ineffableisland.com/2012/09/new-tool-gives-structural-strength-to-3.html.

[50] T. Kellner, 21.06.2017, http://www.ge.com/reports/epiphany-disruption-ge-additive-chief-explains-3d-printing-will-upend-manufacturing/.

[51] "Gdy zaczynasz o tym myśleć, zdajesz sobie sprawę, zarówno intelektualnie, jak i emocjonalnie: "O Boże, jeśli nie włączysz się w ten ruch, zrobi to ktoś inny". Jesteś podekscytowany jako inżynier, ale również obawiasz się jako istota ludzka. Oba te uczucia zmuszają cię do mówienia: "muszę się w to włączyć, muszę się w to włączyć". I zaczynasz biec" (tłum. H.D.).

[52] Fabbaloo, 30.08.2018, https://www.fabbaloo.com/blog/2018/8/30/a-caution-for-3d-printer-startups-youre-too-late?utm_source=feedblitz&utm_medium=FeedBlitzRss&utm_campaign=fabbaloo/default.

[53] S.A. Goehrke, 30.08.2018, https://www.fabbaloo.com/blog/2018/8/30/digifabster-interview?utm_source=feedblitz&utm_medium=FeedBlitzRss&utm_campaign=fabbaloo/default.

[54] Additive Manufacturing UK. National Strategy 2018-2025, http://am-uk.org/project/additive-manufacturing-uk-national-strategy-2018-25/.

[55] M. Molitch-Hou, 2.08.2016, https://3dprint.com/144633/zortrax-deal-never-happened/.

[56] http://3dgence.com/.

[57] http://www.materialise.com/pl/.

[58] T. Koslow, 17.10.2017, https://all3dp.com/ato-one-atomization-system-metal-powder-development/.

[59] http://www.tctshow.com/Content/2016-Video-Archive.

[60] H. Bensoussan, 5.01.2017, https://www.sculpteo.com/blog/2017/01/05/metal-3d-printing-in-slm-dmls-our-new-offer-in-7-questions/.

[61] T. Kellner, 13.11.2017, https://www.ge.com/reports/epiphany-disruption-ge-additive-chief-explains-3d-printing-will-upend-manufacturing/.

[62] M. Hollweg, 23.06.2015, The Limits of 3D Printing, https://hbr.org/2015/06/the-limits-of-3d-printing.

[63] D. Simmons, 6.05.2015, https://www.bbc.com/news/technology-32597809.

[64] T. Kellner, 19.04.2016, https://www.ge.com/reports/airbus-gets-1st-production-jet-engines-with-3d-printed-parts-from-cfm/.

[65] H. Crochet, 25.11.2015, https://www.sculpteo.com/blog/2015/11/25/3d-printing-takes-off-with-aeronautics-aerospace/.

[66] M. Hollweg, 23.06.2015, The Limits of 3D Printing, https://hbr.org/2015/06/the-limits-of-3d-printing.

[67] S. Nathan, 23.08.2011, http://www.technologyreview.com/demo/425133/printing-parts/.

[68] https://pl.wikipedia.org/wiki/Katenany.

[69] https://www.youtube.com/watch?v=GFVU0poYK1Q.

[70] A. Mo, 6.05.2016, https://www.linkedin.com/pulse/how-rapid-prototyping-system-helpsmake-faster-software-alam-mo.

[71] M. Mensley, 17.05.2017, https://all3dp.com/3d-printed-car/.

[72] T. Wohlers, 8.06.2017, https://3dprint.com/180540/dfam-at-materialise/.

[73] C. Wyman, 18.11.2015, http://blog.stratasys.com/2015/11/18/opel-3d-printing/.

[74] M. Traczyk, http://blog.zmorph3d.com/3d-printed-jigs-fixtures/.

[75] J. Kerns, 27.06.2017, https://www.machinedesign.com/industrial-automation/new-york-citys-subway-metaphor-nations-infrastructure.

[76] J. Hauer, 16.01.2017, https://3dprint.com/161809/portability-power-to-3d-printing/.

[77] L. Gaget, 14.06.2018, https://www.sculpteo.com/blog/2018/06/14/4-ways-to-reduce-cost-of-production-and-prototyping-with-3d-printing/.

[78] Simon, 16.07.2015, http://www.3ders.org/articles/20150716-colorado-doctors-begin-using-3d-printing-for-treating-unborn-babies-with-abnormalities.html.

[79] "J Surg Res", 15.06.2014, nr 189(2), s. 193-197, doi: 10.1016/j.jss.2014.02.020, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24721602.

[80] http://3dprint.com/tag/3d-printed-medical-implants/.

[81] CT-Bone?: Real Bone from the 3D Printer, http://www.xilloc.com/ct-bone/.

[82] R. Huang, X. Gao, J. Wang, H. Chen, C. Tong, Y. Tan, Z. Tan, Triple-Layer Vascular Grafts Fabricated by Combined E-Jet 3D Printing and Electrospinning, "Ann Biomed Eng.", 29.05.2018, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29845412".

[83] J.I. Efanov, A.A. Roy, K.N. Huang, D.E. Borsuk, Virtual Surgical Planning: The Pearls and Pitfalls, "Plast Reconstr Surg Glob Open", styczeń 2018, nr 6(1), e1443, doi: 10.1097/GOX.0000000000001443.

ROZDZIAŁ1Druk 3D już tu jest!

