3D tištěné textilie

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

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)

• tištěním vláken nebo přízí, které se integrují do textilií (nejčastěji do e-textilií)
• tištěním plošných útvarů kombinací tisku s technikou elektrostatického zvlákňováíní nebo melt-blown nebo spojením s plošnými textiliemi
• tištěním na textilie

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).

V dalších letech se začali zabývat 3D tiskem významní módní návrháři. Zac Posen vytvořil pro Metropolitní muzeum umění v New Yorku nákladnou kolekci z 5 kreací (z časovým nárokem několika tisíc hodin tiskárny) 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.

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

Výroba tištěných textilií

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

Technika	Forma suroviny	Druhy suroviny	Přednosti technologie	Nedostatky
FDM (Fused Deposition Modeling)	pevná hmota	ABS, PA, PLA, PET	nízké náklady, snadné použití, snadno dosažitelné materiály	drsný povrch
EHD (Electrohydrodynamic)	pevná nebo tekutá hmota	PP, PLA, PCL	nízké náklady, snadné použití, vláčný mat., nanovlákna	nedostatečné mech. vlastnosti nízká rychlost
DIW (Direct-Ink-Writing)	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)	tekutina	PLA, PCL, PLGA, keramika	vzorování komplexních struktur	nízká rychlost omezený výběr materiálů
SLS (Selective laser sintering)	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.

Tištění vláken

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

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.

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.

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().

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.

• 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.

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.