Sećate li se filma Star Trek u kojem mašine u providnoj komori same, u roku od nekoliko minuta, prave hranu koja im se zatraži? Ako vas zanima kako izgleda tehnologija na pragu naučne fantastike, svratite na Mašinski fakultet u Kraljevu gde je u okviru projekta „Inovativni Menadžment za nove Proizvode“ (IMPuls) izgrađena laboratorija za 3D skeniranje i brzu izradu prototipova i proizvoda, pod zajedničkim nazivom „3D svet“. Laboratorija, koju je opremio jedan hrvatski 3D klaster, dostupna je privredi, sa kojom uveliko sarađuje, a finansirana je najvećim delom zahvaljujući pomoći Evropske komisije, uz podršku gradova Kraljeva i Čačka.
Pošto je NASA ove godine platila kompaniji „Systems & Materials Research Corporation“ 125.000 dolara da razvije sistem 3D štampanja hrane ovo više ne spada u domen SF-a. Šta više, u bližoj budućnosti ćemo se na štampanje hrane navići a ketridži sa (hranljivim) prahom prodavaće se u prehrambenim prodavnicama.
Prvi 3D printer napravljen je 1984. godine za potrebe industrije, gde se i sada najviše koristi, a prošle godine je tržište ovih štampača vredelo 2,2 milijarde dolara. Na našim prostorima ono postoji više od decenije, ali 3D skeneri i štampači tek sada dobijaju na popularnosti.
3D grupa, hrvatski klaster kompanija koje se bave 3D tehnologijama i koji sarađuje sa kraljevačkim Mašinskim fakultetom, održao je nedavno demonstraciju ovih tehnologija u Beogradu, objasnivši prisutnima u kojim sve sferama društvenog sistema i industrije one mogu koristiti.
Zanimljivo je da ovaj klaster čine tri firme koje se bave sastavnim delovima celokupnog procesa 3D proizvodnje – Topomatika koja se bavi 3D skeniranjem, IZIT koji se bavi povratnim inženjerstvom i Tehnoprogres koji radi sa 3D štampačima.
Razgledanje odštampanih predmeta
Na našim prostorima ove tehnologije se dosta primenjuju u zameni delova zastarelih mašina čija dokumentacija nije sačuvana, kao što je bio slučaj sa TE Kolubarom kada joj se pokvarila lopatica u turbini koja je proizvedena 50-ih godina prošlog veka i za koju nije sačuvana projektna dokumentacija.
Stručnjaci 3D klastera, koji je radio na ovom projektu, prvo su skenirali lopaticu da bi dobili njene tačne proporcije, da bi zatim ona bila digitalizovana, odnosno da bi od nje nastao digitalni model. Potom je urađen povratni inženjering koji je zapravo digitalna rekontrukcija kompleksnih objekata. Ona omogućava zamenu predmeta (pomoću 3D skeniranja i štampanja možete dobiti sasvim isti) ali i izmenu detalja na tom predmetu, sa kojim se potom može eksperimentisati i čije karakteristike se mogu unapređivati. Kada se model završi on se štampa u 3D tehnologiji, a ako printer koji može da štampa predmete od zahtevanog materijala nije u blizini, digitalni model se može poslati u štampariju i pomoću interneta, što je i urađeno u slučaju Kolubare.
Kako to radi
Kada se skenira, predmet mora mirovati veoma kratko, da bi, po pravljenju snimka, isti postupak bio ponovljen i iz drugih uglova, kako bi skener mogao da napravi kompletnu sliku predmeta. Kada je skeniranje gotovo ovaj aparat brojčano pokazuje tačno poklapanje svakog dela skeniranog i pravog modela, mada je ono uglavnom maksimalno. Ako pak ima odstupanja, ono se može doterati pomoću softvera za tu namenu.
Štampanje je sasvim drugačije. Kao prvo, u industriji se uglavnom koriste štampači koji rade sa plastikom i metalom (sa 14 vrsta metala, od aluminijuma do zlata). Drugo, štampači prave identični predmet kao što je skenirani ili dorađeni model nabacivanjem slojeva, tako da možete posmatrati kako postupno nastaje igračka, šrafciger ili šta god da vam je zatrebalo.
Za 3D tehnologijama često se poseže kada je brzina presudna, npr kada je zbog neke havarije ometena proizvodnja energije i kada svaki sat pauziranja mnogo košta. U slučaju Kolubare od snimanja lopatice, preko izrade modela do konačnog proizvoda – štampanja u Švajcarskoj – prošlo je 6 nedelja, što se u ovoj industriji smatra veoma brzim rešenjem.
„Štampači imaju dva tanka, u jedan se stavi praškast materijal koji se potom u drugom tanku pretvara u gotov proizvod. Taj materijal se spaljuje laserom i potom se izliva po tačnom digitalnom modelu koji je određen prethodnim merenjem miliona tačaka površine određenog predmeta. Dobra stvar je što se ti digitalni modeli mogu menjati i ako se ispostavi da, možda sasvim slučajno, eksperimentisanjem napravite veoma kvalitetnu izmenu na predmetu ili alatu, taj model možete sačuvati i slati ga širom sveta, da se po njemu pravi još mnogo takvih predmeta“, objašnjava Tomislav Hercigonja, direktor Topomatike.