Piramidy egipskie można uważać za pierwsze realizacje wytwarzania przyrostowego, ale pojęcie druku 3D (ang. 3D Printing, 3DP) po raz pierwszy zastosował prof. Ely Sachs z Massachusetts Institute of Technology w 1995 roku[1]. W przypadku produkcji przemysłowej na dużą skalę 3DP jest również nazywany wytwarzaniem przyrostowym AM. Razem z digitalizacją procesów wytwarzania jest on uważany za podstawę trzeciej lub czwartej rewolucji przemysłowej. Pierwsza z nich zaczęła się w końcu XVIII wieku wprowadzeniem maszyn tkackich w Wielkiej Brytanii, za początek drugiej niektórzy uznają wynalazek maszyny parowej, zaś inni twierdzą, że zaczęła się na początku XX wieku wprowadzeniem ruchomej taśmy montażowej przez Henry'ego Forda. Z kolei trzecia rewolucja przemysłowa została zainicjowana w połowie XX wieku. Światowe Forum Ekonomiczne (World Economic Forum, WEF) uznało 3DP wraz z genetyką, sztuczną inteligencją, robotyką i kilkoma innymi dziedzinami za zwiastuna czwartej rewolucji przemysłowej[2].

Na stronie internetowej WEF wymieniono dziesięć przykładów pokazujących, jak 3DP może "ocalić świat"[3]. Są wśród nich drukowanie kopie rogów nosorożców mające zapobiec ich wyginięciu, pomoce dla osób niewidomych i niedowidzących, aby mogły "zobaczyć" zdjęcie (podobny projekt, okulary parsee, oparty na zupełnie innych zasadach polskiej firmy Parsee zostanie omówiony w rozdz. 12F) itp. W przemyśle druk 3D ma przynieść ogromne zyski dzięki elastyczności projektowania i samej formie produkcji oraz "inteligentnym" łańcuchom dostaw i dystrybucji gotowych produktów. 3DP jest również bardziej korzystne dla środowiska ze względu na bardzo niewielkie straty materiału przy wytwarzaniu. Tradycyjne metody produkcji wytwarzają na ogół wiele odpadów i mają dużo ograniczeń, ale przejście od nich do technologii 3DP wymaga od przemysłu wielkiego wysiłku. Stąd opór wielu menedżerów przeciwko wprowadzaniu tej metody wytwarzania. Należy podkreślić, że jeszcze niedawno przedstawiano druk 3D jako panaceum na wszelkie bolączki świata. Twierdzono, że można wszystko wydrukować w 3D i niedługo drukarka 3D znajdzie się w każdym domu. Tak nie jest.

Zacznijmy od kwestii nomenklaturowych. Jak wspomniałam, w prasie króluje pojęcie druku przestrzennego 3DP, a obok niego funkcjonuje również termin "wytwarzanie przyrostowe". Obecnie zaczyna przeważać pogląd, że 3DP dotyczy głównie druku z wykorzystaniem do wytwarzania relatywnie małych drukarek (często domowych), ale również do prototypowania, podczas gdy AM stosowane jest do produkcji przemysłowej z wykorzystaniem technologii druku 3D. W tej książce zachowam to rozróżnienie, chociaż nie zawsze będzie to możliwe. W przypadkach mówienia o metodzie będę ogólnie używać terminu "3DP".

Młodzież nie pamięta drukarek atramentowych, popularnych "plujek". Miały one dysze, które "wypluwały" tusz. Podobnie działa drukarka trójwymiarowa, ale zamiast tuszu używa się najczęściej plastiku, metalu, a nawet komórek. Oczywiście dodatkowo w drukarkę wbudowany jest mechanizm, opuszczający zadrukowaną powierzchnię o grubość druku po każdej nadrukowanej warstwie, zaś zestalony materiał nałożony w kolejnych warstwach "zlepia się". Drukowanie wykonywane jest na podstawie projektu stworzonego w komputerze za pomocą CAD (ang. computer-aided design) lub przestrzennego zeskanowania istniejącego obiektu. Obecnie uważa się, że efektywne projektowanie dla druku 3D wychodzi poza standardowe metody CAD. Używa się nawet terminu "design dla wytwarzania przyrostowego" (ang. design for additive manufacturing, DfAM, zob. rozdz. 10). Następnie należy podjąć decyzję o kierunku podziału obiektu do wydrukowania na warstwy (ang. slicing). Kiedyś był to duży problem techniczny, obecnie robią to wyspecjalizowane programy (zob. Aneks). Drukowanie w 3D można obejrzeć na YouTubie, np. http://www.youtube.com/watch?v=bpcwBQKUqK4&noredirect=1.

Wbrew ogólnej opinii metoda druku w 3D nie jest niczym nowym, w internecie wyrażono nawet opinię, że metodę tę opatentowano już w latach 70.[4], a nawet wcześniej[5]. Według Wikipedii polega ono na wytwarzaniu obiektów trójwymiarowych dowolnych kształtów na podstawie modelu cyfrowego[6]. Wytwarzanie metodą druku 3D jest procesem czteroetapowym[7]:

1) najpierw należy przy pomocy oprogramowania typu CAD lub DfAM (zob. rozdz. 10) albo skanowania stworzyć model przestrzenny obiektu, który musi

2) zostać przekonwertowany do formatu[8] używanego przez drukarkę 3DP, np. najczęściej używanego w tej dziedzinie standardu STL[9],

3) wydrukowany w 3D oraz

4) poddany obróbce końcowej, tzw. postprocessingowi (przynajmniej jedna z wprowadzonych ostatnio metod pozwala go uniknąć)[10].

Należy podkreślić, że drukowanie przyrostowe różni się zasadniczo od tradycyjnej metody odejmowania (ang. subtractive manufacturing) polegającej na użyciu takich narzędzi jak tokarka lub frezarka, które formują pożądany element przez usuwanie niepotrzebnego materiału z bloku.

