Rozvíjející se byznys prostorového tisku sledují i oboroví analytici. Obrat segmentu se v příštích letech zněkolikanásobí. Na perspektivy 3D tisku jako tržní kategorie jsme se zeptali Zdeňka Kroužela, analytika společnosti IDC.
Technické řešení trojrozměrného tisku se zdá být poměrně jednoduché. Proč k rozvoji této technologie dochází až v posledních letech?
3D tisk je tu s námi ve skutečnosti už nějaký ten pátek. Jeho kořeny lze datovat již do poloviny 80.let, kdy se s jeho pomocí začaly vytvářet první prototypy v mnoha oblastech výroby. Za současnou popularitou stojí především výrazné zlevnění 3D tiskových řešení a dobrá dostupnost levných 3D modelů na trhu. 3D tiskárny jsou jednoduše více vidět, ať už na různých veletrzích a výstavách, či v odborném i neodborném tisku. K všeobecnému boomu na trhu také výrazně napomohlo vypršení mnoha důležitých patentů, které si dlouhá léta střežili největší hráči na trhu. Po jejich skončení před několika lety se k tolik potřebným technologiím dostali i menší a nezávislí výrobci hardwaru a mohli tak konečně nabídnout modely, které by ještě před pár lety díky poplatkům za ony patenty stály statisíce korun. Dnes jsou schopni obdobné modely nabídnout za ceny o řád nižší. Navíc začátkem letošního roku skončila další řada důležitých technologických patentů. To vše napomáhá nejen lepší dostupnosti 3D tiskových technologií, ale právě i současnému rychlému technologickému rozvoji v této oblasti.
Má trojrozměrný tisk ambici nahradit tradiční výrobní metody, například při produkci plastů?
V současné době je 3D tisk využíván především k výrobě prototypů finálních výrobků či modelů v oblastech jako je stavebnictví, architektura, průmyslový design, automobilový průmysl, letectví, strojírenství, vojenství, lékařský průmysl, módní návrhářství, obuvnictví, šperkařství, umění, vzdělávání, potravinářství a v mnoha dalších oblastech. Pomocí 3D tisku lze vyrobit velice přesný model budoucího finálního výrobku s mnohem menšími náklady než běžné metody jako je například metoda vstřikování plastů do formy nebo obrábění materiálů. Co se týče hromadné výroby konečných výrobků, zde stále ještě 3D tisk nepředstavuje žádnou hrozbu pro klasické výrobní metody. Zaprvé je 3D tisk stále poměrně časově náročnou operací, kdy se doba tisku v závislosti na velikosti a zvolené kvalitě pohybuje v řádu jednotek až desítek hodin a zadruhé jednotkové náklady na výrobu finálního produktu ve velkých sériích jsou stále výrazně menší u standardních metod výroby. 3D tisk tak nelze brát jako konkurenta tradičních výrobních procesů, ale jako jeho doplněk. Jiná situace pak nastává u specifických výrobků vyráběných kusově nebo jen v malých sériích, kde lze potenciál 3D tisku využít naplno a s minimálními náklady tak téměř libovolně měnit specifikace výrobku dle potřeb bez nutnosti složitě a nákladně přenastavovat celý výrobní proces jako u klasických metod.
Které materiály se pro trojrozměrný tisk využívají běžně, a o kterých se uvažuje do budoucna?
V současné době se k 3D tisku nejčastěji používají termoplastické materiály jako je například ABS (akrylonitrilbutadienstyren) s vysokou odolností proti nízkým a vysokým teplotám i chemikáliím a PLA (polylactid acid), který je získáván z bramborového či kukuřičného škrobu a je tak dobře biologicky odbouratelný. Vytištěné výrobky pak ale vykazují mnohem menší odolnost než v případě použití ABS materiálu. Nejčastěji se k 3D tiskárnám výše uvedené materiály dodávají v různých barevných variantách ve formě struny namotané na kotouč. Plastová struna se pak v tiskové hlavě nataví a po vrstvách nanese na tisknutý objekt, kde opět ztuhne. Plastem však možnosti 3D tisku zdaleka nekončí. Už dnes se nabízí velké množství dostupných materiálů, ze kterých lze tisknout. Ať už jde o rozličné kovy, elastické pěnové materiály, sklo, dřevo, papír či například potravinové náplně na tisk těstovin či čokolády. Do budoucna se pak v oblasti materiálů počítá s překotným vývojem a můžeme se tak těšit na tisk komplexnějších potravin, či dokonce náhradních lidských orgánů, i když zde je nutné podotknout, že jde o budoucnost spíše vzdálenější. Již dnes ale lze například při velmi komplikovaných zlomeninách či frakturách vytisknout náhradní lidskou kost přesně na míru pacienta.
Praxe ukázala, že 3D tiskárny dokáží věrně ztvárnit požadovaný tvar předmětu. Jak je to ovšem s jeho fyzikálními parametry, jako je například pevnost nebo ohebnost? Může v těchto ohledech produkce 3D tiskáren konkurovat tradičním výrobním postupům?
