Piše: Mina Esov, M. Arch.

Čak 60ih godina prošlog veka, verni fanovi naučne fantastike zamišljali su kako bi život izgledao sa mašinama koje na pritisak dugmeta proizvode sve, od odevnih do upotrebnih predmeta, pa i hranu. Artur Klark ih je nazvao uređajima za replikaciju, dok su u poznatom serijalu Star Trek replikatori. Naučnici i inženjeri su nam ipak dali nešto malo skromnije – 3D štampač. A štampa li se, štampa, malo u Čačku, malo i na Mesecu.

Istorija 3D štampe je duža nego što biste očekivali. Pre skoro 40 godina, 1981. godine advokat Hideo Kodama iz Instituta za industrijska istraživanja u Nagoji, objavio je rad u kome opisuje prvi funkcionalni sistem 3D štampe. Kodama je svoj izum nazvao photopolymer rapid prototyping system. (eng. fotopolimerni sistem za brzu izradu prototipa). Ovaj sistem koristio je UV laser koji bi koncentrisanim zrakom stvrdnjavao tečni polimer tako da materijalizuje željeni model. Na žalost, ovaj advokat je u spletu ironičnih okolnosti propustio rok za prijavu patenta, te je tri godine kasnije, 1984, Čarls Hal ušao u istoriju kao otac 3D štampe pronalaskom i patentiranjem stereolitografije. Kao i Kodamin fotopolimerni sistem i Halova stereolitografija koristi koncentrisane UV zrake za stvrdnjavanje tečnog polimera. 1987. godine Halova kompanije 3D Systems proizvela je prvi sterelitografski aparat, to jest, SLA mašinu. Samo nekoliko godina kasnije, 1991. kompanija Stratasys stvorila je prvu FDM/FFF mašinu koja za razliku od SLA mašine čvrst termoplastični polimer zagreva direktno u metalnoj cevi bez upotrebe lasera i taloži ga u slojevima kako bi se dobio željeni rezultat. Godinu dana kasnije, 1992., kompanija DTM proizvela je prvu SLS mašinu koja je veoma slična SLA mašini, međutim, umesto tečnog polimera koristi polimer u prahu i UV laser. SLA, SLS i FDM/FFF su dobro poznati termini bilo kome ko ima dodira sa 3D štampom jer su i danas tri primarna metoda štampe.

Rane 2000-e godine bile su uzbudljive za tehnologiju 3D štampe. Osim što se nastavio razvoj na već ustaljenim metodama štampe, ova tehnologija je probila sferu proizvodne industrije. Odštampan je funkcionalni sintetički bubreg, napravljena je kompleksna protetska noga i odštampan prvi krvni sud upotrebom ljudskih ćelija. Osim ulaska 3D štampe u medicinu prva decenija 21. veka je doba komercijalizacije i demokratizacije 3D štampe. Pokrenuto je nekoliko open-source inicijativa koje su omogućile ljudima da sami sastave 3D štampač kod kuće. Neki od ovih štampača su čak konstruisani na taj način da ih je moguće replicirati, to jest odštampati njihove delove na 3D štampaču. Ovo je doba kada se govorilo da će 3D štampač pronaći svoje mesto među kućnom tehnikom i da će postati ključni deo svakog doma. Iako su 3D štampači danas dostupni po pristupačnijim cenama, njihovo korišćenje nije učinjeno pristupačnim nekome ko nije upoznat sa tom tehnologijom i 3D modelovanjem. Uprkos tome, ova tehnologija je opstala i dalje se razvija zahvaljujući proizvodnoj industriji čiji lideri polažu velike nade u 3D štampu i mogućnosti koje ona pruža.

Najveći pomak u 3D štampi desio se kada je materijal prestao da bude ograničenje. Osim raznih vrsta plastike, danas za štampu možemo koristiti metale, beton, karbonska flakna, grafit i grafen, keramiku i dr. Ovaj korak u razvoju tehnologije 3D štampe omogućio je njenu upotrebu u raznim industrijama uključujući i u građevinskoj industriji.  Bilo da je u pitanju šolja ili cela zgrada metodologija 3D štampe je uvek ista. Sve počinje od preciznog  kompjuterskog modela, nakon toga se vrši proces 3D štampe i na kraju se dolazimo do završne obrade koja podrazumeva sastavljanje odštampanih delova i obradu površina bojom ili lakom.

Već je postalo uobičajeno videti odštampane makete, nameštaj pa i cele kuće, primeri su bezbrojni. Ipak izdvojićemo dva kao impresivna jer su oba na neki način projekti pionirskog duha i savršeno opisuju značaj ove digitalne tehnologije.

Iako je 3D štampa već malo šire rasprostranjena, mi na Balkanu nismo imali prilike da se pohvalimo sopstvenom štampanom kućom. 2021. godine ćemo moći! Firma “NaturaEco”, čiji je vlasnik Nikola Rakić, je prva svoje vrste u Srbiji. Cilj ove firme je da osmisli i primeni sistem koji bi pružio jeftiniju, bržu i održiviju izgradnju primenom 3D štampe, a na tome i rade. Naime, “NaturaEco” u saradnji sa gradom u kome posluju, Čačkom, trenutno razvija najveći 3D štampač na Balkanu kroz adaptaciju enormne CNC mašine. Ona će moći da štampa objekte visine i širine do 10 metara sa neograničenom dužinom, dovoljno za porodičnu kuću do tri nadzemne etaže. Ovaj štampač montažnog tipa i moći će da se transportuje, a za njegovu montažu potrebno je 2-4 čoveka.