Na początku zastosowania tej metody obejmowały szybkie prototypowanie (ang. rapid prototyping) przy użyciu bardzo drogich maszyn. Następnie, również korzystając z bardzo drogich drukarek 3D, zaczęto ją stosować do szybkiego otrzymywania narzędzi (ang. rapid tooling). Laicy nie doceniają roli tego etapu przy wprowadzaniu nowej lub zmodyfikowanej produkcji, mimo że wymaga on dużo czasu i generuje znaczne koszty. Przykładowo, druk 3D obniża cenę narzędzi do formowania wtryskowego o 95%[11]. Jednak teraz znajdujemy się w przełomowym momencie rozwoju tej metody produkcji. Obecnie mówi się już o szybkim wytwarzaniu (ang. rapid manufacturing)[12]. Ponadto obok stosowanego uprzednio druku z plastiku szybko rozwija się druk 3D korzystający z metalu i innych materiałów.

Jednocześnie dzięki pojawieniu się tanich drukarek biurkowych (ang. desktop printers), 3DP nie tylko trafia już "pod strzechy" (na razie głównie w USA, Europie Zachodniej, w Chinach i Korei Południowej), lecz również znajduje zastosowanie w wielkich korporacjach, zwłaszcza w przemyśle lotniczym, kosmicznym i motoryzacyjnym, i to na skalę masową. W 3DP/AM są zaangażowane nie tylko firmy tradycyjnie specjalizujące się w tej dziedzinie. Wśród nowych graczy jest m.in. koncern Hewlett-Packard (HP), który intensywnie wprowadza je do produkcji[13]. Coraz szerzej druk 3D wchodzi również do medycyny, przynosząc spektakularne rezultaty (zob. rozdz. 12).

Dotychczas wprowadzenie wielkich rewolucyjnych wynalazków, takich jak druk, silnik parowy lub elektryczność, do życia codziennego na ogół trwało bardzo długo, ale znacząco zmieniały one życie przeciętnego człowieka. Teraz proces zmian przyspiesza i możemy oczekiwać, że druk 3D wkrótce zmieni (prawie) wszystko. Będzie to nie tylko wytwarzanie prototypów i narzędzi, protez i implantów dostosowanych do konkretnego pacjenta czy też biżuterii, którą zrobimy sobie sami w domu, podobnie jak część zamienną do zepsutej pralki lub lodówki, do wydrukowania której użyjemy bezpłatnego pliku ściągniętego ze strony internetowej. Już w 2012 roku na stronie internetowej magazynu Forbes pisano[14]: "Są duże szanse na to, że leciałeś już samolotem, nie wiedząc o tym, że wbudowana była w niego część wydrukowana w 3D, przez co był on lżejszy i bardziej oszczędnie wykorzystywał paliwo"[15] . Z kolei ostatni model Airbusa A350 XWB z 2015 roku zawiera ponad tysiąc wydrukowanych w 3D części.

Istnieje już co najmniej jeden samochód, EDAG Genesis, całkowicie wydrukowany w 3D. W 2014 roku firma Local Motors wydrukowała w 3D w dwóch egzemplarzach samochód Strati (rys. 1.1), ale zapowiadane na 2017 roku wprowadzenie na rynek nowego, wydrukowanego w 3D modelu auta się opóźniło. Jednak firma ta przyjmuje już zamówienia na mały, wydrukowany w 3D autonomiczny, tj. jeżdżący bez kierowcy, busik (ang. shuttle)[16], który wypróbowano na ulicach Waszyngtonu[17].

W pracach nad nowymi modelami samochodów i samolotów oraz nad częściami do nich wykorzystuje się specyfikę projektowania obiektów przeznaczonych do wydrukowania w 3D, aby uzyskać jak najbardziej aerodynamiczny kształt i otrzymać jak najlżejsze części[18]. Design dla 3DP jest specyficzny, mówi się o designie dla wytwarzania przyrostowego, który zostanie omówiony w rozdz. 10.

Bardzo zainteresowany drukiem 3D jest przemysł kosmiczny. NASA opracowała drukarkę G0 (czyli działającą w zerowym przyspieszeniu, rys. 11.D1), która może drukować w stanie nieważkości. Agencja wysłała ją na orbitę, a wydrukowane tam przedmioty przesłano z powrotem do przebadania na Ziemię[19], gdzie stwierdzono, że nie różnią się one od obiektów wydrukowanych na Ziemi.

Rys. 1.1. Samochód Strati wydrukowany w 3D przez firmę Local Motors, co wymagało 4 lat projektowania i 44 godzin drukowania jednego egzemplarza (wydrukowano dwa). Fotografia użyta za zgodą Local Motors z LMI. Wszystkie prawa zastrzeżone

Bardzo ciekawe są zastosowania druku 3D w medycynie[20]. To m.in. spersonalizowane protezy i implanty (dużo tańsze, co jest ważne nie tylko dla dzieci szybko wyrastających z protez, szybciej robione, a także na ogół wygodniejsze niż tradycyjne, ponieważ są dopasowane do rozmiarów ciała danego pacjenta), coraz częściej stosowane modele pozwalające chirurgom na trenowanie operacji przed jej przeprowadzeniem, aparaty słuchowe czy też wydrukowane narzędzia chirurgiczne i ortezy, żeby wymienić tylko niektóre z zastosowań w opiece zdrowotnej. Bardziej szczegółowo zostaną one omówione w rozdz. 12. Fascynujący i przyszłościowy wydaje się druk 3D żywymi komórkami zwany biodrukiem[21] (zob. rozdz. 12H), a zwłaszcza drukowanie komórkami macierzystymi[22].

