Ez a cikk több mint egy éve került publikálásra. A cikkben szereplő információk a megjelenéskor pontosak voltak, de mára elavultak lehetnek.
Ahogy minden technikai újdonságnál lenni szokott, a világ egyszerre figyelt fel a 3D-nyomtatók előnyeire és veszélyeire. Ha a legújabb tudományos vívmányt illetéktelenek házilagos fegyver barkácsolására akarják használni, akkor van is ok az aggodalomra. Ha viszont mérnökök életét és akár bonyolult tárgyak tervezését könnyíti meg az eljárás, akkor nem lehet eléggé üdvözölni a módszert.
Nyomtasson magának akár otthonában kézi lőfegyvert! E képzeletbeli felhívás nem a távoli jövő, hanem a nagyon is kézzelfogható, s egyben vészjósló jelen terméke. Történt ugyanis, hogy – bizonyos Cody Wilson jóvoltából – nemrég felkerült az internetre egy olyan tervrajz a Liberator néven ismert lőfegyverről, melyet a napjainkban egyre népszerűbb 3D-s nyomtatással, mindenfajta szaktudás és engedély nélkül bárki elkészíthet. Az Egyesült Államok Külügyminisztériuma május elején fel is szólította az amerikai férfit, hogy haladéktalanul távolítsa el a terveket a netről. Az indoklás szerint a dokumentáció nyilvánosságra hozatala beleütközik a védelmi eszközök adatainak – kormányzati engedély nélküli – exportálását tiltó jogszabályba. A rendelkezéssel az az Egyesült Államok célja, hogy megnehezítse az általa veszélyesnek nevezett országok fegyverkezési technológiához jutását.
Pisztoly műanyagból? „Lebilincselő”…
A Texasi Egyetem 25 éves joghallgatója, engedelmes állampolgárként, a kérésnek eleget is tett, de félő, hogy ez már nem volt több, mint eső után köpönyeg. Addigra ugyanis világszerte százezernél is többen letöltötték a terveket, sőt a nyomtatáshoz szükséges számítógépes fájlok számos más helyre is felkerültek. Ezek segítségével pedig jószerivel bárki barkácsolhat magának egy, szinte teljes egészében műanyagból készített – így a fémkereső detektorok által nem érzékelhető – marokfegyvert. A szerkezet elsütéséhez egyetlen apró fémelemet kell használni: a töltényt elsütő acél ütőszeget. Mivel azonban az amerikai törvények értelmében senki nem birtokolhat olyan fegyvert, amelyet a fémkereső nem mutat ki, Wilson egy, a használathoz nem szükséges fémalkatrészt is tervezett alkotásához, ennek beépítése azonban kizárólag a használón múlik. A már a nevében is a törvényi előírások alóli mentességet hirdető Liberator alkalmazása azért is aggályos, mert a gyári fegyvereket az azonosíthatóság miatt sorozatszámmal kell ellátni – annak viszont, aki házilagosan készít magának revolvert, nyilván esze ágában sincs ilyesmivel bajlódni.
A fegyver egyetlen, ám annál nagyobb szépséghibája, hogy kis túlzással egyszer használatos, eldobható készségnek tekinthető, hiszen anyaga korántsem annyira áll ellen a nyomásnak és a hőnek, mint az acél, így lehet, hogy néhány lövés után búcsút kell mondani neki. Ettől még azonban, ha illetéktelen kezekbe kerül, nagy veszélyeket rejthet magában. Nem véletlen, hogy az amerikai törvényhozásban többen azt szorgalmazzák, hogy a kongresszus alkosson jogszabályt a háromdimenziós technikával nyomtatott fegyverek és alkatrészek korlátozására, illetve ellenőrzésére.
Forradalmi technológia
E törekvés azért is indokolt, mert a 3D-s printerek az utóbbi években valósággal forradalmasították a nyomtatást. E technológia újdonsága abban áll, hogy számítógépen megtervezett térbeli modellekből háromdimenziós tárgyakat képes alkotni az úgynevezett additív gyártási eljárással. Ennek lényege, hogy – ellentétben a hagyományos módszerrel, melynek során egy nagyobb darab megmunkálásával, a felesleges részek lehántásával állítják elő a terméket – a tárgy apró részek összeillesztésével jön létre. (Már meglévő testről háromdimenziós szkennerrel is készíthető digitális modell.)
Amint a témával idehaza foglalkozó Innonet Innovációs és Technológiai Központ ismertetőjéből is kiderül, a nyomtatás során a printer az egyes tárgyakat, alkatrészeket a modellanyag rétegenkénti hozzáadásával építi fel. Mindennek megértéséhez képzeljünk el egy hétköznapi tárgyat, például egy poharat. Ha ezt elhelyeznénk egy kórházi CT-berendezésbe, számos felvételt készíthetnénk róla, melyeken a tárgy metszetei láthatóak. Ha minden metszet alapján előállítanánk a test adott képre eső körvonalát műanyagból, majd ezeket a rétegeket egymásra ragasztanánk, a végeredmény az eredeti pohárhoz nagyban hasonlító tárgy lenne. Vagyis a modell metszeteinek megfelelő kétdimenziós alakzatokat egymás fölé nyomtatjuk, így háromdimenziós tárgyat kapunk. A végeredmény pedig annál jobban emlékeztetne poharunkra, minél pontosabban követik a rétegek az eredeti körvonalakat, és minél több ilyen metszetet készítünk.
