A C64-es pixeles időkben még elképzelhetetlen volt, hogy egyszer talán 3D-ben fogunk játszani és bár a LEGO megadta azt az élményt, hogy térben is megalkossuk kedvenc épületeinket vagy eszközeinket mégis borzasztó határokat szabott - ha a fantáziának nem is - de az elkészült mű kinézetének mindenképpen. A művészi vénát és hangsúlyozott kézügyességet is magukban hordozó informatikusoknak persze évezredek óta a rendelkezésére állt az agyag és a gipsz, amibe szívüket-lelküket beleönthették, de a magamfajta, nulla kézügyességű IT-snak igen sokáig kellett várni arra, hogy amit a gépen megtervezek "élesben" is megcsodálhassam.
A kezdetek
A 3D nyomtatás első példái az 1980-as években bukkantak fel, ekkor nagy és drága gépek készültek, melyek felhasználási lehetőségei igen korlátozottak voltak. Az SLA rendszert Dr. Carl Deckard fejlesztette és szabadalmaztatta a University of Texas at Austinban az 1980-as évek közepén a DARPA támogatásával. R. F. Housholder már 1979-ben egy hasonló rendszert szabadalmaztatott, de ennek nem lett gyakorlati alkalmazása. A "3D nyomtatás" fogalom az MIT-ből ered 1955-ben, amikor két doktorandusz, Jim Bredt és Tim Anderson egy tintasugaras nyomtatót úgy alakított át, hogy ne tintát fecskendezzen papírra, hanem olvasszon egymásra rétegeket térbeli objektumok elérése céljából. A szabadalmazott eljárás vezetett a két feltaláló által alapított Z Corporarion és az ExOne születéséhez. Chuck Hull szabadalma 1987-ben kelt. A ráolvasztásos (FDM=Fused deposition modeling) módszert az 1980-as évek végén fejlesztették ki és 1990-re készítettek ennek alapján piacképes gyártmányt. Az újkori nyomtató felbontását egyébként a rétegek vastagsága és a réteg síkjában a szokásos dpi-ben vagy mikrométerben (μm) adják meg. A szokásos rétegvastagság körülbelül 100 μm (0,1 mm), de vannak olyan nyomtatók, melyek 16 μm vastag rétegeket képeznek. A réteg síkjában a felbontás a lézernyomtatókéhoz hasonló. A részecskék (3D "pontok") átmérője mintegy 50-100 μm (0,05-0,1 mm)
A jellemzően CAD szoftverekkel előállított formákat a nyomtató rétegekre bontja, majd az olvasztott műanyaggal, poreleggyel vagy egyéb, - ha az elkészített modell igényli - speciális anyagokkal építi fel rétegről-rétegre. A működési elv tehát rendkívül egyszerű, ha hasonlítani kellene valamihez, akkor a téglából való falépítés tökéletes példa lenne rá, így szinte érthetetlen, hogy egy ennyire pofon egyszerű dolog megjelenésére miért kellett a 2010-es évekig várni.
Talán mert nincs rá igény?
A 3D nyomtatásra igen is van igény, sőt, mondhatjuk, hogy más formában, de nagyon régóta létezik. A CNC esztergályosok gyakorlatilag inverz 3D nyomtatást végeznek évtizedek óta, annyi különbséggel, hogy Ők ahelyett, hogy azt az anyagot tennék a helyére, amit és ahova kell, inkább azt veszik el, amire nincs szükség. Innen már tényleg csak egy lépés az, hogy a roncsolás helyett inkább építés jelleget öltsön a nyomtatás, igaz, hogy ehhez már speciálisabb anyagok szükségesek, míg az esztergálásnál gyakorlatilag bármit meg lehet munkálni, a művelet csak a fúró / vágófejen fog múlni. Ígéretes segítője a 3D nyomtatásnak a nanotechnológia, melynek ötvözésével a jövőben hihetetlen, sci-fi-be illő eszközöket készíthetünk.
Mire jó?
