Druk przestrzenny, druk 3D, produkcja addytywna – proces wytwarzania fizycznych trójwymiarowych obiektów na podstawie modelu CAD lub cyfrowego modelu 3D^[1][2]. Druk możne być wykonywany w różnych procesach, w których materiał jest osadzany, łączony lub zestalany^[3] z dodawanym materiałem (takim jak tworzywa sztuczne lub ciecze), zwykle warstwa po warstwie.

W latach 80. XX wieku, druk 3D były uważany za użyteczny wyłącznie do produkcji prototypów, a bardziej odpowiednim terminem w tamtym czasie było szybkie prototypowanie^[4]. Od 2019 roku precyzja i zakres materiałowy druku 3D wzrosły do tego stopnia, że wykorzystanie druku 3D zostało dostrzeżone również w produkcji przemysłowej^[5]. Jedną z kluczowych zalet druku 3D jest możliwość wytwarzania bardzo złożonych kształtów, które byłyby niewykonalne do skonstruowania ręcznie^[6].

Pierwsza technika drukowania przestrzennego została opracowana w 1984 roku przez Chucka Hulla(inne języki) i opatentowana w 1986 roku jako stereolitografia (SLA). W tym samym roku Charles Hull założył firmę 3D Systems(inne języki), która zajęła się komercyjną produkcją pierwszych drukarek 3D^[7]. W ramach 3D Systems opracowano stosowany do teraz format pliku STL, który jest używany do utworzenia pliku gcode^[8]przekazującego instrukcje drukarkom przestrzennym.

Kolejna technika wydruku – osadzanie topionego materiału (FDM) – została opracowana w 1988 roku przez Scotta Crumpa(inne języki), który rok później założył firmę Stratasys(inne języki), chociaż swoją pierwszą maszynę „3D Modeler” zaczęli sprzedawać w 1992 roku. W tym samym roku powstała także pierwsza drukarka stosująca technikę Selective laser sintering. Jest to technika dokładniejsza i dająca większą swobodę niż FDM.

W 2006 roku Adrian Bowyer zbudował pierwszy prototyp drukarki 3D z projektowanym przeznaczeniem dla użytkowników domowych. W ramach zainicjowanego przez niego projektu RepRap tworzone są kolejne modele drukarek 3D, które można złożyć i częściowo wytworzyć w domu. Docelowo drukarki te miałyby się same powielać. W roku 2013 zestaw do samodzielnego montażu drukarki RepRapPro Huxley kosztował ok. 430 USD, a z elementami, które można wydrukować samodzielnie ok. 540 USD.

Na początku XXI wieku rozpoczęły się prace nad zastosowaniem technik podobnych do wydruku 3D w medycynie. Z powodzeniem można już wytwarzać ściśle dopasowane protezy (w tym te wszczepiane w organizm^[9]), a nawet tkanki^[10], ale wyzwaniem pozostaje drukowanie całych organów^[11].

Możliwości wykorzystania drukarek przestrzennych zależą głównie od metody wytwarzania produktu, dostępnych materiałów oraz częściowo kubatury urządzenia. W przypadku FDM na to jakie materiały można wykorzystać wpływa w dużej mierze temperatura do jakiej może się rozgrzać wytłaczarka i od jej budowy. W metodach, w których przedmiot jest cały czas zawieszony w innej substancji (jak w SLA, Selective laser sintering oraz Binder jetting), ograniczeniem jest też to, że nie można tworzyć zamkniętych przestrzeni z pustym wnętrzem. Natomiast na precyzję wykonania wpływa głównie dokładność pozycjonowania elementów sterujących oraz sam materiał, z jakiego wykonywany jest przedmiot.

Za pomocą różnego rodzaju drukarek 3D można wytworzyć:

• gotowe produkty z tworzywa sztucznego;
• produkty wymagające obróbki (szczególnie w FDM może być konieczne przycięcie łączników i kolumienek oraz wygładzenie powierzchni);
• inne przedmioty z topliwych materiałów w tym z czekolady czy metalu^[12];
• elementy innych przedmiotów;
• prototypy i inne produkty koncepcyjne;
• formy do wykonania właściwych elementów lub prototypów;
• w ograniczonej formie także różnego rodzaju tkanki;
• budynki.

W domowych drukarkach przestrzennych używa się przede wszystkim tworzyw sztucznych takich jak: PLA, ABS,PET-G, PVA, nylon, Laywood (materiał drewnopodobny, kompozyt plastiku i drewna), Laybrick (kompozyt plastiku i gipsu). Drukarki przemysłowe i mniej typowe modele mogą używać innych materiałów np.: żywic, gumy czy też czekolady lub metalu, a nawet betonu, piasku, papieru czy nawet cukru^[13]. Trwają także prace nad możliwością druku 3D z grafenu^[14]. W pełni kolorowe modele można uzyskać dzięki technologii CJP (ColorJet Printing), w której materiał proszkowy, oprócz tego, że jest spajany lepiszczem, jest też barwiony tuszami CMYK^[13].

