Wytwarzanie trójwymiarowego obiektu na drukarce 3DGlobusWikipedii wydrukowany za pomocą druku 3D
Druk przestrzenny,druk 3D,produkcja addytywna – proces wytwarzania fizycznych trójwymiarowych obiektów na podstawiemodelu CAD lub cyfrowegomodelu 3D[1][2]. Druk możne być wykonywany w różnych procesach, w których materiał jest osadzany, łączony lub zestalany[3] z dodawanym materiałem (takim jaktworzywa sztuczne, proszek metali[4] lub ciecze), zwykle warstwa po warstwie.
W latach 80. XX wieku, druk 3D były uważany za użyteczny wyłącznie do produkcjiprototypów, a bardziej odpowiednim terminem w tamtym czasie byłoszybkie prototypowanie[5]. Od 2019 roku precyzja i zakres materiałowy druku 3D wzrosły do tego stopnia, że wykorzystanie druku 3D zostało dostrzeżone również wprodukcji przemysłowej[6]. Jedną z kluczowych zalet druku 3D jest możliwość wytwarzania bardzo złożonych kształtów, które byłyby niewykonalne do skonstruowania ręcznie[7].
Pierwsza technika drukowania przestrzennego została opracowana w 1984 roku przezChucka Hulla(inne języki) i opatentowana w 1986 roku jakostereolitografia (SLA). W tym samym roku Charles Hull założył firmę3D Systems(inne języki), która zajęła się komercyjną produkcją pierwszych drukarek 3D[8]. W ramach 3D Systems opracowano stosowany do teraz format plikuSTL, który jest używany do utworzenia pliku gcode[9]przekazującego instrukcje drukarkom przestrzennym.
Kolejna technika wydruku –osadzanie topionego materiału (FDM) – została opracowana w 1988 roku przezScotta Crumpa(inne języki), który rok później założył firmęStratasys(inne języki), chociaż swoją pierwszą maszynę „3D Modeler” zaczęli sprzedawać w 1992 roku. W tym samym roku powstała także pierwsza drukarka stosująca technikęSelective laser sintering. Jest to technika dokładniejsza i dająca większą swobodę niż FDM.
W 2006 rokuAdrian Bowyer zbudował pierwszy prototyp drukarki 3D z projektowanym przeznaczeniem dla użytkowników domowych. W ramach zainicjowanego przez niego projektuRepRap tworzone są kolejne modele drukarek 3D, które można złożyć i częściowo wytworzyć w domu. Docelowo drukarki te miałyby się same powielać. W roku 2013 zestaw do samodzielnego montażu drukarki RepRapPro Huxley kosztował ok. 430 USD, a z elementami, które można wydrukować samodzielnie ok. 540 USD.
Na początku XXI wieku rozpoczęły się prace nad zastosowaniem technik podobnych do wydruku 3D w medycynie. Z powodzeniem można już wytwarzać ściśle dopasowane protezy (w tym te wszczepiane w organizm[10]), a nawet tkanki[11], ale wyzwaniem pozostaje drukowanie całych organów[12].
Możliwości wykorzystania drukarek przestrzennych zależą od metody wytwarzania produktu, dostępnych materiałów oraz kubatury urządzenia. W przypadkuFDM na to jakie materiały można wykorzystać wpływa w dużej mierze temperatura do jakiej może się rozgrzać wytłaczarka i od jej budowy. W metodach, w których przedmiot jest cały czas zawieszony w innej substancji (jak wSLA,Selective laser sintering orazBinder jetting), ograniczeniem jest też to, że nie można tworzyć zamkniętych przestrzeni z pustym wnętrzem. Natomiast na precyzję wykonania wpływa głównie dokładność pozycjonowania elementów sterujących oraz sam materiał, z jakiego wykonywany jest przedmiot.
W domowych drukarkach przestrzennych używa się przede wszystkim tworzyw sztucznych takich jak:PLA,ABS,PET-G,PVA,nylon, Laywood (materiał drewnopodobny,kompozyt plastiku idrewna), Laybrick (kompozyt plastiku igipsu). Drukarki przemysłowe i mniej typowe modele mogą używać innych materiałów np.:żywic,gumy czy teżczekolady lubmetalu, a nawetbetonu, piasku,papieru czy nawet cukru[14]. Trwają także prace nad możliwością druku 3D zgrafenu[15]. W pełni kolorowe modele można uzyskać dzięki technologii CJP (ColorJet Printing), w której materiał proszkowy, oprócz tego, że jest spajany lepiszczem, jest też barwiony tuszamiCMYK[14].
Obecnie dostępnych jest wiele metod wytwarzania addytywnego, które możemy określić mianem druku 3D. Różnią się one znacząco od siebie, oferują inne możliwości i mają odrębne dziedziny stosowania. Ogólnie ujmując druk 3D można podzielić ze względu na: oferowaną dokładność, materiał, z którego budowane są detale, sposób nakładania materiału (naświetlanie, wyciskanie, stapianie), szybkość wykonywania elementów.
Departament Bezpieczeństwa Krajowego Stanów Zjednoczonych wraz zeWspólnym Regionalnym Centrum Wywiadowczym opublikowały notatkę stwierdzającą, że „znaczący postęp w możliwościach druku trójwymiarowego, a także dostępność bezpłatnych plików cyfrowych zawierających komponenty broni palnej przeznaczonych do druku 3D oraz trudności w regulowaniu udostępnienia plików mogą stanowić zagrożenie dlabezpieczeństwa publicznego ze strony niewykwalifikowanych osób, którzy uzyskują dostęp do broni palnej drukowanej w 3D” oraz że „proponowane przepisy zakazujące drukowania broni w 3D mogą zniechęcić do produkcji takiej broni jednak nie zapobiegną jej produkcji.”[18].
Próba ograniczenia wInternecie dystrybucji plików zawierających broń palną została porównana do zapobiegania powszechnej dystrybucji programuDeCSS, który jako pierwszy umożliwił zgrywanie płytDVD-Video[19][20]. Po tym, jak rząd Stanów Zjednoczonych zobowiązał założyciela Defense Distributed do usunięcia projektu pistoletu Liberator ze strony, plany te nadal były powszechnie dostępne naThe Pirate Bay i wielu innych serwisach[21]. Niektórzy amerykańscy politycy zaproponowali regulacje dotyczące drukarek 3D, które mogłyby zapobiec wykorzystywaniu ich do drukowania broni palnej[22][23]. Zwolennicy druku 3D zasugerowali, że takie regulacje byłyby daremne oraz mogłyby sparaliżować branżę druku 3D i oraz naruszać prawo dowolności słowa[24][25].
Urzędnicy wWielkiej Brytanii zauważyli, że produkcja broni palnej, która miałaby zostać wydrukowana w druku przestrzennym byłaby nielegalna w świetle ich przepisów dotyczących kontroli broni palnej[26].Europol stwierdził, że przestępcy posiadają dostęp do broni z innych źródeł, jednak zaznaczył, że wraz z rozwojem technologii ryzyko drukowania broni palnej może wzrosnąć[27].
W Stanach Zjednoczonych,Federalna Administracja Lotnictwa przewidziała chęć wykorzystania techniki druku przestrzennego w lotnictwie i rozważa, jak najlepiej uregulować ten proces[28]. W grudniu 2016 roku Federalna Administracja Lotnictwa zatwierdziła produkcję drukowanej w 3D dyszy paliwowej do silnika GE LEAP[29].