Mondhatnánk, hogy szinte bármire, persze semmi egyébre, mint 3D-s nyomtatásra. Az általa nyomtatott dolgok viszont igen hasznosak lehetnek az élet minden szegmensében. Igaz, egyelőre hihetetlenül geek-játék, hiszen ha belegondolunk, hogy otthon mire is használhatnánk, nem sok értelmes dolog jut az eszünkbe. Ha nagyon casual-ben gondolkodunk, akkor lehetne vele műanyag "fakanalat" nyomtatni az asszonynak ha a régi már nagyon megkopott, nyomtathatnánk pohárkészletet, ha házibulit tartunk és nem lesz elég az otthoni pohárkészlet, vagy esetleg egy fogpiszkálót, ha lusták vagyunk a konyháig menni érte. Ennél impozánsabb módok is vannak persze: kedvenc játékkarakterek nyomtatása vagy új karakterek létrehozása majd a polcra helyezése (This is how I protect my virginity), de el lehet menni egészen addig is, hogy reprodukáljuk és fixáljuk a távirányító letört sarkát, vagy a régi egerünk "alvázára" nyomtassunk egy végre kényelmes és tényleg a mi tenyerünkbe illő burkolatot. Ezek persze elképzelhetetlenül időigényes dolgok, de ez lényegtelen abban az esetben, ha örömünket leljük benne. Mostanában egyébként is igen divatos az online építészet (lásd MineCraft), innen már csak egy kicsi lépés a nyomtatás. Ehhez kapcsolódóan igazi áttörés lesz, ha a 3D-s nyomtatók óriási méretet öltenek és képesek lesznek arra, hogy ipari keretek között nyomtassanak ki egy házat. Erre persze már vannak megoldások és gőzerővel folynak az ezzel kapcsolatos fejlesztések is, melyek mára oda jutottak, hogy elméletben 20 óra alatt képesek kinyomtatni egy normális méretű otthont, ami lássuk be igen derék dolog és nagyon nagy segítség lehet egy természeti katasztrófák által letarolt terület rekonstruálásában. 100 printerrel pl. 8,3 nap alatt újra lehet nyomtatni 1.000 házat, ami máris költözhető és lakható, arról nem is beszélve, hogy végre elfelejthető lesz a beton és a gipszkarton és az ezek által kötött formák, ha akarjuk leszedhetjük a netről Yoda házának tervét, betölthetjük CAD-be, széthúzhatjuk a méreteit, hogy ne verjük be a fejünket az ajtófélfába és máris némi Dagobah-rendszert csempésztünk a kertbe és az otthonunkba.
Precízió, science fiction, jövő
A fenti felhasználási módokon kívül persze vannak igazán fontos és jövőbemutató megoldások is a 3D-s nyomtatással kapcsolatban: végre elkészíthetőek lesznek olyan speciális orvosi eszközök és implantátumok, amik 100%-osan illeszkednek a betegbe. Az USA-ban 300 és 500 között van azoknak a betegeknek a száma, akiknek valamilyen okból kifolyólag a koponyacsont egy részének pótlására van szükség. A helyi szakhatóság februárban kimondta az áment és engedélyezte, hogy 3D-s nyomtatott implantátumokat ültessenek az emberekbe és március 4-én meg is történt az első ilyen műtét, ahol egy beteg koponyájának felső részét pótolták ezzel a módszerrel. Tökéletes eszköze ez tehát az orvostudománynak hiszen amellett, hogy megfelelő tervezéssel precíziós illesztéseket lehet elérni a nyomtatás körülményeinek hála olyan anyagokat kapnak, amik fertőtlenítést sem igényelnek javarészt és egyből felhasználhatóak. Míg régebben egy ilyen pótlás akár hetekbe is került, most a műtét ideje alatt egy 3D-s scanner segítségével és egy optimalizált CAD szoftverrel gyakorlatilag fél óra alatt megoldható. Láttunk már példát arra is, hogy fogtömést állítottak elő ilyen módszerrel, így az elkészült tömés tökéletesen illeszkedett a fogba és ahelyett, hogy tömőanyagot nyomkodtak volna bele egy fél órán keresztül, elég volt csak egy kis ragasztó kíséretében beilleszteni azt a fogba és már mehetett is a Mekibe a beteg.