Fyzikální vlastnosti vytištěného produktu jsou přímo závislé na použitém tiskovém materiálu. Levnější 3D tiskárny určené do domácností a na výrobu jednodušších prototypů či modelů jsou schopny výsledný objekt vytisknout jen z jediného materiálu, standardně plastu, nabízející jen omezenou odolnost a kvalitu. Nejvyšší a velmi drahé profesionální a produkční modely 3D tiskáren jsou naopak s to pomocí paralelního tisku více tiskových hlav kombinovat i několik materiálů najednou a tisknout finální produkty ve velmi vysoké kvalitě a s velkou odolností. Lze tak například zkombinovat různé druhy plastů včetně těch průhledných například s pryží a to v téměř v libovolných barevných kombinacích.
Lze si představit situaci, kdy by trojrozměrný tisk zdatně konkuroval tradičním výrobním postupům i z hlediska ekonomických parametrů?
Technologicky v mnoha ohledech představuje 3D tisk pro tradiční výrobu více než zdatnou konkurenci již dnes. Avšak stále je třeba mít na mysli, že i v případě nejdražších produkčních 3D tiskáren hovoříme, co se kapacity výstupu týče, o kusových, prototypových až malosériových výrobách, kde spíše než o co nejlepší poměr ceny, rychlosti a kvality výroby výsledného kýženého předmětu jde o maximální míru flexibility takové výroby a minimalizaci času od digitálního 3D návrhu modelu budoucího produktu v počítači až po jeho zhmotnění v podobě výstupu 3D tiskárny. Lze však očekávat, že se stále klesající cenou a zvyšující se rychlostí nejsofistikovanějších 3D systémů, dojde postupně i k pronikání do výrobních procesů vyžadující vyšší kapacity výstupu s mnohem nižšími náklady na jednotkovou výrobu finálního produktu. Určitě to ale není otázkou nejbližších několika let.
Jaký je vztah 3D tisku k ostatním řemeslným disciplínám. Můžeme očekávat, že dobrý hrnčíř nebo truhlář bude muset primárně zvládnout softwarový návrh? Stane se 3D tisk rychlejší a efektivnější alternativou k ruční výrobě?
Nové technologie ovlivňují veškeré lidské aktivity už od nepaměti. Tak jako například zmíněný truhlář na rozdíl od svých dávných předchůdců dnes běžně při své práci používá elektrické nářadí a hrnčíř moderní keramické pece a hrnčířské kruhy na elektřinu, lze předpokládat že i 3D tisk bude mít na mnoho řemeslných disciplín časem určitý nemalý vliv. Již dnes je možné vidět vliv 3D tisku například v oblasti umění, kde je díky této nové technologii možné pracovat se zcela novými materiály a vytvářet dříve nemožné nebo jen velmi obtížně proveditelné sofistikované kompozice. Jediné co umělec dnes potřebuje je 3D model v počítači a 3D tiskárna. Určitě nelze předpokládat, že v brzké budoucnosti všichni řemeslníci najednou zahodí svá nářadí, vzdají se klasických postupů výroby a začnou pracovat pouze pomocí 3D modelování a následného 3D tisku, ale se stále větší cenovou dostupností 3D tiskových technologií bude jistě narůstat jejich vliv i v těchto sférách. Když zůstaneme například u zmíněného hrnčířství, již dnes je například na tabletech k dispozici aplikace, kde si virtuálně vytvoříte na hrnčířském kruhu libovolně vypadající vázu či misku a společnost, která aplikaci vytvořila, za poplatek nabízí vytištění vašeho výtvoru na 3D tiskárně a následné poslání na vaši adresu kdekoliv na světě.
Kam se trojrozměrný tisk vyvine do deseti let? Půjde o masové nasazení technologie v průmyslu, případně i v domácnostech? Co vše si lidé budou tisknout?
Podle speciální studie společnosti IDC zaměřující se na současný globální trh s 3D tiskárnami spolu s výhledem jejich prodejů až do roku 2017 se předpokládá až desetinásobný nárůst trhu v daném období, z přibližně 31,000 prodaných kusů v roce 2012 až po 315,000 kusů v roce 2017. Zatímco v segmentu profesionálních 3D tiskáren (cena nad 5,000 USD) je předpokládaný stabilní ale pozvolný růst z 8,500 kusů v roce 2012 na 31 200 kusů v roce 2017, segment domácích 3D tiskáren (cena do 5,000USD) poroste mnohem explozivněji z 22,600 prodaných kusů v roce 2012 na přibližně 283,000 kusů v roce 2017.
IDC předpokládá, že v následujících letech bude v profesionální sféře 3D tisk dále výrazně napomáhat zkracovat dobu mezi návrhem produktu a jeho finální výrobou. Navíc umožní společnostem realizovat vlastní malosériovou výrobu bez potřeby outsourcingu s maximální mírou flexibility. V oblasti domácího tisku pak poroste popularita 3D tisku především s klesající cenou tiskáren, avšak i nadále zůstanou doménou především kutilů a modelářských nadšenců. Ale již dnes vyrůstají na internetu fanouškovské základny nabízející volně ke stažení tisíce 3D modelů rozličných předmětů, které si stačí stáhnout a jednoduše vytisknout. Pokud se tedy nějakému výrobci podaří v budoucnosti nějak výrazněji zaplavit trh s cenově dostupnou, uživatelsky přívětivou a rychlou 3D tiskárnou podpořenou dobrým marketingem, která bude schopna vytvořit ten správný „wow efekt“, můžou se preference koncových uživatelů ještě změnit.
