3D tištěné textilie

3D tištěné textilie jsou geometrické útvary zhotovené z 3D filamentů s mechanickými vlastnostmi, které simulují textilní vlákna.[1]

Velkorozměrová tiskárna se třemi roboty (USA 2019)

Význam 3D tištěných textilií

3D tisk může tvořit vysoce komplexní výrobky, které se dají přizpůsobit požadavkům jednotlivých uživatelů. V textilním sektoru se dá uplatnit

Šála tištěná technikou SLS (2011)

3D tisk byl vynalezen v 80. letech 20. století, první tištěné textilie jsou však známé teprve od začátku 21. století (od nizozemské návrhářky Iris van Herpen z roku 2011).[3]

V dalších letech se začali zabývat 3D tiskem významní módní návrháři. Zac Posen[4] vytvořil pro Metropolitní muzeum umění v New Yorku nákladnou kolekci z 5 kreací (z časovým nárokem několika tisíc hodin tiskárny)[5] Také v Evropě zveřejnilo několik známých výtvarníků své módní návrhy v tištěné formě. Např. pro Galerii Dior reprodukovali některé Diorovy výtvory v tištěném provedení s nákladem 100 000 hodin tiskárny a 10 000 hodin na konečné úpravy.[6]

Údaje o rozsahu a ekonomice komerční výroby tištěných textilií (např. tisk dámských oděvů „na míru“[7]) a pod. nejsou publikovány.

Výroba tištěných textilií

Techniky a technologie používané (ve 3. dekádě 21. století) k tištění textilií:[8]

Technika Forma
suroviny
Druhy
suroviny
 Přednosti
technologie
 Nedostatky
FDM (Fused Deposition Modeling[9]) pevná hmota ABS, PA, PLA, PET nízké náklady, snadné použití,
snadno dosažitelné materiály
 drsný povrch
EHD (Electrohydrodynamic[10]) pevná nebo
tekutá hmota
 PP, PLA, PCL nízké náklady, snadné použití,
vláčný mat., nanovlákna
 nedostatečné mech. vlastnosti
nízká rychlost
DIW (Direct-Ink-Writing[11]) pasta polymery, vosky,
keramika
 vysoká rychlost,
bez přídav. mater.
 omezený výběr materiálů
SLA (Stereolitografie) tekutina PE, PP, ABS,
karbonáty, vosk, keramika
 přesné rozlišení a detaily
obrysů, hladký povrch
 přídavky nutné,
vysoké náklady
Inkjet (trysková tiskárna[12]) tekutina PLA, PCL, PLGA[13],
keramika
 vzorování komplexních
struktur
 nízká rychlost
omezený výběr materiálů
SLS (Selective laser sintering[14]) prášek termoplasty,
kompozity
 znovu použití přebytečného prášku
neomez. vzorování, trvanlivé výrobky
 nedost. úprava povrchu,
vysoké náklady

Z uvedených alternativ je nejpoužívanější technika FDM a jako surovina termoplastické polyuretany (Reciflex), elastomery (Filaflex) a polyamidy (PEBA 90A) ve formě filamentů.[15]

Tištění vláken

Termoplastický polyuretan byl v Německu po průzkumu 12 alternativ (v roce 2020) zjištěn jako nejvhodnější materiál pro tištění vláken.[16]

Z několika laboratorních pokusů jsou z čínského výzkumu známá vytištěná vlákna s elektrovodivými aditivy použitelná k technickým účelům. Např. imitace rostlinných vláken vytištěná ze speciální tekuté směsi s vynikajíími elektromechanickými vlastnostmi se dají použít do citlivých senzorů.[17]

Výkon dostupných tiskáren při vyrobě vláken (např. s technikou DIW) se udává s maximem 840 mm /min. V porovnání: Syntetická textilní vlákna se vyrábějí konvenčními technikami s minimállní rychlostí 1000 m/min.[2]