Jak wspomniałam, w prasie jest mnóstwo entuzjastycznych informacji na temat druku 3D; jeszcze niedawno ulubionym hasłem wielu artykułów było "wkrótce drukarka 3D będzie w każdym domu i można będzie wydrukować w 3D wszystko". Oczywiście to nieprawda. Mimo niezliczonych i różnorodnych zastosowań nie wszystko można i będzie się opłacało drukować w 3D. Obok coraz szerszego wprowadzania 3DP/AM obecnie w przemyśle wprowadza się podejście hybrydowe polegające na jednoczesnym stosowaniu połączonych 3DP i metod tradycyjnych. Tak samo jak nie w każdym domu jest zwykła drukarka, nie wszyscy będą mieli drukarki 3D w domu.

Zalety druku 3D są tak wielkie, że będzie on coraz szerzej stosowany, ale trzeba mieć świadomość, że jego wprowadzenie do produkcji przemysłowej wymaga czasu i ogromnego wysiłku, również finansowego, a także zmiany sposobu myślenia biznesmenów. Zostało to omówione w rozdz. 17. Warto wspomnieć, że firmie Adidas badania nad 3DP we współpracy z firmą Carbon zajęły ponad dziesięć lat, zanim zaczęły one przynosić zyski[23]. W wielu wypowiedziach mówi się o konieczności współpracy firm, które zajmują się różnymi aspektami 3DP, z przedsiębiorstwami opracowującymi nowe zastosowania.

Zalety i ograniczenia druku 3D/AM podsumował profesor Uniwersytetu w Lund, Olaf Diegel:

1. 3DP/AM nie zastąpi tradycyjnych metod wytwarzania.

2. Jest to technologia komplementarna, która używana we właściwy sposób dla pewnych produktów ma ogromne zalety w porównaniu z metodami tradycyjnymi.

3. Można je w pełni wykorzystać, jedynie stosując design specjalnie opracowany dla druku 3D.

4. Nie wszystko powinno być drukowane w 3D! Stosuj tę metodę wytwarzania jedynie wtedy, gdy rzeczywiście jest to korzystne!

5. Ogromnym ograniczeniem 3DP jest postprocessing, czyli konieczność obróbki części po ich wydrukowaniu[24].

Zastosowania druku 3D w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i kosmicznym (oraz obronnym, o czym zresztą niezbyt wiele wiadomo) są najbardziej zaawansowane, ale spotykamy się z nim prawie w każdej dziedzinie: w przemyśle spożywczym, modzie, budownictwie, a także w sztuce, ochronie zabytków i robotyce. Wydaje się, że już obecnie 3DP odgrywa również istotną rolę w edukacji (zob. rozdz. 8) i ekologii (zob. rozdz. 6).

Rys. 1.2. Wydruk postaci Paula McCartneya i jego fanka oraz inne wydruki w Aye Aye Lab, http://ayeayelabs.com/. Dzięki uprzejmości J. Tomali

Warto również opowiedzieć o wykorzystaniu zjawiska mimikrii, czyli naśladowania organizmów żywych, do budowy wydrukowanego w 3D robota - sztucznej ryby, która można wykorzystać do zbierania danych pod wodą, np. badając zanieczyszczenie środowiska lub szczelność rurociągów[25]. Ważną cechą druku w 3D jest to, że wyzwala on kreatywność. Łatwość wytworzenia prototypu (pierwsze zastosowanie tej technologii na masową skalę) wyzwala fantazję nie tylko artystów czy też kreatorów mody, lecz również jest istotnym czynnikiem stymulującym rozwój w wielu dziedzinach.

Należy podkreślić kilka aspektów tej technologii:

1. Druk 3D pozwala otrzymywać skomplikowane kształty, których często w ogóle nie można wytworzyć, stosując inne metody lub wytworzenie ich jest bardzo żmudne i kosztowne (zob. rozdz. 2). Przykładowo, w przemyśle lotniczym i samochodowym 3DP służy do produkcji lżejszych części lub części z wbudowanymi w trakcie wytwarzania kanałami lub wnękami chłodzącymi. Te ostatnie zastosował Siemens do produkcji wykorzystującej technologię 3DP łopatek turbin ze specjalnym systemem chłodzenia[26]. Wymagało to przeprojektowania na nowo konstrukcji tych łopatek oraz sposobu ich wytwarzania. 3DP jest bardzo inspirujący dla twórców różnorakich wyrobów, np. okulary dla niewidomych i niedowidzących typu parsee[27], w których jedynym drukowanym w 3D elementem jest oprawka. Jednak łatwość jej modyfikowania i testowania różnych rozwiązań ułatwiła ich projektowanie.

2. Drukowanie w 3D skomplikowanych kształtów umożliwia wykonanie "za jednym zamachem" (ang. at one run) kilku połączonych części, co pozwala na oszczędność materiału elementów łączących (śrub, nakrętek itp.) oraz kosztów montażu.

3. Niektóre części mogą być wytwarzane przy użyciu klasycznych metod, ale byłoby to bardzo skomplikowane i drogie. Druk 3D stanowi w takim przypadku alternatywę, np. przy produkcji zawiasów, łożysk kół zębatych i przegubów kulowych, które mogą być wytwarzane w tej samej maszynie i z tego samego materiału. Pozwala to na zmniejszenie kosztów i czasu wytwarzania.

4. Druk 3D/AM jest często dużo tańszy niż wytwarzanie tradycyjne. Na przykład wydrukowanie w 3D drobiazgu, uszek (uchwytów) do kubków termosów może oszczędzić Amerykańskiemu Lotnictwu (ang. US Air Force) tysiące dolarów[28].

5. Druk 3D pozwala na szybsze wprowadzenie na rynek produktów, ponieważ nie traci się czasu na robienie narzędzi, co konieczne jest przy wytwarzaniu tradycyjnym. Jak wspomniano, jest on również użyteczny przy produkcji tradycyjnej do szybkiego wytwarzania narzędzi.

