V sobotu vyprší poslední ze tří klíčových patentů týkajících se 3D tisku, které drží společnost Stratasys. Expirace dřívějších patentů umožnila boom 3D tisku jako odvětví, které se z velkých firem a laboratoří dostalo do domácností.

Sobotní milník bude mít menší dopady, ale i tak může posunout obor kupředu a ušetřit domácím i malosériovým tiskařům čas, nervy a peníze. Jak k tomu dojde, to si samozřejmě zaslouží podrobné vysvětlení, které zahrnuje rychlokurz technologie 3D tisku i výlet do světa patentového práva.

Nedávno jste již předplatné aktivoval

Je nám líto, ale nabídku na váš účet v tomto případě nemůžete uplatnit.
Pokračovat na článek

Tento článek pro vás někdo odemknul

Obvykle jsou naše články jen pro předplatitele. Dejte nám na sebe e-mail a staňte se na týden zdarma předplatitelem HN+ i vy!

Navíc pro vás chystáme pravidelný výběr nejlepších článků a pohled do backstage Hospodářských novin.

Zdá se, že už se známe

Pod vámi uvedenou e-mailovou adresou již evidujeme uživatelský účet.

Děkujeme, teď už si užijte váš článek zdarma

Na váš e-mail jsme odeslali bližší informace o vašem předplatném.

Od tohoto okamžiku můžete číst neomezeně HN+ na týden zdarma. Začít můžete s článkem, který pro vás někdo odemknul.

Na váš e-mail jsme odeslali informace k registraci.

V e-mailu máte odkaz k nastavení hesla a dokončení registrace. Je to jen pár kliků, po kterých můžete číst neomezeně HN+ na týden zdarma. Ale to klidně počká, zatím si můžete přečíst článek, který pro vás někdo odemknul.

Pokračovat na článek

Od myšlenky k Průšovi

Mnoho technických idejí, které posunuly lidskou civilizaci kupředu, se nejprve zrodilo v hlavách spisovatelů science fiction. V případě 3D tisku bývá citován román The Diamond Age (česky Diamantový věk) od Neala Stephensona, který předvídal obrovský rozvoj nanotechnologií. V románu existují stroje, které dokážou manipulovat hmotou na úrovni jednotlivých atomů a dokážou transmutovat materiály a vytvářet cokoliv. Kniha vyšla před šestadvaceti lety, v roce 1995. Nicméně 3D tisk byl v té době už poměrně stará technologie a je možné, že naopak realita inspirovala Stephensona, který ji dále rozvinul.

První známá literární zmínka o "3D tisku" je o mnoho let starší. Už v listopadu 1950 vyšla v magazínu Astounding Science Fiction povídka Tools of the Trade od Raymonda F. Jonese. Autor v ní představil ideu "molekulárního spreje", zařízení, které umí vyrábět fyzické předměty.

V sedmdesátých letech Johannes F Gottwald získal patent na "Liquid Metal Recorder", zařízení, které mělo vyrábět předměty na zakázku z roztaveného kovu. Ve své patentové přihlášce počítal s výrobou personalizovaných předmětů na zakázku, a dokonce i s recyklací nezdařených výtisků. Byl také první, kdo v tomto kontextu použil pojem "tisk". Nepodařilo se mu nicméně nápad uvést do praxe, i když byl nejspíš první, kdo přišel s ideou podobnou FDM 3D tisku.

Nicméně první reálná 3D tiskárna pracovala na jiném principu. Dnes mu říkáme SLA - stereolitografie a využívá fotopolymery. To jsou pryskyřice, které tuhnou, jsou-li vystaveny světlu, buď ve viditelném spektru, nebo častěji ultrafialovému záření (nese více energie). V dubnu 1980 podal Hideo Kodama z japonského Nagoya Muncipal Industrial Research Institute patentovou přihlášku na "XYZ plotter", který měl využívat právě fotopolymery osvětlované UV lampou. Nicméně jeho vynález nevzbudil žádný zájem ani u jeho nadřízených, ani u širší veřejnosti a projekt byl opuštěn a zastaven. Podobný osud stihl tentýž vynález francouzských výzkumníků vedených Alainem Le Méhautém, jejichž patentová přihláška byla stažena pro "nedostatek obchodní budoucnosti".