Tištění plošných útvarů

  • Např. laboratorní výrobek zhotovený ve 3. dekádě 21. století na principu:
Vstřikování materiálu se simulovanými vlastnostmi příze.
Vzorování ve dvou fázích s použitím Screening Design([18]).
Reprodukce a topologie konvenční tkaniny, sladění geometrických a mechanických vlastností.
Tento systém umožňuje např. strukturu s proměnlivou geometrií „nití“ , racionální zhotovení oděvů „na míru“ aj. Program vzorování a vytištění tkaniny se dá aplikovat na mnoho modifikací materiálu a konstrukce tkaniny.[19]
  • Modeclix je anglický vynález z roku 2016. Struktura: Dva systémy spirál, které na sebe kolmo navazují a vzájemně se proplétají. Vyrábí se z polyamidu technikou SLS. Konstrukce je součástí CAD, hotové oděvy z modeclixu se mohou měnit ve velikosti a tvarech.[20]

Tištění na plošné textiie

Tištění se provádí bez adhezních prostředků. Najlepší adhezi má tisk z PLA technikou DWI, tištěné struktury mají tloušťku do 10 mm. Vzdálenost vstřikovací trysky od substrátu má být menší než 0,2 mm.

Tištění anorganickými látkami (např. s podílem sekaných skleněných vláken) se dá provádět jen s tiskárnami s roboty, které vstřikují polymer podle CAD programu.[2]

Reference

  1. ↑ Textiles 3D Printed [online]. Fabricademy BCN, 2022-12-06 [cit. 2024-01-17]. Dostupné online. (anglicky) 
  2. ↑ a b c 3D Printing of Textiles [online]. Wiley-VCH Verlag, 2019 [cit. 2024-01-22]. (anglicky) 
  3. ↑ Využití moderních technologií v oděvu [online]. TU Liberec, 2019-04-12 [cit. 2024-01-20]. Dostupné online. 
  4. ↑ Jewish Biographies [online]. Jewish Virtual Library, 2019-10-08 [cit. 2024-01-23]. Dostupné online. (anglicky) 
  5. ↑ Tento úžasný vzhled [online]. 211service, 2024 [cit. 2024-01-20]. Dostupné online. 
  6. ↑ 3D Printed Fashion [online]. Shopmrkatin, 2024-01-08 [cit. 2024-01-22]. Dostupné online. (anglicky) 
  7. ↑ CLOOCL Sexy Women Dresses 3D Print  [online]. DH Gate [cit. 2024-01-22]. Dostupné online. (anglicky) 
  8. ↑ Review on Development [online]. MDPI, 2022-02-16 [cit. 2024-01-21]. Dostupné online. (anglicky) 
  9. ↑ VDI-Richtlinienreihe „Additive Manufacturing“ [online]. VDI, 2019-08-12 [cit. 2024-01-22]. Dostupné online. (německy) 
  10. ↑ Electrohydrodynamic Jet Printing [online]. Wiley Online Library, 2021-11-07 [cit. 2024-01-22]. Dostupné online. (anglicky) 
  11. ↑ Direct-Ink-Writing (DIW) [online]. 3D-Druck-Magazin, 2024 [cit. 2024-01-22]. Dostupné online. (německy) 
  12. ↑ Polyjet vs. Inkjet [online]. Xometry, 2022-09-12 [cit. 2024-01-22]. Dostupné online. (anglicky) 
  13. ↑ Poly(lactid-co-glycolid) [online]. Walter de Gruyter [cit. 2024-01-26]. Dostupné online. (německy) 
  14. ↑ SLS (Selektives Lasersintern) [online]. 3D natives, 2023-12-27 [cit. 2024-01-22]. Dostupné online. (německy) 
  15. ↑ What role do flexible filaments play in the fashion industry [online]. filament2print, 2022-02-18 [cit. 2024-01-17]. Dostupné online. (anglicky) 
  16. ↑ Funktionalisierte Filamente für den 3D-Druck auf Textil [online]. stfi, 2020-04-07 [cit. 2024-01-17]. Dostupné online. (německy) 
  17. ↑ MXene-Reinforced Cellulose Nanofibril Inks  [online]. Wiley Online Library, 2019-10-08 [cit. 2024-01-23]. Dostupné online. (anglicky) 
  18. ↑ Definitive Screening Designs DSD [online]. CRGRAPH, 2021 [cit. 2024-01-17]. Dostupné online. (německy) 
  19. ↑ 3D-printing textiles [online]. Science Direct, 2022-12-06 [cit. 2024-01-17]. Dostupné online. (anglicky) 
  20. ↑ Modeclix [online]. Science Direct, 2018 [cit. 2024-01-23]. Dostupné online. (anglicky) 

Zdroj