Obecnie dostępnych jest wiele metod wytwarzania addytywnego, które możemy określić mianem druku 3D. Różnią się one znacząco od siebie, oferują inne możliwości i mają odrębne dziedziny stosowania. Ogólnie ujmując druk 3D można podzielić ze względu na: oferowaną dokładność, materiał, z którego budowane są detale, sposób nakładania materiału (naświetlanie, wyciskanie, stapianie), szybkość wykonywania elementów.

Najpopularniejsze rodzaje druku 3D^[15][16]:

• FDM (ang. Fused Deposition Modelling) – termoplastyczny materiał wyciskany przez dysze.
• MJP (ang. Multi Jet Printing) – napylany cienkimi warstwami fotopolimer utwardzany światłem UV.
• CJP (ang. Color Jet Printing) – gipsowy proszek barwiony tuszem (druk 3D w kolorach).
• DLP (ang. Digital Light Processing) – utwardzanie materiałów światłoczułych (fotopolimerów) za pomocą światła projektora.
• SLA (Stereolitografia) – żywice utwardzane są za pomocą lasera.
• SLS (ang. Selective Laser Sintering) – cienkie warstwy proszku budulcowego stapiane laserem.
• DMLS (ang. Direct Metal Laser Sintering) – proszki metali topione laserem dużej mocy. Druk 3D z metalu.
• Binder Jetting – proszki metaliczne lub proszki piasku są łączone za pomocą ciekłego spoiwa.

Departament Bezpieczeństwa Krajowego Stanów Zjednoczonych wraz ze Wspólnym Regionalnym Centrum Wywiadowczym opublikowały notatkę stwierdzającą, że „znaczący postęp w możliwościach druku trójwymiarowego, a także dostępność bezpłatnych plików cyfrowych zawierających komponenty broni palnej przeznaczonych do druku 3D oraz trudności w regulowaniu udostępnienia plików mogą stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa publicznego ze strony niewykwalifikowanych osób, którzy uzyskują dostęp do broni palnej drukowanej w 3D” oraz że „proponowane przepisy zakazujące drukowania broni w 3D mogą zniechęcić do produkcji takiej broni jednak nie zapobiegną jej produkcji.”^[17].

Próba ograniczenia w Internecie dystrybucji plików zawierających broń palną została porównana do zapobiegania powszechnej dystrybucji programu DeCSS, który jako pierwszy umożliwił zgrywanie płyt DVD-Video^[18][19]. Po tym, jak rząd Stanów Zjednoczonych zobowiązał założyciela Defense Distributed do usunięcia projektu pistoletu Liberator ze strony, plany te nadal były powszechnie dostępne na The Pirate Bay i wielu innych serwisach^[20]. Niektórzy amerykańscy politycy zaproponowali regulacje dotyczące drukarek 3D, które mogłyby zapobiec wykorzystywaniu ich do drukowania broni palnej^[21][22]. Zwolennicy druku 3D zasugerowali, że takie regulacje byłyby daremne oraz mogłyby sparaliżować branżę druku 3D i oraz naruszać prawo do wolności słowa^[23][24].

Urzędnicy w Wielkiej Brytanii zauważyli, że produkcja broni palnej, która miałaby zostać wydrukowana w druku przestrzennym byłaby nielegalna w świetle ich przepisów dotyczących kontroli broni palnej^[25]. Europol stwierdził, że przestępcy posiadają dostęp do broni z innych źródeł, jednak zaznaczył, że wraz z rozwojem technologii ryzyko drukowania broni palnej może wzrosnąć^[26].

W Stanach Zjednoczonych, Federalna Administracja Lotnictwa przewidziała chęć wykorzystania techniki druku przestrzennego w lotnictwie i rozważa, jak najlepiej uregulować ten proces^[27]. W grudniu 2016 roku Federalna Administracja Lotnictwa zatwierdziła produkcję drukowanej w 3D dyszy paliwowej do silnika GE LEAP^[28].

• Biodruk 3D
• Computerized Numerical Control
• Cięcie laserowe

• Portal technologii przyrostowych i baza Wiki.
• Opis techniki na stronie MIT (ang.).
• Strona oficjalna Fab@Home (ang.).
• Samouczek Fablab. fablab.waag.org. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-01-28)]. (ang.)..
• Materiały polimerowe w przemysłowym druku 3D
• Szkła metaliczne: technologie dla technik generatywnych