Němci postavili 3D tiskárnu, jaká nemá ve světě obdobu. Používá nejjasnější rentgen na planetě a AI

Univerzita v Kasselu uvedla do provozu výzkumnou infrastrukturu LMD², která kombinuje kovový 3D tisk, rentgenovou analýzu v reálném čase a AI.

Zdroj fotografie: Hessenschau.de

Dne 12. března 2026 se v hesenském Kasselu stalo něco, na čem materiáloví inženýři pracovali několik let. Tým kolem profesora Thomase Niendorfa oficiálně uvedl do provozu zařízení pro kovový 3D tisk s integrovanou diagnostikou. Nejde o běžnou 3D tiskárnu, jakou si člověk koupí do dílny. Je to výzkumná platforma, která umožňuje tisknout široké spektrum kovových materiálů a během samotného procesu sledovat, co se uvnitř vznikajícího dílu děje. K tomu využívá mimo jiné jednu z nejjasnějších laboratorních rentgenových zdrojů na světě a další senzory. Nad obrovským množstvím získaných dat pak pracuje umělá inteligence, která má pomáhat s jejich vyhodnocováním, optimalizací nových slitin a vytvářením digitálního dvojčete vyráběného dílu. Univerzita Kassel zařízení označuje za světově unikátní. A když se podíváme na to, kolik technologií spojuje v jedné výzkumné platformě, není těžké pochopit proč.

Rentgen s kapalnou anodou, který svítí jako žádný jiný v laboratoři

Nejde o nejsilnější rentgenové zařízení vůbec; synchrotrony v obřích výzkumných centrech pracují s výrazně vyššími intenzitami. Klíčové je slovo „laboratorní“. Univerzita Kassel uvádí, že její výzkumná platforma využívá jednu z nejjasnějších laboratorních rentgenových zdrojů na světě. Jde o zdroj, který umožňuje sledovat vnitřní strukturu materiálu během jeho vzniku, bez nutnosti vzorek nejprve vyrobit a následně poslat na analýzu do jiné laboratoře.

Význam této technologie spočívá především v tom, že výzkumníci mohou proces sledovat přímo během tisku. Rentgenové záření doplňuje další metody měření, například optické sledování, analýzu teploty a akustické snímání. Data ze všech těchto systémů vznikají v průběhu výroby a poskytují podstatně detailnější obraz o tom, jak se materiál taví, tuhne a jak se v něm vytváří výsledná struktura.

Proč nejde o obyčejnou 3D tiskárnu

Běžná kovová 3D tiskárna vezme jeden známý materiál, například kovový prášek, a postupně z něj vytvoří díl. Jeho vlastnosti pak inženýři ověřují až po dokončení, například mechanickými zkouškami nebo pomocí externí zobrazovací techniky. Kasselská platforma tento postup zásadně mění.

Zařízení umožňuje:

• Pracovat s širokým spektrem materiálů – výzkumníci mohou během jednoho experimentálního procesu zkoumat různé materiálové kombinace a hledat slitiny vhodné pro aditivní výrobu.
• Sledovat proces zevnitř – rentgenové měření umožňuje pozorovat vnitřní strukturu materiálu během jeho vzniku a sledovat změny, ke kterým při tavení a tuhnutí dochází.
• Vytvářet materiálové knihovny – díky rychlému experimentování a následnému vyhodnocování lze systematicky testovat velké množství kombinací materiálů a výrobních parametrů.
• Propojovat měření s AI – algoritmy mají pomáhat hledat souvislosti v datech a navrhovat další materiálové kombinace, které stojí za otestování.

Právě tato integrace je podle kasselského týmu klíčová. Nejde jen o samotný tisk, ani jen o rentgen. Výzkumníci chtějí všechny dostupné informace spojit do jednoho systému, aby mohli rychleji pochopit vztah mezi výrobním procesem, strukturou materiálu a jeho výslednými vlastnostmi. Univerzita zařízení označuje za světově unikátní, přičemž veřejně dostupné informace neuvádějí žádný nezávislý globální benchmark, který by toto tvrzení systematicky porovnával s ostatními pracovišti.

