HP připravuje revoluci ve 3D tisku
Koncem října představila společnost HP prototyp nové 3D tiskárny s názvem HP Multi Jet Fusion, která slibuje skutečně inovativní posun v oblasti 3D tisku. Nová technologie má umožňovat nejen výrazně rychlejší a kvalitnější tisk než současné systémy, ale nabídne i nové možnosti pro barevný tisk a možnost využití různých materiálů - včetně některých jejich kombinací.
Vzhledem k dosavadním aktivitám HP v oblasti tisku, kde firma nasbírala během tří desetiletí značné zkušenosti, bylo spíše jen otázkou času, kdy se zapojí i do nyní perspektivní oblasti 3D. Zdá se, že ten čas právě nastal. HP přišla nejen s vylepšením již existujících metod, ale se skutečně inovativním a svým způsobem s revolučním konceptem - vyvinula technologii pro extrémně přesný 3D tisk z několika materiálů současně. Výsledný 3D objekt by tak mohl být i komplexní, obsahovat např. ohebné barevné šasi, vnitřní pohyblivé části či vodivé spoje. To vše vytvořené v rámci jedné tiskové operace a řádově rychleji, než to umožňují dnes používané technologie.
Vytvářené objekty mají být navíc velmi pevné i detailní. Propagační video ukazuje vytisknutý článek řetězu, který byl schopen udržet váhu celého automobilu - maximální zátěž by pak měla být až 4500 kg.
Jak to funguje?
Tiskárna Multi Jet Fusion využívá k tisku pole s vysokým počtem malých trysek, které jsou schopny každou sekundu vytvořit přes 30 mil. mikroskopických kapek tisknutého materiálu, přičemž jeho barvu může míchat ze složek CMYK. Řešení disponuje jiným systémem než obvyklé nanášení roztaveného materiálu tryskou. Využívá jednak hlavní stavební složku, kterou pokryje pracovní plochu. Následně ji na potřebných místech pokryje speciálním činidlem, které slouží ke spojení materiálu. Poté se aplikuje jiné činidlo, které naopak brání spojení materiálu a umožňuje tak zajistit vytvoření ostrých a hladkých okrajů. Působením (zřejmě tepelné) energie se pak vytvoří „spečením” materiálu nová vrstva. Nový systém je tak spíše jakousi obdobou laserového tisku nebo UV vytvrzování, založeného ovšem na působení zmíněných speciálních činidel, která podle výrobce zajišťují i tisk různých barev.
Představený prototyp sice využívá klasické termoplasty, ovšem HP zkoumá možnosti pro využití keramiky a kovů, které se jinak ve 3D tisku už běžně používají, ale samozřejmě u zcela jiných typů tiskáren. Budoucí modely také mají být schopny tisknout objekty až 100 cm široké.
HP vyvíjí i vlastní materiály s označením Thermal Inkjet, které bude možné využít pro 3D tisk na tomto novém systému. A zdaleka nejde jen o tradičně používané plasty - podle HP bude moci nová tiskárna umět zpracovávat např. keramiku, železo, biomateriály apod. Výrobce předpokládá, že bude možné vytvářet i povrchy s různou texturou a třením, půjde zvolit jejich tvrdost či naopak pružnost, barvu, případně i průhlednost a vodivost - jak elektrickou, tak i teplenou.
Zatímco standardní 3D STL tisk nese pouze informace o geometrii, Multi Jet Fusion bude schopna tisknout voxel (volumetrický pixel) po voxelu. Pomocí řízeného aplikování chemických speciálních činidel bude možné přesně kontrolovat prakticky každý voxel a interakci s již vytvořeným materiálem. Tato technologie tak může měnit vlastnosti každého tisknutého bodu (voxelu) a je navíc škálovatelná, aby mohla tisknout objekty s šířkou až zmíněných 100 cm i větší.
Určeno hlavně profesionálům
Jako základna pro plné využití možností nové 3D technologie pro tisk slouží systém nazvaný Sprout. Jde o PC speciálně určené pro doplnění této 3D tiskárny, což je v podstatě výkonný počítač typu All-in-One (v současné podobě osazený procesorem Intel Core i7, 8 GB RAM, grafikou GPU NVIDIA, 1 TB HDD, a s 23" multidotykovým displejem (20 bodů) a systémem Intel RealSense 3D Camera pro skenování 3D objektů. Uživatel tak bude moci s tímto systémem rychle, intuitivně a pohodlně skenovat objekty a vytvářet jejich digitalizovanou podobu.
Na vývoji formátů a programového vybavení pro nový systém 3D tisku chce HP spolupracovat s dalšími firmami. K nesporným výhodám jejich technologie patří i to, že jde o otevřenou platformu.
Představený prototyp dává poměrně jasnou představu, kam HP svou novinkou míří: Jde o profesionální model, který však není tak drahý, jako současné profesionální 3D tiskárny na trhu. Počítá se s tím, že 3D tisk s využitím těchto zařízení nabídnou různé komerční copyshopy, nebo se uplatní především u profesionálů a ve firmách. HP Multi Jet Fusion je vhodná pro výrobu dražších modelů, ale i výrobu menších sérií do stovky kusů. Uživatelé by mohli pro tisk využít např. služeb lokálního partnera nebo cloudové platformy, kam by se poslal 3D model a specializovaná firma by za poplatek objekt vyrobila a dodala.
Stamiliony mikronových kapek za sekundu
Multi Jet Fusion zvládne tisknout rychlostí 350 mil. kapek daného materiálů za sekundu v rozlišení 21 mikronů, a to levněji a rychleji než současné tiskové systémy. Výrobce přichází s odvážným tvrzením, že novinka by měla být 10x rychlejší, než jakékoli současné řešení na trhu. Porovnává rychlost s dalšími technologiemi, např. s extruzí a laserovým spékáním, a jako modelový příklad uvádí vytisknutí 1000 ozubených koleček - na to potřebuje extruze 83 h, laserové spékání 38 h, ale Multi Jet Fusion by tento úkol měla zvládnout za 3 hodiny.
Zatímco dříve (a ve většině případů v podstatě dodnes) vyžaduje tvorba 3D objektů z různých materiálů tisknout je postupně a jednotlivé odlišné díly sestavovat, Multi Jet Fusion umožňuje tisk „na jeden zátah”, vše v rámci jednoho procesu. To podle výrobce umožňuje vytvářet mnohem pokročilejší a pevnější objekty, přičemž jejich struktura je přitom stejně pevná ve všech směrech, což je problém především u vrstvení na klasických 3D tiskárnách. Samotný proces je také mnohem méně náročný na spotřebu energie (což je mj. jeden z hlavních problém u laserového spékání, kromě vysoké ceny materiálů).
Ti, kdo se už chystají novinku objednat, si však budou muset ještě nějakou dobu počkat. Přestože technologie jako taková už je podle HP k dispozici, její dovedení do komerční podoby bude trvat ještě rok a první systémy by se měly na trhu objevit až v roce 2016. Ovšem už během příštího roku budou vybraní partneři HP novou tiskárnu testovat a pomáhat výrobci s doladěním inovativní 3D tiskárny do finální podoby. HP zatím nezveřejnila žádné přesné specifikace, ale velikost tiskárny odpovídá přibližně dvěma pračkám. Také s informacemi o předpokládané ceně zatím výrobce šetří, ale údajně by měla i přes unikátní technologii a parametry být nižší, než dosavadní srovnatelná řešení.
515
