Liigu edasi põhisisu juurde

Mitmekülgsed tööstustoodangud

Mitmekülgsed tööstustoodangud

Hooned, mis valmivad Kuu pinnasest. Ehted, mis on nii unikaalsed, et neid on vaid üks eksemplar kogu maailmas. Mööbel, mida saab igal hetkel ümber disainida ja uuesti luua. Kõik see ja palju muudki on tänapäeval võimalik. 3D-printimine on vahend ja võimalus, mille potentsiaali me ilmselt veel mõista ei suuda. Ehitusest kosmosetööstuseni - pole valdkonda, kus seda kasutada ei saa.

Kosmosetööstuses tehakse suurt uurimis- ja arendustööd, eesmärgiga muuta kosmosereisid lihtsamaks, turvalismaks, odavamaks ja astronautidele elamiskõlblikumaks.  NASA töötab selle kallal, et toota kosmosesüstikutele 3D-printeritega ideaalseid katteid.  Nii on teadlased loonud väga erilise 4D materjali - „kosmose kangas“, mida tavatööstuses oleks võimatu toota. See materjal kaitseks kosmosesüstikuid meteoriitide ja esktreemsete temperatuuride eest. Uuritakse võimalust seda ka mujal kasutada (nt skafandrid, antennid). See peegeldab valgust, on halb soojusjuht ning materjalina väga tugev. See on  kokkuvolditav erinevat moodi, kuid tugevus sellest ei muutu. Üks materjali pool peegeldab valgust ning teine neelab seda, mis muudab materjali temperatuuri kontrollivaks. Eesmärgiks on selle materjali printimine kosmoses. Millest materjal täpsemalt koosneb, ei ole avalikustatud.

Lisaks töötavad NASA teadlased selle kallal, et luua 3D-prinditavad instrumendid, mille abil saaks kosmoses käidelda erinevaid vedelikke, näiteks nagu vereproovid, ilma, et neid peaks uurimiseks saatma Maale.  Võimalus uurida, kuidas bakterid mõjutavad meeskonna tervist või kuidas geenid mõjutavad vananemist ja haigestumisi, aitab tagada meeskonna turvalisuse pikematel  kosmosereisidel. Seni on kõik proovid saadetud Maale, sest nende käitlemine 0-gravitatsiooni tingimustes on keeruline. 

Euroopa Kosmoseagentuuri rahastuse abiga on mitmest ettevõtest koosnev tiim loomas 3D- printerit, mis suudaks printida kuu pinnasest, ehk regoliidist ja seda otse Kuu pinnal. Sarnaselt juba eelnevalt kirjeldatud “kosmosekangale” seisneb regoliidist printimise põhimõte Kuu pinnale ehitatavate hoonete kaitses ning ideaalolukorras soovitakse printida otse Kuu pinnal, mistõttu ei peaks enam maapinnalt labori- ja eluruume süstikutega transportima. Sellisel juhul saaks kohapealsed astronaudid  vastavalt vajadusele hooneid ümber muuta ning täiendada. Regoliidiga printimisel on lõpptulemuseks vahtu meenutav struktuur, mis oleks arvestades Kuul olevaid rõhu- ja temperatuuritingimusi, kõige kergem struktuur ning seda saaks ka kõige paremini vormida.

Kuu pinnasest prinditud hoone

Foto: Dini Cesaretti and Xavier De Kestelier et al., ‘Building Components for an Outpost on Lunar Soil by Means of a Novel 3D Printing Technology’, Acta Astronautica, 93 (2014).

Toote disain -  3D-printimine võimaldab luua miljoneid disaine ilma, et selle peaks kulutama palju aega ja raha.  3D-printimine võimaldab ka materjali taaskasutamist. See tehnoloogia on ideaalne, et luua väikesi igapäevaeluks vajalikke ja soovitud detaile. Heaks näiteks on ehted, millele on turg olemas.  Samas luuakse ka vaase ja muid nipsasjakesi, millele saab 3D-printeriga anda huvitavaid mustreid, struktuure ja kujusid. Lisaks sellele on 3D-prinditud asjad kerged, mis on eriti oluline suurte mööbliesemete puhul (nt diivanid), mida on seejärel palju lihtsam transportida.

Mitmed firmad proovivadki leida lahendusi, kuidas 3d printimist edukalt mööbli tootmises kasutada. Suurepäraselt saab printida eriilmelisi kohvilaudu, toole, laudu, voodeid, sisustuselemente ja palju muud. Nii mõnedki firmad juba ongi oma tootevalikusse 3D-printeriga valmistatud mööbliesemeid lisanud. Kuigi praegu on selline meetod veel tavatööstusest kallim, ennustatakse, et kui see muutub tavapärasemaks, muutub see ka odavamaks.

Kuna 3D-printimine võimaldab materjale taaskasutada, võib juba praegu osta nt “lõputu tooli“, mis on valmistatud 3D-printeriga. Tõsi, hetkel seda veel taaskasutada ei saa, vähemalt kodustes tingimustes mitte. Sobiva printeri olemasolul oleks aga võimalik endale ise vanast toolist uus teha.