Co přesně dělá umělá inteligence

AI v kasselském projektu není jen marketingová nálepka přilepená na hotový stroj. Profesor Niendorf ji popisuje jako nástroj, který má zvládnout obrovské množství dat z detektorů a senzorů. Ty vznikají při sledování procesu a zahrnují informace o struktuře materiálu, teplotách, optických a dalších měřeních.

Konkrétně má AI pomáhat především se třemi úkoly. Za prvé má v datech hledat souvislosti mezi výrobními parametry a vlastnostmi výsledného materiálu. Za druhé má pomáhat optimalizovat nové slitiny pro 3D tisk. A za třetí mají získaná data sloužit k vytvoření digitálního dvojčete vyráběného dílu, které umožní předvídat jeho pozdější materiálové chování.

Univerzita veřejně neuvádí konkrétní typy neuronových sítí ani přesný způsob, jakým algoritmy zasahují do probíhajícího výrobního procesu. Smysl je ale jasný: zkrátit cestu od otázky „co kdyby tato kombinace materiálů fungovala“ k experimentálně ověřené odpovědi o jejích vlastnostech.

Proč je to důležité i pro Česko

Kasselská technologie míří na problém, který se přímo dotýká evropského průmyslu. Evropská unie se snaží snížit závislost na kritických surovinách a hledá mimo jiné materiály, které by v některých aplikacích mohly omezit potřebu vzácných zemin. Právě na hledání nových slitin srovnatelných vlastnostmi s materiály obsahujícími vzácné zeminy se projekt v Kasselu zaměřuje.

Nejde o hotový katalog náhrad ani o zařízení, které by už dnes dokázalo vzácné zeminy plošně nahradit. Zatím jde o výzkumný nástroj, který má hledání vhodných materiálů urychlit. Jednou z oblastí, kde mohou mít výsledky význam, je elektromobilita. Nové slitiny by mohly v některých aplikacích pomoci snížit závislost na materiálech, jejichž dostupnost a cena jsou ovlivněny globálními dodavatelskými řetězci.

V Česku přitom dílčí kapacity existují: CIIRC na ČVUT provozuje pracoviště zaměřené na aditivní výrobu, CEITEC pracuje s rentgenovou tomografií a další česká pracoviště se zabývají výzkumem struktury a vlastností materiálů. Kasselský projekt je ale zajímavý právě mírou integrace různých měřicích metod, kovového 3D tisku a AI v jedné výzkumné infrastruktuře.

Výzkumná platforma, ne továrna

Důležité je říct, čím zařízení není. Není to průmyslová výrobní linka. Jde o výzkumnou infrastrukturu, jejíž vývoj podpořila Německá výzkumná nadace DFG částkou přes dva miliony eur. Univerzita Kassel uvádí, že celková hodnota nové výzkumné platformy přesahuje dva miliony eur.

Výzkum v Kasselu navíc pokračuje i v dalších oblastech materiálového inženýrství. V září 2026 získala Univerzita Kassel společně s TU Bergakademie Freiberg novou čtyřletou podporu DFG ve výši přibližně čtyř milionů eur na výzkumnou skupinu zabývající se železnými tvarově paměťovými slitinami. Tyto materiály se používají například ve stentech, ortodontických drátech nebo jako aktuátory v automobilovém a leteckém průmyslu. Nový výzkum se zaměřuje také na jejich využití ve stavebnictví a strojírenství.

Cesta od laboratorního experimentu k sériovému dílu v motoru nebo implantátu zabere roky: následuje kvalifikace materiálu, testování, certifikace a ověření ekonomické životaschopnosti. Ale právě v první fázi může mít LMD² zásadní význam. Pokud výzkumníci dokážou rychleji vytvářet a vyhodnocovat materiálové kombinace, mohou podstatně zkrátit dobu potřebnou k nalezení těch, které stojí za další vývoj.

Kasselská laboratoř na Mönchebergstraße tedy sama budoucnost nevyrábí. Dává ale vědcům možnost sledovat její materiály během vzniku, analyzovat je v reálném čase a pomocí AI hledat v datech vzory, které by člověk jen obtížně odhaloval.