Keramický 3D tisk spojuje řemeslnou zručnost s digitálními dovednostmi, říká designér Jan Vítek

Poprvé jsem se k němu dostal během bakalářské práce. Zajímaly mě především parametrické a generativní návrhové metody a objevila se možnost zabývat se 3D tiskem porcelánu ve spolupráci s brněnským porcelánovým ateliérem. Tehdy mě vlastně ještě více než samotný porcelán zajímaly ty návrhové metody.

Zkoumal jsem tehdy SLA tisk a zkoušel jsem vyvíjet i vlastní materiál s obsahem porcelánu. Výsledkem byla malá série porcelánových šálků. To téma mě natolik nadchlo, že se mě od té doby drží. Později jsem se k němu naplno vrátil v disertační práci na FaVU VUT.

I do keramického kroužku jsem chodil a hodně mě to bavilo. Keramiku jsem využíval také kvůli svému koníčku, kterým je pěstování bonsají – potřeboval jsem si vyrábět vlastní misky. K tématu jsem tedy přišel z více stran, ale zásadní pro mě byla spolupráce s porcelánovým ateliérem. Byla velmi obohacující a motivovala mě do další práce.

Jak byste popsal princip 3D tisku keramiky?

Překvapivě je podobný jedné z nejstarších keramických technik – stavění nádoby z hliněných válečků. Hrnčíř si připraví váleček hlíny a postupně z něj staví tvar. Tiskárna dělá v zásadě totéž: vytlačuje materiál tryskou a ukládá jej ve vrstvách podle předem vytvořených tiskových drah.

Někteří zahraniční autoři proto používají označení Computer Assisted Coil Building. Moderní technologie tak určitým způsobem navazuje na tradiční keramický postup.

Potřebujete pro tisk speciální keramickou směs?

Dá se použít běžná hrnčířská hlína. Je ale potřeba upravit její konzistenci vodou, aby dobře procházela extrudérem a tryskou. Použít lze hladkou hlínu i hlínu s přídavkem šamotu. Ten může pomoci tomu, aby se výtisk méně deformoval a lépe držel tvar, zároveň ale nesmí být jeho částice příliš velké, aby neopotřebovávaly extrudér. Ve výsledku je to pořád keramická hlína.

Především u kusové a malosériové výroby. Klasická výroba často využívá sádrové formy, jejichž příprava je poměrně nákladná. Ekonomicky proto začínají dávat smysl až při větším počtu kusů.

U 3D tisku můžu digitální návrh měnit prakticky okamžitě. Když chci vytvořit další variantu výrobku, změním vstupní data a tisknu. U klasické výroby bych pro každou výraznější změnu často potřeboval novou formu. V designu to otevírá mnohem větší prostor pro variabilitu a individualizaci.

V rámci doktorského studia jste si postavil i vlastní tiskárnu. Jak náročné to bylo?

Komerční řešení pro keramický 3D tisk existují, ale jsou poměrně drahá. Věděl jsem přibližně, na jakém principu zařízení funguje: máte zásobník, který dopravuje materiál do šnekového extrudéru, a ten jej vytlačuje tryskou.

Rozhodl jsem se tedy zkusit vlastní řešení. Následoval dlouhý vývoj a postupné ladění. Trvalo zhruba dva roky, než tiskárna začala fungovat tak, jak jsem si představoval. Myslím, že dnes jsou její výsledky srovnatelné s některými komerčními zařízeními.

Digitální technologie, která se bez řemesla neobejde

Zásadní rozdíl oproti tisku plastu je v chování materiálu. Plast po nanesení poměrně rychle ztuhne. Hlína tvrdne vysycháním, což je výrazně pomalejší, takže je celý výtisk během tisku stále měkký.

Může se proto bortit nebo deformovat a je obtížnější vytvářet například převisy. Člověk musí výtisk někdy průběžně dosoušet, třeba teplým vzduchem. Zároveň má ale hlína jednu výhodu: není horká. Když někde potřebuji převis na chvíli podržet prstem nebo jej podepřít kouskem hlíny, můžu to udělat. Po zaschnutí se dají podobné zásahy poměrně jednoduše retušovat.

Přesně tak. S 3D tiskem máme často spojenou představu, že člověk pošle data do stroje a dál už se nemusí starat. U hlíny je to pořád velmi řemeslná záležitost. Musíte znát materiál, vědět, jak se chová, a během tisku proces kontrolovat a podle potřeby do něj zasahovat. Je to právě kombinace tradičního řemesla a digitálních dovedností.

Co vás na možnostech keramického 3D tisku nejvíc překvapilo?

Především to, co všechno hlína dokáže snést. Překvapilo mě, s jak tenkou stěnou a s jakými detaily lze pracovat. Ze začátku jsem si také myslel, že měkkost materiálu výrazně omezí složitost tvarů.

Ukázalo se ale, že když člověk najde vhodný postup, může vytvářet objekty, které by běžnými metodami prakticky nebyly vyrobitelné. Tato technologie tak otevírá dveře k úplně novým formám.

Problematické jsou například formy. Výrobek z nich musíte být schopni vyjmout. Pokud má objekt nevhodně orientované podkosy, vnitřní zákoutí nebo velmi komplikovanou geometrii, potřebujete extrémně složitou formu – a někdy ji ani není možné rozdělit tak, aby z ní výrobek šel dostat. Čím komplikovanější forma je, tím je samozřejmě také dražší. U 3D tisku tento problém v mnoha případech odpadá.

Hodně záleží na konkrétní technologii. Existuje například práškový keramický tisk, který se používá i pro přesnější technické a vysokoteplotní aplikace. Extruzní tisk, kterému se věnuji já, má kvůli výšce vrstvy a šířce vytlačovaného materiálu menší přesnost, takže pro některé velmi specifické technické aplikace vhodný není.

Velký potenciál ale vidím ve velkoformátovém tisku a architektuře. Hlína je z tohoto pohledu zajímavý materiál například možností využití lokálních zdrojů. V minulosti se stavební hlína také získávala lokálně – podobně jako materiál pro místní cihelny. Dnes se experimentuje s drobnou architekturou i s přísadami, které mohou zlepšovat odolnost hlíny vůči vlhkosti. Hlína má oproti betonu zajímavé vlastnosti z hlediska udržitelnosti i vnitřního klimatu budov. Samozřejmě zůstává řada problémů, které je potřeba řešit: schnutí velkých výtisků, praskání, konstrukční poruchy nebo odolnost proti vodě. Věřím ale, že další vývoj dokáže část těchto překážek odstranit.

Velice mě potěšil nečekaně velký zájem. Workshop byl původně plánovaný pro deset lidí, ale nakonec jich přišlo přes třicet. Později mi psali lidé z různých částí světa, dokonce z Nového Zélandu, ptali se na podrobnosti a posílali mi výsledky vlastních pokusů. Řešil jsem téma také s kolegy z Univerzity v Portu.

Myslím, že lidi láká jednak to, že keramický 3D tisk je stále relativně nové a neprobádané pole, a jednak samotný materiál. Keramika má oproti plastu úplně jiný charakter. Právě spojení krásného tradičního materiálu s digitální technologií je zajímavé i pro mě.

Děkuji za rozhovor. Na závěr dodám, že workshop teď mohou zájemci absolvovat znovu, tentokrát v rámci setkání Maker Faire Brno. Festival se uskuteční na brněnském výstavišti o víkendu 17.-18. října. Jan Vítek svůj workshop pořádá v sobotu dopoledne. Vstupenky se dají koupit online na webu MakerFaire.

Zdroj: FSI VUT

Vstoupit do fotogalerie

Témata