Potentiaaliset hyödyt, joita saataisiin 3D-tulostustekniikan avulla tarvittavien elinsiirtoelinten tuottamiseen, ovat mittaamattomat. Lisäksi ne saattavat vielä tasoittaa tietä vielä suuremmille edistysaskeleille regeneratiivisessa lääketieteessä, sillä ne tarjoavat uusia, turvallisia tapoja suunnitella ja testata lääkkeitä, joilla voitaisiin hoitaa elinten sairauksia ja ehkäistä elinsiirtojen tarve kokonaan.
Rakentaminen
Arkkitehtuuri
Arkkitehtuuri, joka jo nyt perustuu geometriseen muotoiluun, prototyyppien luomiseen ja mallintamiseen, hyötyy 3D-tulostustekniikan kehittymisestä valtavasti. Olemme nähneet digitaalisen työnkulun tuottavan monimutkaisia arkkitehtuurin mittakaavamalleja täydellä tarkkuudella, mikä parantaa arkkitehtuurisuunnittelun 3D-mallinnusvaihetta.
Mallien valmistukseen kuluvan ajan säästämisen lisäksi 3D-tulostetut mallit antavat arkkitehdeille mahdollisuuden ennakoida tiettyjen suunnittelun piirteiden vaikutuksia paljon varmemmin, esim, Kun arkkitehti näkee mallin, joka on tuotettu täydellisemmällä materiaalivalikoimalla, hän voi mitata tarkemmin esimerkiksi valon kulkua rakenteen läpi.
Tällaisen tarkan mallin suuri esittelyarvo tarkoittaa myös sitä, että 3D-tulostus voi olla akuutti kaupallinen työkalu yrityksille, jotka haluavat voittaa hankkeita ja toimeksiantoja esittelemällä suunnittelunsa kaikki ominaisuudet.
Arkkitehtisuunnitelman digitaalinen malli 3D-tulostuksen avulla luodun mittakaavaisen pienoismallinsa rinnalla.
Taide
veistokset
”Additiivisen taiteen” buumi on kasvanut asteittain viimeisen noin vuosikymmenen aikana, ja olemme nähneet 3D-tulostustekniikoiden tunkeutuvan taidemaailman eri kolkkiin aina kuluttajille suunnatuista taideteoksista Smithsonianiin sopiviin veistoksiin.
Käyttämällä fyysisten taideteosten luomiseksi 3D-valokuvaskannausjärjestelmiä 3D-tulostuksen prosessit voivat tarjota asiakkaalle paljon uusia valinnanmahdollisuuksia. Tämä kehitys on antanut sekä taiteilijoille että asiakkaille uudenlaista luovaa valtaa – mitä tahansa he voivat keksiä ja suunnitella, he voivat myös valmistaa, ja vieläpä erittäin yksityiskohtaisten standardien mukaisesti.
Elokuvat ja visuaaliset efektit
3D-tulostus on jo sisällytetty Hollywood-elokuvien tuotantoon, ja sitä käytetään laajalti käytännöllisissä visuaalisissa efekteissä ja puvustuksessa.
Mikäli elokuvien fantastisimpien olentojen luominen vaati aikoinaan huolellista käsityötä, nykyaikaisen elokuvatuotannon kasvaneet aikataulupaineet ja aikavaatimukset ovat tehneet nopeammasta menetelmästä käytännön tehosteiden luomiseen elintärkeän. Aaron Sims Creativen kaltaiset tehostestudiot käyttävät nykyään hybridilähestymistapaa, jossa käytännön tehosteiden tekemistä tehostetaan digitaalisella työnkululla, luodakseen uusia mahdollisuuksia yhteistyöhön ja lyhentääkseen ideoiden elävöittämisen läpimenoaikoja.
Katso kulissien taakse ja katso, miten Aaron Sims Creative (ASC) käytti 3D-tulostusta Stranger Thingsin hirviön luomisessa.
Tanssi ja musiikki
3D-tulostuksen taiteellinen potentiaali ei ole rajattu fyysisiin taideteoksiin. Sillä on myös voimaa tuoda aivan uusia ulottuvuuksia tanssin ja musiikin kaltaisiin muotoihin.
Ajatellaanpa esimerkiksi Joseph Mallochin ja Ian Hattwickin McGillin yliopistossa kehittämiä 3D-tulostettuja, puettavia ”soittimia”. Kehittyneiden anturitekniikoiden avulla ne muuttavat liikkeen, suunnan ja kosketuksen musiikiksi.
Musiikkisoittimet
3D-tulostus voi jopa mullistaa teollisuudenaloja, jotka ovat olleet vuosia tai vuosisatoja staattisessa paradigmassa.
Esimerkiksi viulujen valmistus on ollut muuttumatonta useiden satojen vuosien ajan – täysin käsityövaltainen prosessi mestarimestareiden toimesta, sillä automatisoitu valmistus on osoittautunut kyvyttömäksi valmistamaan soittimen tarvittavaan laatuun.
