Stručnjaci smatraju da bi 2015. mogla biti godina ubrzanog razvoja 3D printera i njihove sve šire primjene. Jedan je od glavnih aktera u tom razvoju svakako vojska koja u 3D printanju vidi izniman potencijal za pozitivne promjene u logistici, naoružanju i zbrinjavanju ranjenika…

3D printanje zapravo je proces izgradnje trodimenzijske strukture unošenjem materijala u određeni prostor. Suprotno je tradicionalnom procesu u kojem sve počinje postavljanjem bloka materijala koji se zatim transformira dok se ne dobije željeni oblik. 3D printer istiskuje materijal ili koristi laser za taljenje materijala da bi ga potom učvrstio. Materijali mogu biti plastični, metalni ili organskog podrijetla, a s obzirom na to da je riječ o izgradnji sloj po sloj, proces je vrlo fleksibilan i omogućuje stvaranje gotovo svakog zamislivog oblika. Ipak, 3D printanje još je uvijek ograničeno materijalom kao i jačinom strukture proizvedenog objekta. Primjerice, tenkovska je gusjenica izrađena od posebne čelične ili aluminijeve slitine i ima specifične performanse prilagođene zahtjevima i uvjetima u kojima se koristi. Ti će se zahtjevi teško moći ostvariti 3D printanjem. S druge pak strane, ta bi tehnologija za neke druge dijelove mogla značiti pravu revoluciju. Postoje dijelovi kao što je glavni rotor helikoptera, čija zamjena stoji desetke tisuća dolara, a može potrajati i do nekoliko mjeseci, ovisno o lancu nabave. Kad bi se uz uporabu 3D printera neki dijelovi mogli popraviti ili zamijeniti odmah na licu mjesta, za vojsku bi to značilo veliku uštedu i vremena i novca.
To je i osnovni razlog zašto vojska ne želi samo promatrati razvoj te tehnologije, nego i aktivno sudjeluje u njezinu usmjeravanju, oblikovanju i implementaciji unutar obrambenih sustava. Kako ističu stručnjaci iz američke vojske, vojni se sustav ne može oslanjati na rješenja komercijalne industrije jer vojna industrija ima neke druge i specifične potrebe.

Revolucija za vojnu logistiku

Nova bi otkrića mogla biti prava revolucija za vojnu logistiku. Umjesto golemih zaliha raznih dijelova, u skladištima bi se nalazili 3D printeri koji bi mogli isprintati ono što je u tom trenutku potrebno. Dakle, upotrijebimo li maštu, razvoj 3D printanja u budućnosti logistički bi teret mogao svesti na sirove materijale koji su potrebni printeru. Pritom se ipak mora uzeti u obzir da nisu svi dijelovi jednostavni i jednodijelni metalni predmeti, nego da mogu biti izrađeni od više vrsta materijala te uključivati elektronske komponente. Uređaji bi se osim za printanje mogli koristiti i za izradu kalupa za metalne odljevke. Usto, 3D printeri mogli bi proizvesti oblike koje je nemoguće ili vrlo skupo tradicionalno proizvesti primjenom alatnih strojeva, a najbolji su primjeri takvih oblika četvrtaste rupe, rupe s cilindrima ili zig-zag kanalima.

Pritisak na tipku
Sve navedeno navodi na zaključak da bi se mnogi dijelovi opreme mogli mijenjati ili popravljati na licu mjesta. Kako bi to u budućnosti moglo izgledati? Primjerice, vojniku je potreban dio za sklapanje okidača oružja, a u skladištu nema pričuvnih dijelova. Vojnik se priključuje on line, otvara potreban program, pronalazi datoteku i pritisne Print. Djeluje prilično jednostavno, ali još uvijek nije moguće isprintati dijelove oružja koji bi zadovoljavali vojne standarde. Upravo se time bavi Natick Centar za istraživanje, razvoj i inženjering naoružanja američke vojske koji ubrzano radi na razvoju parametara proizvodnog procesa u kojem bi se koristila čelična slitina u industriji poznata kao čelik 4340. Istodobno, inženjeri rade na stvaranju predispozicija za uporabu čelične slitine 4140 koja se nalazi u cijevima pušaka, bojnim glavama i dijelovima streljiva.