6. Jak każda naprawdę nowa technologia ma ona destrukcyjny (ang. disruptive) charakter, zastępując wiele z dotychczas stosowanych metod (zob. rozdz. 5). Na razie jest to widoczne np. w dziedzinie produkcji aparatów słuchowych, gdzie bardzo liczne, na ogół drobne warsztaty zostały zastąpione przez kilku wielkich producentów (zob. rozdz. 12B).

7. W rozwoju druku 3D ważną rolę odegrali wolontariusze-entuzjaści, a nawet hakerzy, którzy chcieli, by dziedzina ta była polem wolnego, bezpłatnego obiegu informacji i łatwo dostępnych urządzeń. W związku z tym jest ona areną walki między tymi entuzjastami a firmami, które chcą na druku 3D zarabiać (zob. rozdz. 3).

Burzliwy rozwój technologii druku w 3D oznacza ogromną konkurencyjność, która wymusza wypadanie z rynku słabszych przedsiębiorstw, a pozostałe zmusza do stałego "trzymania ręki na pulsie" (z czym wiąże się, np. wykupywanie za duże sumy startupów, które opracowały nowatorskie technologie czy zastosowania), aby dotrzymać kroku szybkim zmianom. Te zmiany dotyczą nie tylko wyboru technologii (metod drukowania i stosowanych materiałów) i oprogramowania, lecz również organizacji produkcji. Zmianę podejścia w projektowaniu dobrze ilustruje przykład samochodu Genesis wyprodukowanego przez firmę EDAG[29]. Na stronie firmy można przeczytać, że wytwarzanie addytywne AM zapewnia wysoki stopień swobody, pozwalając zaprojektować wielofunkcyjne części, specyficzne dla projektowanego zadania, zoptymalizowane pod względem aerodynamiki i odporności na zderzenia oraz zapewniające idealną grubość ścian i zredukowaną emisję CO2 w przyszłości. Z punktu widzenia logistyki inną z licznych zalet druku 3D jest możliwość decentralizacji wytwarzania struktur, co pozwoli na wysoki stopień elastyczności i wydajności w rozwijaniu produktu. Możemy sobie wyobrazić, że składniki i części zamienne mogą być drukowane w różnych miejscach i tylko w miarę potrzeby. Zmieni to całkowicie m.in. logistykę i rynek części zamiennych, które będą wytwarzane w warsztacie naprawczym.

Łatwość wykonania kopii za pomocą druku 3D będzie źródłem wielu problemów prawnych (zob. rozdz. 7). Może on naruszać wszystkie dziedziny Prawa Własności Intelektualnej, takie jak kopiowanie, zabezpieczenie projektu (design), patenty i znaki towarowe. Obecnie sytuacja w druku 3D jest podobna do tego, co się działo z kopiowaniem nagrań mniej więcej dziesięć lat temu. Jest ona jednak dużo bardziej skomplikowana pod względem prawnym. Może to doprowadzić do głębokich zmian społecznych.

Jak wspomniano, zastosowania druku 3D zaczęły się od wytwarzania prototypów na początku lat 90., następnie pod koniec zeszłego wieku firmy przeszły do wytwarzania narzędzi. Obie te dziedziny stanowią obecnie podstawę zastosowań 3DP, jednak po latach badań po 2010 roku zakłady lotnicze (i nie tylko) zaczęły produkować na skalę masową części samolotów[30].

Rynek drukarek 3D jest bardzo konkurencyjny. Dziś mamy do czynienia z wieloma firmami produkującymi w szerokim asortymencie ogromne ilości drukarek 3D o różnych parametrach technicznych. Część z nich splajtuje i zostanie wyparta z rynku. Część, po chwilowym zmniejszeniu zysków, co zaobserwowaliśmy w 2015 roku, znowu jest dochodowa (zob. rozdz. 4). Raport Firmy Wohlers za 2016 rok podaje[31], że wartość całego rynku 3DP wzrosła w porównaniu z 2015 rokiem o 1 mld dolarów osiągając 5,165 mld dolarów. Mimo chwilowego załamania w 2015 roku skumulowany roczny wskaźnik wzrostu CAGR (ang. Compound Annual Growth Rate) przemysłu 3DP w ciągu minionych 27 lat jest stabilny i wyniósł 26,2%, a największy wzrost zaobserwowano w 2014 roku, gdy osiągnął on 34,9%. Według tego raportu w 2016 roku najsilniejszy wzrost wystąpił w dwóch różnych, pozornie przeciwstawnych dziedzinach: w produkcji przemysłowych drukarek do metalu i drukarek biurkowych. Te pierwsze powoli przestają być bardzo drogie i ich ceny dzięki konkurencji na rynku spadają (według Chrisa Connery z Global Analysis and Research[32]. Aktualnie mogą one kosztować ponad 800 tys. dolarów, ale obecnie (2018) tanie drukarki do metalu to wydatek rzędu 100-250 tys. dolarów[33]. Co więcej, firma iro3D zaczęła ostatnio dostawy małych drukarek 3D do metalu kosztujących 5 tys. dolarów[34].

Najbardziej rozpoznawalnymi producentami drukarek do metalu są firmy EOS, 3D Systems, Concept Laser, Optomec i Renishaw. Nowymi graczami na tym rynku są Toshiba i izraelski startup XJet. Raport podaje liczbę sprzedanych drukarek biurkowych (w cenie poniżej 5 tys. dolarów) na świecie w latach 2007-2015, z czego w tym ostatnim roku sprzedano ponad 278 tys. dolarów, co odpowiada wzrostowi o imponujące 45% rok do roku. Raport Wohlersa z 2017 roku[35] zanotował niższy niż w roku poprzednim wzrost na rynku druku 3D, co omówiono w rozdz. 16.