Taikka 3D-tulostuksen mahdollistaman yksityiskohtaisen tarkkuuden ansiosta olemme nähneet, kuinka vaikeasti murrettava teollisuudenala on murrettu.
Formlabsin insinööri Brian Chan loi Formlabsin valkoista hartsia hyödyntäen täysin toimivan akustisen viulun. Tulos oli paitsi realistinen viimeistelyltään, myös täysin soitettava.
Koska soittimien räätälöinti ja spesifiointi on aiemmin osoittautunut kalliiksi, 3D-tulostusvalmiuksien pitäisi johtaa keskeisiin muutoksiin markkinoilla, kun uudet ja arvokkaat mallit mahdollistuvat ja mahdollisesti tasoittavat tietä kokonaan uusien soittimien luomiselle.
Taiteen restaurointi
3D-skannausta, CAD:tä ja 3D-tulostusta on käytetty joidenkin historian kuuluisimpien taiteilijoiden teosten restaurointiin, ja Michelangelon ja da Vincin kaltaisten taiteilijoiden teokset on palautettu entiseen loistoonsa.
Kun tietyn taideteoksen nykytila on arvioitu, teos voidaan skannata digitaalisesti ja mallintaa. Tahattoman tulkinnan mahdollisuus minimoidaan käyttämällä teoksen olemassa olevia osia myöhemmän restauroinnin pohjana. Restauroijat saavat käyttöönsä runsaasti tietoa mahdollisista ongelmista sekä parannuksista, minkä jälkeen seuraa dokumentointi, muotojen suunnittelu ja restaurointi.
Tämän monimateriaalisen reliikkikaapin rekonstruoidut 3D-tulostetut osat näkyvät vain UV-valossa.
Koska kyseessä olevien piirteiden monimutkaisuus ja sellaisten tekniikoiden puuttuminen, joilla voitaisiin taata turvallinen ja varmatoiminen restaurointi, johti siihen, että monet aiemmat restaurointiyritykset hylättiin mahdottomina. Nyt digitaalisen työnkulun avulla jopa uskomattoman monimutkaiset, monimateriaaliset restauroinnit ovat mahdollisia, kuten tämä Firenzessä sijaitsevassa Museo Tesoro dei Granduchi -museossa toteutettu.
Tutkimus
Forensics
3D-tulostuksella on yhtä suuri potentiaalinen hyöty rekonstruoinnissa kuin tuotannossakin. Rikostutkijan työtä vaikeuttavat usein puutteelliset todisteet. Digitaalisesta teknologiasta voi olla valtavasti hyötyä oikeudellisissa tutkimuksissa, ja se voi lisätä rikosteknisten taiteilijoiden kykyjä rekonstruoida tarkkoja malleja kiinnostuksen kohteena olevista henkilöistä tai uhreista.
Tässä digitaalisessa työnkulussa tietokonetomografiakuvista tehdään 3D-tulosteita, jotka auttavat tunnistamisessa. Kun tutkijat esimerkiksi löytävät todisteeksi vain osan kallosta, tulostin voi mallintaa ja kopioida koko näytteen.
Rikoksen uhrien ulkonäön rekonstruktioilla on jo ollut keskeinen rooli oikeuden saamisessa, mikä osoittaa jälleen kerran 3D-tulostuksen käyttökelpoisuuden muotoilun ja tuotannollisen tehokkuuden lisäksi.
Paleontologia
Paleontologeilla on 3D-tulostuksen kanssa suuri ilo, sillä se voi auttaa täydentämään dinosaurusten luurankoja tulostamalla vaikeasti löydettäviä puuttuvia luita.
Smithsonian-museon henkilökunta kokeili hiljattain tulostamalla T. rexin puuttuvat luut täsmälleen spesifikaation mukaan. 3D-työnkulku mahdollisti tiimin laajan ja turvallisen kokeilun mallinnusohjelmiston avulla, säästi aikaa ja vähensi riskiä oikean luurangon eheydelle.
Lähitulevaisuuden käyttötapaukset
Kun on nähnyt 3D-tulostuksen mahdollisuuksien kehittyvän nopeasti viimeisen vuosikymmenen aikana, joitakin työnkulun jännittävimpiä ja yllättävimpiä käyttötapauksia ovat tapaukset, jotka eivät ole heti toteutettavissa, mutta jotka ovat pian uskottavaa todellisuutta.
Talotekniikka ja rakentaminen
Työpöydän 3D-tulostus rajoittuu pienempien kappaleiden tuottamiseen, kun taas valmistusmittakaavan additiivinen työnkulku voi tuottaa paljon suurempia toiminnallisia komponentteja. Viime vuosina on lähtenyt liikkeelle erilaisia aloitteita, joiden tavoitteena on luoda taloja ja suurempia rakenteita, jotka ovat kokonaan 3D-tulostuksen tuotteita, mikä avaa uusia rajoja kestävälle asumiselle ja rakentamiselle.
