Struktura materiálu určuje jeho výsledné vlastnosti. Její pokročilý výzkum probíhá na Fakultě dopravní ČVUT v Praze a má opravdu velké ambice – významně zlepšit postupy např. v automobilovém průmyslu, letectví nebo při dobývání kosmu. Představte si, že potřebujete vyrobit karoserii nebo skafandr, které mají odolat nárazu o určité síle a s deformací, která se rovnoměrně rozloží. Již brzy bude stačit zadat požadované parametry a umělá inteligence vám na počkání vygeneruje materiál se strukturou, která přesně splňuje zadání. K funkčnímu systému je však potřeba velké množství dat a experimentů – a právě v tomto směru pomáhá badatelům 3D tisk.

Profesor Ondřej Jiroušek, který projekt vede, nám ukázal, jak probíhají praktické experimenty a získávání dat pro výzkum. Základem pro testování jsou 3D tištěné objekty s různými strukturami, které vygenerovala umělá inteligence. Vypadají skoro jako designové doplňky z Printables, ale ve skutečnosti jsou mnohem komplikovanější.

„Každý vzorek má jiné vlastnosti a každá struktura se chová trochu jinak,“ vysvětluje profesor Jiroušek a na tištěném vzorku připomínajícím puk nám ukazuje vlastnosti struktury: „Struktura podobná včelí plástvi zajišťuje to, že při tlaku se zatížení dobře roznese.“

Samotný experiment se pak odehrává ve výzkumné laboratoři pro dynamické zkoušení materiálů a konstrukcí, neboli Dynlabu. Ten je plný nejrůznějšího vědeckého vybavení, ale na první pohled vás určitě zaujme zejména tzv. Hopkinsonova tyč (Split-Hopkinson pressure bar), která umožňuje doslova ostřelovat tištěné objekty. Stačí umístít vytištěný objekt mezi dvě tyče a následně na něj vypálít projektil ze vzduchového děla. Ten narazí na první tyč, která následně narazí do tištěného objektu, čímž způsobí jeho deformaci. Je to zábavný experiment a zpomalené záběry nárazu jsou opravdu zajímavé.

Na různých tištěných vzorcích jsme pak viděli odlišné následky nárazu – od relativně mělké díry až po úplně zdeformovanou strukturu.

„Cílem experimentů je zmapovat a porozumět chování různých struktur při různých scénářích – díky tomu lze vytvořit matematické modely, které dokáží vyjádřit experiment v číslech. Závěry výzkumu by měly vést k tvorbě ochranných pomůcek či přímo struktur, které ochrání při nárazu,“ popisuje profesor Jiroušek svou činnost. V tomto směru je připraven i nový výzkumný projekt ve spolupráci s americkou univerzitou North Carolina State University, využívající při designu umělou inteligenci.

FDM i SLA technologie 3D tisku vědcům významně pomáhají při výzkumu a experimentování. V laboratoři najdete 3D tiskárny Original Prusa, a to jak modely MK3S+ tak i MINI+. Využívají je nejen pedagogové, ale i studenti napříč obory. Na ČVUT 3D tisknou vzorky do experimentů, množství praktických doplňků k laboratorním přístrojům nebo vybavení, či různé prototypy.

A studenti si 3D tiskárny nemohou vynachválit.
„Pro studenty je to nesmírně přínosné a přitom jednoduché a zábavné – a to je ta nejlepší kombinace,“ usmívá se profesor Jiroušek.

Website: cvut.cz