První funkční 3D tiskárnu tak vytvořil až jistý Chuck Hull. Pracoval v malé firmě, která fotopolymery vytvrzované UV světlem používala pro výrobu perfektně rovných a dosti odolných povrchů pracovních stolů. Na rozdíl od dříve jmenovaných měl Chuck podporu svých nadřízených a prostor k experimentování. První 3D výtisk se zrodil v roce 1983, pozdě v noci. Nadšený vynálezce zavolal své ženě, aby se okamžitě oblékla a přijela k němu do laboratoře. "This had better be good!" (Tak to aby to stálo za to!), zahučela prý výhružně. Myslím, že to za to stálo.

Roku 1984 získal Hull patent na "stereolitografický přístroj" a o dva roky později založil společnost 3D Systems, která je dodnes významným výrobcem 3D tiskáren využívajících stereolitografickou technologii (SLA). První komerčně prodávaná tiskárna se jmenovala SLA-1, přišla na trh v roce 1987 a byla asi tak velká jako dvě dobře vzrostlé ledničky.

Postupně se objevily další technologie, využívající místo tekuté pryskyřice materiál v podobě prášku. Buďto slepovaný (binder jetting) nebo spékaný dohromady laserem (SLS, Selective Laser Sintering).

V roce 1988 přišel S. Scott Crump s myšlenkou, pro kterou se vžil název Fused Deposition Modelling (FDM) nebo Fused Filament Fabrication (FFF). Rozhodl se pro svou malou dceru vyrobit figurku žabičky. Vzal si k tomu tavnou pistoli a postupně po vrstvách vyrobil figurku. Výsledkem byla firma Stratasys, dodnes jeden z největších hráčů z oboru (vlastní třeba značku MakerBot).

FDM 3D tisk má oproti starším technologiím využívajícím resiny nebo práškový materiál tu výhodu, že je založen na snadno dostupných, levných a v zásadě neškodných materiálech.

V roce 2005 Adrian Bowyer založil RepRap. Open source a open hardware projekt návrhu snadno dostupných 3D tiskáren, jejichž principiálním cílem je schopnost replikovat sama sebe - 3D tiskárna by měla být (po součástkách) schopna vytisknout sama sebe. Zároveň projekt RepRap klade důraz na otevřený hardware a software, tedy veškeré plány a zdrojové kódy jsou dostupné komukoliv nejenom k použití, ale i k dalšímu rozvoji.

Boom projektu RepRap nastal v roce 2009, kdy vypršela skupina patentů na FDM tisk, kterou držel Crump a Stratasys. Během poměrně krátké doby se vyrojilo velké množství firem, které více či méně na základech RepRapu staví dodnes. U nás je nejznámější česká firma Prusa Research, která patří mezi největší na světě, ale je jich spousta. Z těch významnějších jmenujme Ultimaker, MakerBot (později koupený Stratasysem) nebo čínské Creality či Geeetech.

Patent číslo US6722872B1

Jedním z milníků projektu RepRap byl příspěvek Josefa Průši, který navrhl vyhřívanou tiskovou podložku, vyráběnou na principu plošných spojů. Ta umožnila spolehlivý tisk z většího množství materiálů, zejména z ABS nebo PET/PETG. Logickým krokem, který by dále pomohl možnostem FDM 3D tisku, je vyhřívat nejenom podložku, ale celý tiskový prostor. Ovšem řídicí elektronika teplo nemá příliš ráda, takže je třeba ji umístit mimo vyhřívaný prostor.

Toto oddělení řídicí elektroniky je ovšem předmětem patentu, který vlastní Stratasys. Kdokoliv chce vyrábět tento typ tiskáren, musí mít jeho licenci. A právě platnost tohoto patentu v sobotu vyprší. Téměř s jistotou lze říct, že to nebude znamenat revoluci toho rozsahu, jakou byla expirace předchozích patentů před jedenácti lety, ale svůj význam to mít bude.

Řada uživatelů 3D tiskáren už dnes používá na tiskárny různé skříňky. Nejjednodušším řešením je prostě krabice přehozená přes tiskárnu, aby se uvnitř udržela stálá nebo alespoň nekolísající teplota, ale existují i různé více či méně sofistikované modely, populární jsou třeba ty vyrobené ze stolku Lack od IKEA. I tisk dnes běžně používaných materiálů může negativně ovlivnit třeba průvan. Plastické hmoty mají také vesměs tendenci se s chladnutím smršťovat a odlepovat od podložky, což může zkazit tisk a podobně.