Az új technológia azért is ad különlegesen nagy szabadságot alkalmazójának, mert a hagyományos gyártási eljárásoknál általában ügyelni kell arra, hogy a módszerrel egyáltalán elő lehet-e állítani az elképzelt alakzatokat. Ki lehet-e például szabadítani a modellt az öntőformából; hozzá lehet-e férni egy belső felülethez; elszakad-e az anyag? – jelentkeznek azok a korlátok, amelyek a háromdimenziós nyomtatás esetében nem számottevőek.
Tinta helyett műanyagpermet
A 3D-nyomtató hasonló elven működik, mint tintasugaras társa, azzal a különbséggel, hogy előbbi fúvókái nem festéket, hanem folyékony műanyagot permeteznek a kívánt felületre nagy pontossággal. A megfelelő helyre juttatott műanyag aztán – csakúgy, mint a fogtömésnél alkalmazott eljárásnál – UV fény hatására másodperceken belül térhálósodik, s véglegesen szilárd halmazállapotúvá válik. Ezután már csak össze kell illeszteni e rendkívül vékony rétegeket. Ennek módja a következő: a berendezés belsejében lévő tárgyasztal, vagyis a nyomtatási felület minden réteg elkészülte után, apró fokozatonként egyre lejjebb süllyed, így valamennyi réteg az előző tetejére lesz kinyomtatva. Az anyag szilárdulását ráadásul úgy időzítik, hogy az egyes rétegek között is szoros kapcsolat alakul ki anélkül, hogy további ragasztásra lenne szükség.
3D-s nyomtató: a jövő világa
Ezen a ponton minden mérnök a következő kérdést tenné fel: de mi lesz az úgynevezett alámetszett részekkel? Vagyis – maradva korábbi példánknál – miként lehetséges, hogy a pohár kiszélesedő részei nem esnek le a tárgyasztal aljára a felső rétegek nyomtatásakor? A berendezés e probléma kezelésére azzal válaszol, hogy egyszerre két anyaggal is „nyomtat”. A tervezett tárgyat a véglegesen megszilárduló modellanyag alkotja, a támaszanyag ideiglenes támasztékként pedig beágyazza az alámetszett részeket. Ez a – zselés tapintású, ugyancsak homogén – támaszték aztán vízsugárral könnyedén eltávolítható a gyártás után. A nyomtatásnak egyetlen feltétele van: az, hogy a modell zárt felületekkel körülhatárolt legyen, és annak bármely pontján egyértelműen el lehessen dönteni, hogy az belül van a modellen, tehát ki kell-e tölteni anyaggal, avagy kívül, vagyis nem kell kitölteni.
Testre szabott világ
Bár a háromdimenziós nyomtatás – a későbbi perspektívákat tekintve – napjainkban még gyerekcipőben jár, már most hatalmas előrelépést tesz lehetővé. Elég csak az így elérhető költségmegtakarításra gondolni. Hiába alkalmas ugyanis egy gyártási, megmunkálási eljárás valamilyen alkatrész elkészítésére, ha azt egyedi vagy kisszériás gyártmányként megvalósítva a szerszámköltségek és más kiegészítő műveletek túlzott anyagi terhet okoznának. A 3D-nyomtatás révén számítógépes modellből bármikor előállítható például egy több évtizede nem gyártott, nem forgalmazott alkatrész vagy egy új fejlesztés mintapéldánya.
Az pedig, amit a Digital Forming szoftverfejlesztő cég ügyvezető igazgatója és társalapítója, Lisa Harouni vázolt fel a háromdimenziós nyomtatás jövőjéről, szédítő távlatokat sejtet. A player.hu portálon olvasható vízió szerint a webshopokban hamarosan nem termékeket, hanem személyünkre, ízlésünkre szabott módon áttervezhető és kinyomtatható digitális terveket lehet majd vásárolni. Előadásában a legkülönlegesebb példákat mutatta be a motoralkatrészektől a műanyag csomagolóeszközökig, a rozsdamentes acélból készült gyűrűtől a cipőkön át az orvosi igényeknek megfelelő titániumból készült gerincimplantátumokig. De létezik már olyan 3D-printer is, amellyel épületméretű műalkotásokat lehet nyomtatni. A Shiro cég például 5–10 milliméter vastag mesterséges homokkő-rétegekkel nyomtat hatalmas műalkotásokat, melyek belsejében sétálni is lehet. Másik méretbeli végletként létezik olyan 3D-nyomtató, amely négymikronos rétegvastagsággal működik, így rendkívül finom felbontású apró alkatrészek készítésére alkalmas. A nem is olyan távoli jövőben tehát könnyen elképzelhető, hogy ha nem vagyunk maradéktalanul elégedettek például a kedvesünknek kiszemelt boltban kapható ékszerrel, akkor nem magát a tárgyat vásároljuk meg, hanem csupán a digitális terveit – hogy aztán otthon kedvünkre alakítsuk át az ajándéknak szánt fülbevalót, nyakláncot vagy akár köldökpiercinget.
A cikk az Ügyvédvilág 2013 júniusi számában olvasható.