3D-tulostustekniikka antaa arkkitehdeille muodonvapauden myös aiemmin vähemmän taipuisille rakennusmateriaaleille, kuten betonille. Laajemmin ottaen se mahdollistaa täysin kestävien ja energiatehokkaiden talojen rakentamisen, jotka täyttävät myös nykyaikaiset mukavuusvaatimukset. Tällä menetelmällä rakentaminen voisi olla täysin jätteetöntä ja tarjota erittäin alhaiset käyttökustannukset.
Helmikuussa 2019 teksasilainen Sunconomy-yritys ilmoitti suunnitelmistaan myydä maailman ensimmäinen täysin 3D-tulostettu talo. Se tulee näyttämään jotakuinkin tältä.
MX3D käyttää moniakselista digitaalista työnkulkua tulostaessaan ruostumattomasta teräksestä valmistettua siltaa, joka asennetaan pian Amsterdamissa sijaitsevan Oudezijds Achterburgwal -kanavan yli. (lähde: MX3D)
Historian uudelleenluominen
Historiallisten artefaktien katoaminen tuntuu tuhoisalta, koska tuntuu, että niiden uudelleenluominen on mahdotonta. Monien Syyrian kulttuuriperintökohteiden, kuten Palmyran muinaisen kaupungin, tuhoaminen ISISin toimesta tuntui olevan synkkä ja peruuttamaton askel taaksepäin. 3D-tulostuksen edistysaskeleiden avulla voimme ehkä pian luoda uudelleen – ja varmistaa – menneisyyden loiston.
Million Image Database -hankkeessa on käynnissä kampanja Palmyran tuhoutuneiden raunioiden luomiseksi uudelleen 3D-tulostuksen avulla. Hankkeessa käytetään valokuvista koottuja 3D-malleja, joiden avulla luodaan mittakaavaltaan ja yksityiskohdiltaan historiallisen todentuntuisia rekonstruktioita. Yhtä jännittävää on, että samoja mallinnustekniikoita voidaan laajentaa myös taiteen historian suurten mestariteosten suojaamiseksi mahdolliselta häviämiseltä.
Tulevaisuudessa 3D-tulostuksella ei ole ainoastaan tuotantoa ja suunnittelua mullistava vaikutus, vaan se voi myös olla merkittävässä asemassa kansainvälisesti ja historiallisesti merkittävissä asioissa.
Uusi avaruuskilpailu
Avaruusmatkailu saattaa olla yksi 3D-tulostusinnovaatioiden yllättävimmistä alueista, sillä sen markkinoille pääsyn esteet ovat maailman korkeimpia, ja se saattaa olla yksi 3D-tulostusinnovaatioiden yllättävimmistä alueista.
Avaruusalan startup-yritys Relativity on testannut alumiinisten rakettimoottoreiden luomista additiivisen valmistuksen avulla. Onnistuessaan tämä sovellus vähentäisi jyrkästi avaruusmatkailun kustannuksia ja käytännön vaikeuksia ja avaisi alan uudelle liiketoiminnalle ja valtaville kasvumahdollisuuksille.
SpaceX:n Crew Dragon -avaruusalus, joka on varustettu 3D-tulostetuilla SuperDraco-moottoreilla, lähti ensimmäistä kertaa lennolle maaliskuussa 2019. (lähde: SpaceX)
SpaceX:n valinta 3D-tulostukseen tehtiin tekniikan kustannuksia ja jätettä leikkaavien ominaisuuksien vuoksi ja myös tuotantoprosessin joustavuuden säilyttämiseksi. Moottorin polttokammion, joka myös valmistettiin 3D-tulostamalla, lujuus, sitkeys ja murtumiskestävyys osoittautuivat perinteisiä materiaaleja paremmiksi.
Olemme nähneet 3D-tulostusta käytettävän jopa avaruudessa, kun NASA rakensi 3D-tulostimella Kansainväliselle avaruusasemalle räikkäavaimen, joka oli ensimmäinen avaruudessa valmistettu työkalu.
Loppumattomat mahdollisuudet
3D-tulostuksen aikaansaamien muutosten visualisoiminen tavassa, jolla tavaroita valmistetaan, ei enää vaadi samanlaisia mielikuvituksen urotehtäviä kuin ennen. Kun työnkulut ovat kehittyneet viime vuosina ja saaneet jalansijaa eri teollisuudenaloilla, alamme nähdä tämän vallankumouksellisen potentiaalin osoituksena.
Hammaslääketieteestä ja terveydenhuollosta kulutustavaroihin, arkkitehtuuriin ja valmistukseen yleisö on yhä enemmän vuorovaikutuksessa 3D-tulostuksen lopputuotteiden kanssa.
Traditionaaliseen tuotantoon liittyvän jätteen kestävä vähentäminen, läpimenoaikojen ja yleiskustannusten lyhentäminen sekä asiakkaiden vaikutusmahdollisuuksien lisääminen tuomalla heidät lähemmäs haluamiaan tuotteita – voimme vain odottaa 3D-tulostuksen vaikutusvallan laajenevan entisestään.
Oppaa lisää 3D-tulostuksesta omassa yrityksessä.