Související

Elektronika ale nemá vysoké teploty příliš v lásce. Zdroje, řídicí desky nebo třeba krokové motory mají při dlouhodobém provozu v teplém prostředí tendenci se přehřívat a ničit. Už dnes řada uživatelů umisťuje třeba zdroj mimo skříňku. Vypršení nové dávky patentů umožní zakrytované tiskárny s řízenou teplotou vyrábět oficiálně, průmyslově.

To umožní výrobcům tiskáren podporovat nové materiály se zajímavými vlastnostmi a odolností, jako například PEI (polyetherimid, Ultem) nebo PEEK (polyether ether keton) a usnadní tisk z dosud problematických materiálů jako PC (polykarbonát) nebo PMMA (polymetyl metakrylát, plexisklo). Tyto materiály mají zajímavé vlastnosti, například vyšší mechanickou i teplotní odolnost než filamenty, které se používají pro 3D tisk v současnosti a možnost jejich použití i v levnějších tiskárnách povede k další demokratizaci FDM/FFF jako výrobní technologie.

Patentová ochrana proti Open přístupu

Patenty a užitné vzory jsou právní nástroj, jak chránit myšlenku. Známější a běžnější právo autorské nechrání nápad, ale jeho realizaci, konkrétní autorské dílo. Nástroje práva patentového slouží k ochraně nápadu - ideje, myšlenky. Pro přiznání patentu není nezbytné, aby byla myšlenka "zhmotněna" v podobě například zařízení, které ji využívá.

Deklarovaným smyslem je podporovat inovace tím, že původní vynálezce má na určitou dobu (obvykle dvacet let) monopol na využití svého vynálezu, nikdo jiný tak nesmí činit bez jeho souhlasu. Vyplatí se tedy inovovat, protože patent umožňuje teoreticky zabránit tomu, aby druhý den po uvedení na trh tentýž postup zkopírovala konkurence.

Základy patentového systému tak, jak ho známe dnes, byly položeny v Benátkách v 15. století. Od té doby se ovšem situace poněkud změnila a ve století jedenadvacátém je dvacet let podstatně delší doba. Stále silněji se projevují i nevýhody tohoto systému a sílí hlasy, že v současnosti inovaci spíše brzdí než by jí napomáhal. Pomalu se mluví, a ještě pomaleji jedná, o tom, že by si tento systém zasloužil reformu, například v podobě výrazného zkrácení doby ochrany. Nicméně není to tak jednoduché z hlediska věcného ani politického, protože na poli patentů je velké množství velkých firem, dobře zaháčkovaných ve státních kruzích.

Ideje open source, open hardware a open development jdou přímo proti idejím patentů a vycházejí naopak z předpokladu, že svoboda myšlenek a jejich používání vede k mnohem rychlejšímu rozvoji oboru. Otevřený přístup nemusí znamenat ožebračení vynálezce. Ostatně 3D tisk a otevřený návrh elektroniky jsou toho důkazem. Projekty jako Arduino, Raspberry Pi nebo třeba právě firma Prusa Research více než přesvědčivě ukazují, že i bez patentů lze dosíci ekonomického úspěchu.

Související

Líbil se vám článek? Chcete víc takových článků?

Kupte si předplatné a můžete si je číst všechny. Navíc bez reklam a s možností odemykat placené články pro přátele.

Vyzkoušejte předplatné HN+

Komentáře ke článku

hajek 01.03.2021 09:14
Nevím, jestli jsem tro pochopil. Stratasys má patent na umístění elektroniky mimo vyhřívaný prostor tisku? Takže všichni ostatní ji musí mít v prostoru tisku (nebo Stratosysu platit)? Jestli se něco takového dá patentovat, tak je to jen další důkaz zdegenerovanosti patentového práva.
Newsletter

Týden s technologiemi Otakara Schöna

Události posledního týdne ve světě technologií podle Otakara Schöna

Editor rubriky Tech Otakar Schön pro Vás vybírá nejzajímavější nebo nejzásadnější události ze světa moderních technologií, které se odehrály v uplynulém týdnu. Každý pátek v podvečer najdete ve své mailové schránce.

Přihlášením k newsletteru beru na vědomí, že mé osobní údaje budou zpracovány dle Zásad ochrany osobních a dalších zpracovávaných údajů, a souhlasím se Všeobecnými obchodními podmínkami vydavatelství Economia, a.s. Z odběru se můžete kdykoli odhlásit.

Přihlásit se k odběru