Kako je već pomenuto, 3D štampači danas mogu štampati u raznim materijalima. U slučaju ovog projekta, to će biti beton sa termoizolacionim karakteristikama po posebnoj recepturi kompanije “Lafarge Holcim”. Suštinski, ovaj štampač će funkcionisati po sličnom principu kao FDM/FFF štampa. Međutim, umesto grejača koji topi plastična vlakna, ovde će biti konstruisana mešalica.

Sam proces “izgradnje” se čini jednostavnim, ali iza njega će stajati godine truda. Temelj je jedini deo kuće koji će biti izveden na tradicionalan način. Nakon toga biće postavljen enormni 3D štampač koji se vezuje za mešalicu. Nakon kalibracije mašine kroz softver i učitavanja modela, mašina će početi sa radom. Prema trenutnim procenama bilo bi potrebno oko 15 sati za štampu troetažne kuće sa sve pregradnim zidovima.

Kako u Čačku, tako i na Mesecu. Ubedljivo najveći finansijer razvoja 3D štampe je NASA pa ne bi trebalo da nas čudi to što je 2020. godine u saradnji sa Ingelsovim studiom BIG, studiom SEArch+ i kompanijom ICON pokrenula projekat Olympus koji ima za cilj razvoj robotizovane gradnje na Mesecu.

Kompanija ICON bavi se građevinskim tehnologijama i već je lider u polju 3D štampe. Čak možemo reći da ima slične ciljeve kao naša kompanija NaturaEco u Čačku i da je u ovom polju uzoran primer našim mladim inovatorima. ICON je već odštampao brojne kuće, pa čak i celo štampano naselje u Južnoj Americi. BIG i SEArch+, dve arhitektonske firme, već iza sebe imaju iskustva u svemirskom projektovanju pa u sklopu ove 3 firme mogle bi da budu ogroman katalizator inovacije.

Kako će ovaj tim odštampati naselje na Mesecu? Pa…još se ne zna. Već postoje štampači u svemiru i već su na Zemlji odštampani mali predmeti od mesečeve prašine. Sama 3D štampa je manji izazov od projektnog zadatka, ali je i dalje veliki faktor jer određuje ograničenja i mogućnosti. Za razliku od zemaljske arhitekture, na Mesecu treba razmišljati o malo drugačijoj vremenskoj prognozi. Umesto kiše padaju asteriodi. Uz dnevnu temperaturu od 120° C ima i sunčeve radijacije. Noću temperatura pada na -130° C. To su samo neki od izazova koji stoje pred projektom Olympus. Međutim i pored svih ovih izazova stručnjaci iz NASA-e procenili su da je rešenje 3D štampa, a ta činjenica dovoljno govori o ovoj digitalnoj tehnologiji.

Nije teško naslutiti značaj 3D štampe. Kao što NaturaEco kaže, CFC – Cheaper, Faster, Cleaner (eng. jeftinije, brže, čistije). Iz čačanskog primera možemo videti koliko je zapravo to jeftinije, brže i čistije. Prema predračunu, izgradnja jedne štampane kuće bi koštala 195 Evra po metru kvadratnom, bila bi gotova za 15 sati, samim tim izgradnja bi proizvela daleko manju emisija ugljen-dioksida. Sa druge strane podvig koji NASA pokušava da ostvari na Mesecu, ukazuje na nešto drugo, a to je spektar primene ove tehnologije kao i njenu adaptibilnost i prostor za rast i razvoj. 3D štampa ne samo da se može primeniti u razne svrhe i rigoroznim uslovima, već daje veliki nivo slobode u dizajnu i kreativnosti što je u srži onih digitalnih tehonologija koje će definisati našu budućnost.

Kao i kod svakog noviteta i za 3D štampu se vezuju ljudski strahovi. Ti strašni „Terminatori“ koji pljuju beton, čelik i plastika će nam oduzeti posao, ili ne daj Bože, zapravo postati Terminatori. Pa možda i hoće, oduzeti posao, mislim. Međutim, kao i svaki proces inovacije u građevinskoj industriji i ovaj se kreće veoma sporo, toliko da bi tranzicija na automatizaciju bila neosetna. Neki se možda plaše ograničenja i novih pravila koje donose digitalne tehnologije pa i 3D štampa. Činjenica je da se arhitektura i dizajn većinom kreću u nekom „globalnom“ pravcu, ali to ne znači da digitalne tehnologije nose sa sobom viziju distopijske arhitekture bezličnih betonskih kutija, već potpuno suprotno. One vraćaju fokus na pojedinca i mogu omogućiti očuvanje starih lokalnih identiteta i stvaranje novih. Samo treba kao Nikola Rakić i Bjarke Ingels da prestanemo da se plašimo Terminatora i svega što je novo.