Proizvođačima koji u današnje vreme izlivaju proizvode u kalupe najveći problem predstavlja dug proces hlađenja proizvoda, jer su kalupi probušeni na određenim mestima i samo kroz te kanaliće može proticati hladna voda. Sa 3D tehnologijom pak moguće je na brojnim do skora nedostupnim mestima praviti kanaliće, i kako kaže Hercigonja „prilagoditi hlađenje geometriji proizvoda“. Tako se, po njegovim rečima uštedi 40 do 50% vremena za hlađenje, drugim rečima – duplira proizvodnja.
3D tehnologije mogu da posluže i pri merenju deformacija, što je 3D klaster već učinio za jednu automobilsku kompaniju koja je htela da testira bezbednost svojih automobila. Naime, jednom njihovom modelu vozila hauba je bila veoma blizu motora, a pri direktnom udarcu pešak bi padao preko haube i glavom udarao u deo gde je motor, što je za posledicu imalo teške povrede pešaka, kao i veliku štetu na kolima. Analizirajući digitalni 3D snimak dešavanja prilikom udara, došli su do zaključka da na haubu treba postaviti eksplozivne šarke koje bi bile povezane sa prednjim delom automobila i koje bi prilikom udara otvarale haubu dižući je 15 cm uvis, a sve u cilju amortizacije udarca. Zbog ovakvih mogućnosti 3D tehnologije se dosta koriste u auto industriji, ali dobra metrika pomaže i pri privlačenju klijenata iz medicinskog sektora.
Međutim, najzanimljivija upotreba 3D tehnologija je trenutno u domenu konzervatorstva. Naime, tokom rekonstrukcije Šibenske katedrale iz 15. i 16 veka, urađena je sanacija velikih oštećenja na čuvenim kamenim glavama, njih 71 na broju u frizu, ali ne kao proizvoljna umetnička dorada i rekonstrukcija, već su urađeni potpuno isti modeli kao što su bili. Stari su izvađeni i od sada će se čuvati u muzeju, a nove, istovetne kopije (sa sve istim oštećenjima od zuba vremena) zamenile su ih na zidu katedrale.
Trodimenzionalno skeniranje bilo je deo konzervatorskog projekta i na Apoksiomenu sa ciljem da se omogući precizno okumentovanje pravilnosti i nepravilnosti na površini kipa, a dobijeni podaci mogu se koristiti i pri izradi spoljnih pomagala, opreme za transport ili izradu kopije.
Od četkice do lokomotive
U Americi je trenutno veliki hit četkica za zube nastala pomoću 3D tehnologija. Naime, Blizzident četkica se pravi od skena unutrašnjosti korisnikove vilice i liči na protezu sa vlaknima za čišćenje koji su tačno na mestima razmaka između zuba. Svaka četkica je unikat i za sada košta oko 300 dolara, ali očekuje se da će sa razvojem tehnologije pojeftiniti. Sa njom se ne štedi toliko novac koliko se štedi vreme pranja zuba jer je ovoj četkici dovoljno 6 sekundi da u potpunosti očisti usta po kojima je i pravljena.
Foto: Flickr
“Za sada se 3D skeniranje i štampanje koristi uglavnom za proizvodnju stvari koje moraju biti prilagođene korisniku, na primer za proizvodnju veštačkih kukova ili proteza koje toliko dobro pašu da ni u jednom trenutku ne žuljaju osobu koja ih nosi. U budućnosti ćemo verovatno svi kući imati 3D štampače i moći sebi veliki deo predmeta da prilagođavamo. Očekuje se da ćemo mi, sada odrasli, za svog života dočekati da se 50% stvari koje koristimo na ovaj način proizvodi“ kaže Hercigonja. Danas je to prava retkost i koristi se uglavnom u velikim industrijama zbog cene ovih tehnologija, međutim naš sagovornik predlaže jedno zanimljivo rešenje – udruživanje privrednika u klastere i grupnu kupovinu ovih mašina ili saradnju sa institucijama koje ih imaju, kao što je slučaj sa Mašinskim fakultetom iz Kraljeva koji je pružio priliku privrednicima raškog, rasinskog i moravičkog okruga da svoje zamisli odmah oprobaju u najsavremenijoj laboratoriji. Posle godinu dana od početka projekta koji će, kako je predviđeno, trajati do juna 2014, urađeno je merenje rezultata u više od 80 odsto kompanija koje su bile obuhvaćene projektom. Ispostavilo se da je u firmama tokom trajanja projekta porastao prihod za 58,7 odsto, posmatrano u dinarima. Takođe, kapital je porastao za 35,26 odsto, a otvoreno je i 105 novih radnih mesta, što je dovelo do povećanja zaposlenosti za 3,76 procenata.