Jak wspomniano, z drukiem 3D jest związanych sporo nieporozumień[36]. Osoby, które z nim nie pracowały, mają często dość fałszywy obraz tej metody wytwarzania i albo myślą, że to cudowne i że można wydrukować w 3D wszystko, albo uważają, że metoda ta przydaje się tylko do produkcji niepotrzebnych gadżetów. Clare Scott porównała pierwszy kontakt z drukarką do tego, jak czuli się uczniowie-pierwszoklasiści z Hogwartu (z serii książek J.K. Rowling o Harrym Potterze) na lekcjach robienia czarodziejskich mikstur. Nie zawsze pierwsze wydrukowane w 3D rzeczy rzeczywiście przypominają to, co zamierzaliśmy wydrukować. Ponadto na początku na ogół nie pamiętamy, że w większości przypadków w wydrukowanych przedmiotach musimy usunąć wsporniki i wykonać tzw. postprocessing, czyli przetwarzanie końcowe (chociaż wymyślono już technologię, która postprocessing sprowadza do minimum[37]). Wymagający wiele czasu postprocessing (zob. Aneks) może wymagać użycia papieru ściernego, skrobaków, noży lub toksycznych rozpuszczalników. Swoje doświadczenia z nowo zakupioną drukarką 3D bardzo realistycznie opisał Scott Hanselman[38]. Każda osoba bez doświadczenia, która chce się zająć drukiem 3D powinna przeczytać jego relację.

Niektóre wydrukowane w 3D gadżety są fajne, ale obecnie metodę tę stosuje się głównie do poważnych zadań: już dziś drukuje się części samolotowe i samochodowe, budynki, suknie, słodycze, tanie spersonalizowane protezy, modele do wykorzystania w operacjach chirurgicznych i mnóstwo innych przydatnych rzeczy. Co więcej, ci, którzy próbowali używania tego rodzaju druku, twierdzą, że wydrukowana w 3D pizza jest naprawdę smaczna. (Po co to robić? Na przykład, żeby kosmonauci nie musieli się odżywiać jedynie pigułkami. Pożywne to, ale ile można). Już dziś drukuje się komórkami tkanki. Są one obecnie wykorzystywane do testowania leków, mając nadzieję, że w przyszłości będziemy mogli wszczepiać implanty, wydrukowane w 3D z komórek.

Drukarka 3D wcale nie musi być droga, ich cena waha się od mniej niż 100 dolarów za urządzenie do samodzielnego złożenia do setek tysięcy dolarów amerykańskich za profesjonalne drukarki do metalu. Zależy, do czego taka drukarka 3D jest nam potrzebna. Jeśli chcemy ją wykorzystać w biznesie, to najprawdopodobniej warto zainwestować tysiące (a może i dziesiątki tysięcy) dolarów amerykańskich, ale dla hobbysty na ogół wystarczy coś w cenie porównywalnej do ceny komputera, np. drukarka 3D da Vinci firmy XYZ w cenie poniżej 300 dolarów[39] lub M3D Micro 3D printer[40] (poniżej 450 dolarów). Bardzo dobry stosunek jakości do ceny ma polska drukarka 3D firmy Zortrax M200 (zob. rozdz. 15), która mimo że jest produkowana od 2014 roku, ciągle cieszy się dużym zainteresowaniem na świecie[41]. W biznesie warto jednak mieć świadomość, że wybór drukarki 3D to bardzo trudne zadanie ze względu na ogromną liczbę modeli na rynku oraz różne charakterystyki, a także brak przygotowania osób chcących kupić drukarkę.

Zastosowania 3DP w różnych dziedzinach będą szczegółowo przedstawione później. Jak wspomniano, obejmują one takie przemysły jak lotniczy, samochodowy, kosmiczny, budownictwo, a także medycynę, oświatę i wiele innych gałęzi. Do niedawna jednymi z niewielu sygnałów dotyczącym zastosowań druku 3D w rolnictwie są dostępny w internecie artykuł J.M. Pearce'a Applications of Open Source 3-D Printing on Small Farms[42] i artykuł o zastosowaniu dronów w rolnictwie Marka Bese[43]. W 2018 roku na blogu sculpteo omówiono najciekawsze zastosowania 3DP w tej dziedzinie[44]. Obejmują one głównie kraje rozwijające się i obszary trudnodostępne, ale na tym blogu wspomniano również wytwarzanie części zamiennych dla ciężkiego sprzętu rolniczego oraz urządzenia dla tzw. rolnictwa miejskiego, a nawet małych ogródków domowych (nie przydomowych!).

Niestety w tej książce zabrakło miejsca na szczegółowe przedstawienie roli 3DP/AM w krajach rozwijających się, będzie to skrótowo omówione w rozdz. 16.

Druk 3D został wprowadzony niedawno, ale technologia ta burzliwie się rozwija. Z jednej strony wprowadzane są nowe technologie drukowania i nowe materiały. Z drugiej strony mamy do czynienia z istnym zalewem nowatorskich zastosowań. Cytując klasyka: "Będzie się działo!".

Obecnie prowadzone są liczne badania mające na celu opracowanie tańszych i bardziej efektywnych np. większych[45] i bardziej precyzyjnych drukarek[46], a także drukarek drukujących w nanoskali[47] oraz różnorodnych materiałów do drukowania. Jak wspomniano, istotnym usprawnieniem są nowe metody drukowania, m.in. takie, w których zminimalizowany jest lub całkowicie wyeliminowany tzw. postprocessing[48]. Warto także wspomnieć o interesującej próbie dodatkowego wzmacniania otrzymanych przez drukowanie przestrzenne przedmiotów[49], by były bardziej trwałe w transporcie.