Uz logistiku, koja bi time zasigurno profitirala, potencijal 3D printanja vidljiv je i prilikom projektiranja bojnih glava. Njihov je oblik ograničen uporabom alatnih strojeva, a ako bi se s pomoću 3D printera ograničenje uklonilo, ta bi se vrsta naoružanja puno učinkovitije oblikovala (eksplozija u točno određenom smjeru ili uništavanje nekog dijela točno određene veličine).

Otpornost na ekstreme
Kad je riječ o vojnom potencijalu, direktor Istraživačkog laboratorija američke vojske (US Army Research Laboratory) Thomas Russel ističe da 3D printanje u vojne svrhe ima sasvim drugu dimenziju jer konačan proizvod mora biti otporan na ekstremne uvjete. Rješenje leži u vrstama materijala i njihovoj mogućoj primjeni u 3D printu. Vojska se stoga u daljnjim istraživanjima mora fokusirati na materijale koji nadilaze komercijalnu industrijsku uporabu te započeti razvoj baza podataka o materijalima i proizvodnim parametrima koji su odobreni i zadovoljavaju njezine specifične zahtjeve. Osim toga, potrebno je središnje mjesto na kojem će se te datoteke čuvati u digitalnom obliku i tako biti dostupne korisnicima na terenu ili u skladištu dijelova.

Inženjerski kontejneri u Afganistanu
Dio je američke vojske otišao s uporabom 3D printanja korak dalje ili, bolje rečeno, tisućama kilometara dalje, u Afganistan. Naime, snage za brzo opremanje (Rapid Equipping Force – REF) imaju zadaću primjene suvremenih tehnologija odnosno tehnologija u razvoju kako bi pronašle brza rješenja za izazove s kojima se susreću njihovi vojnici razmješteni po cijelom svijetu. U Afganistanu su koristile 3D printere u mobilnim kontejnerima u kojima se nalaze eksperimentalni laboratoriji. U svakom se od ta dva laboratorija nalazi 3D printer Stratasys Fortus MC, alatna glodalica s računalom, mnoštvo alata za proizvodnju, oprema za dijagnostiku, računalni programi te globalni komunikacijski sustav kojim su timovi izravno povezani s nadređenima i drugim suradnicima. Svaki vojnik može doći u laboratorij s problemom za koji će znanstvenici i inženjeri napraviti virtualno rješenje uzimajući u obzir vojnikovu zamisao i koncept same operacije. Nakon toga printa se 3D plastična maketa koja se daje krajnjem korisniku na procjenu. Snage za brzo opremanje stoga su ujedno i pioniri uporabe 3D printera u području operacija.

Bioprintanje kože i tkiva
Još je jedno područje iznimno važno i ima velik potencijal u vojnom, ali i u civilnom životu. Riječ je o mogućnostima bioprintanja i primjene te tehnologije u medicinske svrhe. Istraživanja napreduju, posebno kad je riječ o opeklinama kože. Opekline čine između 10 i 30 posto ozljeda u ratnim operacijama, a preciznost koju daje 3D printer omogućuje posebna rješenja za svakog pacijenta. Danas, kad poboljšanja u oklopu, dizajnu vozila i medicinskoj njezi znače manje žrtava u konvencionalnim sukobima, vojnici puno češće stradavaju od improviziranih eksplozivnih naprava te dolazi do gubitka udova, jakih opeklina ili oštećenja lica.
Liječenje bioprintanjem funkcioniralo bi tako da se opečena koža skenira te se na osnovi toga kreira trodimenzijska karta rane, a zatim se s pomoću tzv. bioprintera isprintaju stanice kože na pacijenta. Zasad je ta metoda liječenja još uvijek na razini laboratorijskih istraživanja, a znanstvenici je pokušavaju pogurati na razinu kliničkih ispitivanja. Uzevši u obzir korist koju može donijeti u liječenju i spašavanju ranjenih vojnika, američka vojska u razvoj bioprintanja ulaže znatna sredstva.

