Laboratoř rapid prototypingu na Fakultě strojní ČVUT se specializuje na rychlou výrobu prototypů a funkčních modelů pomocí pokročilých aditivních technologií, jako je 3D tisk. Tato laboratoř umožňuje vytvářet přesné modely, které mohou sloužit jak pro testování a ověřování návrhů, tak pro přímé aplikace v průmyslu a medicíně. Rapid prototyping je klíčový pro rychlý a efektivní vývoj nových produktů, protože umožňuje návrhářům a inženýrům rychle ověřit tvar, funkčnost a ergonomii produktů ještě před zahájením sériové výroby.

V laboratoři jsou k dispozici různá zařízení pro 3D tisk, která umožňují pracovat s širokým spektrem materiálů. Laboratoř spolupracuje s řadou průmyslových a biomedicínských odvětví, kde se prototypy využívají k vývoji nových komponent a zdravotnických pomůcek, jako jsou ortopedické implantáty, dentální náhrady nebo nástroje na míru. Díky rapid prototypingu mohou inženýři rychle iterovat návrhy, testovat mechanické vlastnosti a optimalizovat konstrukční prvky, což výrazně urychluje inovace a zvyšuje kvalitu výsledných produktů.

Technologie rychlého prototypování a 3D tisku, do nichž je Fused Deposition Modeling řazen, umožňují vyrobit fyzický model prototypu mnohem rychleji než klasické technologie na základě počítačových dat. Počítačová data mohou být poskytnuta softwarovými balíky CAD, 3D skenery, vědeckými a technickými výpočty nebo lékařskými zobrazovacími systémy. Prototypový model se vytváří vrstvu po vrstvě, takže je možné vytvořit modely prakticky libovolně složité geometrie. Velkou nevýhodou je však omezený rozsah modelovacích materiálů.

Laboratoř biomechaniky je vybavena technologií FDM (Fused Deposition Modeling) vyvinutou a dodanou společností Stratasys, USA. Laboratoř disponuje strojem Prodigy Plus, a softwarem Stratasys Insight pro přípravu výrobního procesu a generování řídicího kódu.

Jako modelovací materiál se používá termoplast akrylonitril-butadien-styren (ABS). ABS má materiálové vlastnosti, pevnost v tahu 22 MPa a modul pružnosti v tahu 1,627 GPa, které umožňují použití modelů jako funkčních prototypů. Prototypové modely z ABS lze obrábět nebo lepit, povrch modelů lze opracovávat, leštit, lakovat nebo vakuově pokovovat. Jako nosný materiál se používá materiál Stratasys WaterWorks. Jedná se o rozpustný materiál, a proto lze podpůrné struktury rozpouštět.

Proces výroby modelu FDM lze stručně popsat následovně. Modelovací a podpůrný materiál (ABS a rozpustný WaterWorks) ve formě vláken se přivádí do vytlačovacích hrotů, zahřívá se na 280 °C a nanáší se vrstva po vrstvě. Volitelné tloušťky vrstev jsou 0,178 mm, 0,254 mm nebo 0,330 mm. Prodigy Plus dokáže vytvořit model o rozměrech až 203 x 203 x 305 mm. Větší modely lze vyrobit po částech a poté je slepit dohromady.

V laboratoři se technologie FDM používá k podpoře výzkumných a vývojových projektů v oblasti biomedicínského inženýrství, ale ve skutečnosti se jedná o univerzální RP technologii. Laboratoř biomechaniky nabízí spolupráci při výrobě rychlých prototypů modelů.

Technologie RP přispívají k procesu navrhování implantátů, protéz, dlah nebo přípravků a zdravotnického vybavení. Souvislost RP technologií s počítačovým navrhováním a rychlost výroby modelu umožňují navrhovat individuální náhrady. Pro výrobu funkčních prototypů lze využít několik technologií, např. technologii FDM, a vyvíjejí se technologie pro přímou výrobu jednotlivých implantátů.

Technologie RP lze využít také při plánování operací. V současné době jsou k dispozici lékařské zobrazovací přístroje, které neinvazivně analyzují situaci uvnitř těla pacienta. Obrazová data lze získat pomocí počítačové tomografie (CT) a mikrotomografie, magnetické rezonance a ultrazvuku. Každá metoda má své výhody a omezení. Data, která podporují rozhodnutí lékaře, se neomezují pouze na 2D snímky. Moderní softwarové nástroje jsou schopny získané snímky matematicky analyzovat, sestavit a zobrazit 3D virtuální modely. Mezi virtuálním 3D modelem a fyzickým modelem RP je pouze jeden krok. Model RP usnadňuje plánování operace a komunikaci mezi lékaři. K dispozici jsou materiály, které lze asepticky upravit pomocí UV záření. RP modely lze využít při vzdělávání, seminářích a setkáních nebo jako nástroj pro komunikaci s pacientem.