Drukowanie w 3D to teraz gorący temat, którym zajmuje się wielu inżynierów, majsterkowiczów zwolenników metody DIY (ang. do-it-yourself) i naukowców. Opracowywane są nowe, tańsze drukarki do rozlicznych zastosowań, nowe materiały do drukowania, jak również nowe, fascynujące zastosowania, m.in. w medycynie regeneracyjnej, budownictwie, przemyśle lotniczym czy kosmicznym. Jeden z szefów w GE Additive, Mohammad Eshtami, powiedział niedawno, że druk 3D to wyzwanie intelektualne i emocjonalne, należy się w to włączyć i nie dać się wyprzedzić innym[50].

Once you start thinking about it, you realize both intellectually and emotionally 'Oh my God, if I don't start moving, somebody else will.' You are excited because you are an engineer, but you are also afraid because you are a human being. Both of these feelings start pulling at you to say: 'I've got to go, I've got to go.' And you start running[51].

Ja bym podsumowała jego wypowiedź w następujący sposób: czy stać nas na to, żeby się nie włączyć w ten szaleńczy (bo konkurencja jest duża) wyścig? Należy jednak wziąć pod uwagę bariery w rozwoju druku 3D. Obejmują one m.in. ogromną konkurencję[52], problemy związane z wprowadzaniem 3DP do przemysłu[53], brak wykwalifikowanej kadry i problemy z finansowaniem[54].

Warto również podkreślić, że druk 3D rozwija się również gwałtownie w Polsce. Wydaje się, że co najmniej trzy polskie firmy, Zortrax, mający dość skomplikowaną historię[55], Zmorph i 3DGence[56] zostały dostrzeżone na świecie, a we wrześniu 2017 roku została uruchomiona we Wrocławiu fabryka znanej belgijskiej firmy materialise[57]. Pojawiają się również fascynujące zastosowania opracowane w naszym kraju, np. w dziedzinie medycyny (zob. rozdz. 12F), czy też urządzenie ATO, które służy do produkcji proszków metalicznych do druku 3D w metalu[58]. Rozwojowi druku 3D w Polsce poświęcony będzie rozdz. 15.

Pamiętając o wszystkim, co zostało powiedziane powyżej, trzeba jednak dodać, że dziedzina 3DP jest jednocześnie mocno przeceniana i niedostatecznie reklamowana, zwłaszcza w doniesieniach prasowych. Rzeczywiście jest to wspaniała metoda wytwarzania, ale dotychczas obiecywano na ogół za wiele i za szybko, pomijając problemy związane z wprowadzeniem tej technologii do produkcji i zaadaptowaniem jej do konkretnych, np. medycznych, zastosowań. Zwraca na to uwagę Todd Grimm w wykładzie Justifying 3D Printing in an Age of False Enlightenment na TCT Show 2016[59]. Problem sposobu prezentacji 3DP w mediach, zwłaszcza w Polsce, zostanie omówiony w rozdz. 15. Wprowadzenie druku 3D to nie tylko zwykła zmiana technologii wytwarzania. Poczynając od utraty miejsc pracy, poprzez zmiany w opiece medycznej i edukacji, skutki społeczne tej dziedziny będą przełomowe. Zostaną one omówione w rozdz. 16, natomiast perspektywy rozwoju całej dziedziny będą przedstawione w rozdz. 17.

W książce tej nie będę na ogół zajmować się sprawami technologicznymi. Metody drukowania w 3D/AM to ogromna, specjalistyczna dziedzina. Najczęściej stosowane technologie zostaną skrótowo przedstawione w Aneksie. Będzie on zawierał omówienie problemu postprocessingu wydrukowanych w 3D obiektów oraz bardzo ogólną prezentację używanych w tej dziedzinie materiałów i oprogramowania.

ROZDZIAŁ2Drukowanie w 3D i jego unikalne zalety

Zalety druku 3D

Druk 3D robi tak oszałamiającą karierę, ponieważ posiada wiele korzystnych właściwości w zasadniczy sposób różniący go od tradycyjnych metod wytwarzania. Mamy tu do czynienia z wartością dodaną związaną z tą metodą produkcji. Dzięki technologii można wytwarzać "za jednym zamachem" przedmioty, których nie da się uzyskać w taki sposób przy zastosowaniu żadnej innej metody przemysłowej. Mówi się nawet o "niemożliwej geometrii"[60], ponieważ 3DP umożliwia:

1. Drukowanie obiektów o bardzo skomplikowanych kształtach, których wytworzenie inną metodą jest trudne, drogie, czasami wręcz niemożliwe. Chyba najlepiej ilustrują to dysze do paliwa[61] w silnikach lotniczych wydrukowane w 3D przez GE we współpracy z firmą Snecma (SAFRAN) (zob. również rozdz. 11A). Pozwoliło to zmniejszyć liczbę części składowych tych dysz o bardzo złożonym kształcie z 19 do 1. W ten sposób uniknięto konieczności montażu, co pozwoliło na zmniejszenie kosztów o 75%[62]. Co więcej, w maju 2015 roku samoloty odrzutowe Airbus A350 zawierały już ponad tysiąc drukowanych w 3D części[63]. W kwietniu 2016 roku GE Aviation dostarczył koncernowi Airbus do wmontowania do samolotów dwa pierwsze silniki wyposażone w dysze do paliwa wydrukowane w 3D[64], a następnie uruchomił program mający na celu produkcję 45 tys. takich dysz rocznie[65]. Eliminacji montażu przy produkcji dysz metodą druku 3D oraz związanej z tym obniżki kosztów wytwarzania nie zauważył prof. Matthias Holweg z Oxfordu w artykule The Limits of 3D Printing[66] opublikowanym w "Harvard Business Review", który zostanie omówiony później jako przykład dezinformacji często pojawiającej się w dziedzinie 3DP.