Regenerativna medicina
Američko je ministarstvo obrane (DoD) još 2008. osnovalo Vojni institut za regenerativnu medicinu. Cilj mu je nadomjestiti ili regenerirati ljudske stanice, tkiva ili organe kako bi se obnovilo normalno funkcioniranje organizma. Riječ je o višeinstitucionalnoj, interdisciplinarnoj mreži sveučilišta, vojnih laboratorija i znanstvenika koji provode istraživanja i klinička ispitivanja s ciljem da regenerativna medicina što prije postane dio prakse. Među njihovim alatima našli su se i 3D printeri, tehnologija koja bi se trebala fokusirati na ozljede kože i ekstremiteta te biti glavni alat za popravak oštećenja lica.

Kako to zapravo funkcionira? Znanstvenici uzimaju zdrave stanice i printer umjesto tintom napune dvjema vrstama stanica – fibroblastima i keratinocitima. Fibroblasti čine dublji, a keratinociti površinski sloj kože. Znanstveni tim prethodno skenira opekotinu i napravi tzv. 3D mapu ozljede, a računalo kaže printeru gdje će početi printati i koji će tip stanica koristiti, ovisno o dubini rane. Bioprinter postavlja stanice kože na točno određeno mjesto, a one zatim rastu i postaju nova koža.
Sve je to još u fazi istraživanja koja zahtijevaju usku suradnju inženjera koji rade na razvoju tehnologije te biologa i liječnika koji prate proces stvaranja tkiva. Primjena takve tehnologije ne bi bila ograničena samo na vojne sustave, nego bi donijela golemu korist cjelokupnom stanovništvu. Jedan je od ciljeva u daljnjoj budućnosti bioprintanje organa, udova i krvožilnog sustava.
Dakle, hoće li u budućnosti biti rašireno trodimenzijsko printanje dijelova oružja ili, primjerice, dijela kože potrebnog opečenom vojniku, pokazat će brojna istraživanja koja na tom polju provodi američka vojska u suradnji s civilnim znanstvenim institucijama. Pokusi i studije odgovorit će na pitanje u čemu bi 3D printeri mogli biti bolji, a u čemu ipak prednjače tradicionalna rješenja.

ISPRINTANA PIZZA NA BOJIŠTU

Tehnologija 3D printanja može se primijeniti i u prehrani vojnika na terenu ili bojištu. Troškovi bi se smanjili, kao i količina bačene hrane, jer bi se printala na zahtjev. Natick Centar za istraživanje, razvoj i inženjering američke vojske istražuje mogućnost uporabe 3D tehnologije za dobivanje prehrambenih proizvoda. Tim za procesiranje, inženjering i tehnologiju hrane istražuje kako bi se 3D hrana mogla iskoristiti za potrebe vojske na bojištima. Cilj je pronaći efikasan način printanja i obrade hrane tako da ima dulji rok uporabe. Već je bilo puno riječi o 3D printanju hrane u komercijalne svrhe, a najglasnija je bila slastičarska struka. Zasad je uglavnom riječ o printanju jestive smjese u obliku paste, koja izlazi iz printera u određenim oblicima, a zatim se jede ili pak dalje obrađuje. Vojni prehrambeni tehnolozi nadaju se da će uz daljnji razvoj moći printati hranu visoke nutritivne vrijednosti koja će se moći jesti na samom bojištu ili u njegovoj blizini. Jedna je od vrlo zanimljivih i za vojnike primamljivih ideja mogućnost printanja pizze na terenu, ali tek treba vidjeti može li se to doista i ostvariti.

4D PRINTANJE I PRILAGODLJIVE ODORE

Iako tehnologija 3D printanja iz dana u dan napreduje, na vidiku je nova generacija koja nudi dodatne mogućnosti – tzv. 4D printanje. Predmeti u 4D inačici mogu se preoblikovati nakon printanja, što za vojsku znači neka nova rješenja. Misli se ponajprije na prilagodljive odore koje bi mogle mijenjati oblik ovisno o promjenama u okruženju. Postavlja se pitanje mogu li u budućnosti takve odore štititi vojnike od metaka, šrapnela i krhotina. Treba naglasiti da je priča još uvijek u fazi istraživanja i razvijanja materijala koji bi se mogli koristiti u tu svrhu.
 

Petra KOSTANJŠAK