3D-printimine annab võimaluse lihtsalt luua ka palju erinevaid aksessuaare. Näiteks toodetakse 3D-printimise teel puidust kellasid. Kuigi see ei ole täiesti naturaalne puit, näeb see välja ja lõhnab nagu päris. Ühe kella valmistamiseks läheb ainult viis tundi. Printimiseks kulub tegelikult 3 tundi, ülejäänud aeg kulub selleks, et osad kokku panna. Puidu printimine on keskkonnasäästlikum kui tavaline plastikuga printimine. Sellise kella saab  endale osta umbes 100 euro eest.

3D-printeritega saab luua unikaalseid ehteid. Näiteks saab ise disainida ja printida hõbedast ehteid, sõrmuseid jm. 3D-printimine annab võimaluse tooteid kiiresti muuta-  saab teha valmis vahast näidise ning sellel ilmnevaid puudusi on lihtne eemaldad. Lõppversiooni saab printida juba soovitud materjalist. 3D printeritega loodud ehted on ülimalt detailiderohked. Selliste ehete hind sõltub nende kujust, suurusest, materjalist. Seega igal disainil on oma hind. Pronksi või hõbedaga kaetud sõrmuse saab kätte 30-50 euroga. Ehete printimiseks kasutatakse erinevaid metalle, mida saab katta nt messingu, hõbeda, kulla ja  pronksiga. Lisaks kasutatakse polüamiide (plastik, nailon), alumiidi (polüamiid ja alumiiniumi pulbri segu), kumjat plastikut ning isegi keraamikat.

3D-printimine on jõudnud ka ehitusvaldkonda - 3D-prinditud tellised, mis on valmistatud keraamikast ning on toodetud moodsa tehnoloogiaga. Keraamilised tellised on ehitusmaterjalidena kasutusel olnud juba sajandeid, kasutusaja algus ulatub juba antiikaega. Senimaani on keraamiliste telliste tootmine olnud tülikas eelkõige valuvormide kasutamise tõttu, siis uue tehnoloogia, 3D-printimise abil, ei ole enam vorme vaja ning printida saab igat tellist eraldi kuju ja vormiga. Paljude tänapäeval kasutusel olevate teiste ehitusmaterjalide, näiteks betoonist plokkide või puitmaterjali, hulgast on keraamilised tellised veel üheks lisavõimaluseks, mida ehitustegevusel saab kasutada. Kõige suurem eelis telliste printimisel on eelkõige aeg ja maksumus, mis ehitusvaldkonnas kõige suuremaks teguriks on. 3D keraamiliste telliste printimine on tänu printerite levikule ja odavale hinnale taskukohane ning printida saab erinevaid mustreid erinevates suurustes.

Okeanograafia on veel üheks valdkonnaks, kus 3D-printerid on leidmas väljundeid. 3D-prinditud teod ja karbid annavad võimaluse muuta lapsed palju teadlikumaks ning õpetada ookeanielu palju reaalsemate näidetega kui seda ainult läbi õpikute tehes. Seega on 3D-printimisel ka koolihariduses väga oluline roll.

3-D prinditud merekarbidTeadaolevalt reguleerib elu Maal suures osas inimene ning tema käitumine. Inimmõju ulatub nii maapinnast kõrgustesse kui ka vetesse, mistõttu on oluline mere- ja ookeanipõhjasid ja elustikku seirata ning jälgida. Siinkohal tuleb jällegi appi 3D-printer, mis võimaldab printida titaaniumist märgiseid kaladele, mis on tugevamad kui seni kasutatud märgised,  kaladele ja veeelustikule mittetoksilised, soolase vee vastu vastupidavam ning eelkõige mereloomadele mugavamad ja peaaegu, et mittetuntavad.

Lisaks juba eelpool nimetatud toodetele võimaldab 3D-printimine kasutada tselluloosi praeguste tekstiilide asemel, muutes riided mitmeti taaskasutuskõlblikuks ning väga vastupidavateks.  Tselluloosi kasutamine tavaliste tekstiilide asemel võimaldab riideid töödelda kiiremini ning ilma õmblusteta, näiteks printides puuvillastele kangastele. Eelpool kirjeldatud printimine on senimaani olnud prototüübi tasandil, mis loodetavasti üsna peagi leiab oma tee rõivatööstusesse.

 

 

 

 

 

 

Foto: Tiwary, C.S., Kishore, S., Sarkar, S., Mahapatra, D.R., Ajayan, P.M., Chattopadhyay, K., 2015. Morphogenesis and mechanostabilization of complex natural and 3D printed shapes.

 

 

 

Loe lisaks:

https://www.nasa.gov/feature/jpl/space-fabric-links-fashion-and-engineering

https://www.lifehack.org/articles/lifestyle/printed-furniture.html