2. Drukowanie części zawierających puste wewnętrzne przestrzenie. Takie drukowanie to oszczędność pieniędzy, ponieważ nie ma sensu wypełnianie wnętrza modelu kosztownym materiałem. Daje to w wyniku lżejsze samoloty, helikoptery, samochody oraz pojazdy kosmiczne[67], które oprócz zużywania mniejszej ilości materiałów potrzebują mniej paliwa i wydzielają mniej gazów spalinowych. Czasami pusta część przestrzeni jest wypełniona siatką, która przyczynia się do zwiększenia stabilności i wytrzymałości lżejszego obiektu.

3. Drukowanie części ruchomych. Drukowanie w 3D pozwala na jednoczesną i całościową produkcję przedmiotów z częściami ruchomymi. Prawdopodobnie najczęściej pokazywanym przykładem tego rodzaju jest model starego przyrządu, astrolabium (rys. 2.1), używanego przez astronomów i nawigatorów od starożytności aż do renesansu. Innym przykładem są trzy przeplecione pierścienie[68] (w matematyce noszące nazwę linku, a w chemii katenanu), których druk można zobaczyć na YouTubie[69], co może znaleźć praktyczne zastosowania.

4. Skrócenie czasu oraz niskie koszty wytworzenia i testowania prototypu wraz z łatwością jego ulepszenia należą do jednej z najważniejszych zalet 3DP; szybkie prototypowanie było pierwszą dziedziną licznych zastosowań druku 3D i wraz z wytwarzaniem narzędzi stanowi do dziś trzon jego zastosowań. Korzystniejsza staje się również sytuacja nowych startupów, ponieważ dużo łatwiej i taniej jest wytworzyć prototyp i - co ważniejsze - sprawdzić sam pomysł, a następnie dopracować go[70]. Uważa się również, że ze względu na łatwość prototypowania druk 3D zrewolucjonizował całą dziedzinę projektowania, co widać wyraźnie na przykładzie przemysłu motoryzacyjnego[71], ale nie tylko. Jak ujął to największy autorytet w dziedzinie druku 3D Terry Wohlers: "co mają wspólnego największy niemiecki producent samochodów, chirurg z Brazylii, wytwórca urządzeń do produkcji żywności i wielki producent zabawek? Wszyscy oni [i nie tylko oni - przypis H.D.] są zainteresowani metodami designu opartymi na druku 3D[72].

Rys. 2.1. Model astrolabium wydrukowany w 3D "za jednym zamachem". ? H. Dodziuk

5. Do innych zalet druku 3D należą: zmniejszanie kosztów związanych z opracowaniem i wytwarzaniem narzędzi do produkcji[73]. Jest to tzw. szybkie wytwarzanie narzędzi. Zwrócono również uwagę na to, że łatwy i tani druk nawet prostych narzędzi, np. uchwytów[74], zmienia procesy produkcyjne, ponieważ są one tanie (co szczególnie ważne dla małych przedsiębiorstw) i nie są uniwersalne, a dopasowane do konkretnego projektu. Warto dodać, że dodatkowymi zaletami 3DP są:

- możliwość samodzielnego wytworzenia obiektu, gdy nie można go znaleźć; wykorzystano to np. przy naprawach w nowojorskim metrze starych urządzeń, wytworzonych przed II wojną światową przez dziś już nieistniejące firmy[75];

- ważną zaletą jest również wykorzystanie tej metody wytwarzania w dalekich izolowanych społecznościach (ang. remote communities)[76].

Zalety wprowadzenia druku 3D w przedsiębiorstwach podsumowano na blogu sculpteo, wskazując, poza wyżej wymienionymi, na możliwość przetestowania i wyboru tańszych materiałów[77] (zob. rozdz. 11A). Oprogramowanie tej firmy posiada narzędzie pozwalające na "robienie dziur" (ang. hollowing tool), czyli niecałkowite wypełnienie drukowanych obiektów.

Stosowanie druku 3D w medycynie (zob. rozdz. 12) to obszar, w którym drukowanie 3D przynosi głębokie zmiany:

1. Jedną z najbardziej atrakcyjnych, dodatkowych cech zastosowania druku 3D w medycynie jest personalizacja, która pozwala na drukowanie w 3D narzędzi chirurgicznych, np. do specjalistycznych operacji na niemowlętach i płodach[78] w łonie matki lub do produkcji niedrogich narzędzi chirurgicznych[79], zastępujących tradycyjne narzędzia ze stali nierdzewnej narzędziami z tworzyw sztucznych. Innym przykładem są różnego rodzaju spersonalizowane implanty[80] wydrukowane w 3D z tytanu lub z tworzywa sztucznego (PEEK, Peck lub materiału CT bone?[81], zawierającego fosforan wapnia, który jest głównym składnikiem naturalnych kości), a także przeszczepy naczyniowe[82]. Możliwość przetrenowania zabiegu[83] przed jego wykonaniem pomaga chirurgom w przygotowaniu się do operacji; jest to tzw. wirtualne planowanie operacji (ang. virtual surgical planning).

2. Jednak wydaje się, że w medycynie druk 3D największy wpływ wywiera na protetykę i implantologię. Należy tu wymienić, obok personalizacji i komfortu pacjenta, cenę, szybkość wykonania oraz estetykę. Ten ostatni, może mniej ważny aspekt dotyczy wyglądu protezy (zob. rozdz. 12E).