Az orvostudomány, építészet és otthoni szórakozás mellett (a sci-fi rajongók nagy örömére) a Jövőnkben is igen nagy szerepe lesz a 3D-s nyomtatásnak. Gondoljunk csak bele, hogy az eddigi űrszondáink helyett elég lesz egy "Colonisation pack"-ot küldeni egyes bolygókra, melyekben lesz egy 3D-s nyomtató, egy robot, ami azt helyre pakolja. Érkezés és kicsomagolás után a nyomtató előállít 10-20 robotra való alkatrészt, amit a már meglévő egy robot és a keletkező többi összeszerel. A kis robotok ezután alapanyagért indulnak és a 3D-s nyomtató segítségével újabb nyomtatókat állítanak elő, majd szerelnek össze. Az egyre több robotnak és nyomtatónak hála fokozódik a kitermelés, nagyobb nyomtatók is készülhetnek akár, nagyobb robotokkal, míg végül hónapok vagy évek múlva az oda érkező földi asztronautákat egy komplett város várja. Egy marsi kolónia létrehozása például elképzelhetetlenül drága lenne, egy ilyen módszerrel viszont az USA mellényzsebből ki tudná fizetni. Persze ehhez idő és kutatások kellene, nem ártana megtalálni végre az erre alkalmas bolygót is, de a lényeg, hogy a jövőben ez a módszer elérhető és kivitelezhető lesz. Csodálatos ebbe belegondolni, bár kissé félelmetes is. Egy évszázada létező, hasonló felépítésű és működésű társadalomban például már lehet, hogy úgy fejezném be ezt a cikket, hogy "Mi vagyunk a Borg, az ellenállás hasztalan". Jaj.
Veszek-e otthonra?
31 évem és 16 évnyi IT-s pályafutásom alatt nem jutottam el oda, hogy akár egy mátrix, vagy egy tintasugaras nyomtatóra ruházzak be, úgyhogy valószínűnek tartom, hogy 3D-s nyomtatóm sem lesz soha (kivéve ha valamelyik családtagom igényli). A felhasználási korlátai vagy életszerűtlensége mellett igazi ellenérv még az ára is. Jól ismerve a geek barátaimat szinte biztos vagyok benne, hogy 1 éven belül olvasni fogom valakinek a Facebook thread-jében, hogy megajándékozta magát eggyel, akkor szépen csinálok egy facepalm-ot és megkérem arra, hogy nyomtasson nekem egy életnagyságú T'pol-t vagy Jadzia-t és persze egy rancor-t a kertbe, mert a kutya már olyan snassz. Ebay-en egyébként a rendkívül kreatív névre hallgató és professzionális printernek kikiáltott 3DStuffMaker már 200 ezer forintért beszerezhető Indiából és - lehet dörzsölni a tenyereket - a szállítás is ingyenes. Az alábbi videóban egy hatszögű alapokra helyezett dobozkát nyomtatnak vele, ami tökéletes lehet például csavarok, vagy fűszerek tárolására, vagy arra, hogy megmutassuk a vendégeknek, hogy ezt nyomtattuk a géppel, ezzel feltárva színészi képességeiket, meggyőződve arról, hogy mennyire tudják álcázni, hogy most éppen teljesen hülyének néznek minket.
A magyar piacon is kezdenek megjelenni ezek a gépek, itthon 300.000 forinttól szerezhetőek be a legkisebb tudású és méretű modellek, de a professzionális, kifejezetten tömegnyomtatásra készült gépeket is meg lehet már vásárolni, igaz, hogy több milliós áron. Mint minden újdonság ez is idővel beépül a köztudatba és háztartásokba úgyhogy pár év alatt biztos, hogy olyan szintű áresésnek lehetünk tanúi, ami bárki számára elérhetővé fogja tenni ezt a technológiát, az igazi kérdés tényleg az, hogy otthon szükség van-e ilyenre, vagy elég lesz-e az is, ha néha lemegyünk a Miszter Minute-be egy pendrrivel-val és ott nyomtatttatjuk ki 500 forintért azt a bizonyos hiányzó távirányító sarkot.
