Daži novērotāji tos pazīst kā "rūpniecisko revolūciju digitālajam laikmetam", strauja ražošana jau kādu laiku ir mainījusi ražošanas nozari. Daudzi uzskata, ka 3D drukāšanas tehnoloģija ir dizaina un ražošanas demokratizācija, padarot to pieejamāku un mazāk atkarīgu no apjomradītiem ietaupījumiem. Tradicionālajām ražošanas metodēm bieži vien ir pārmērīgi lielas izmaksas par instrumentu izgatavošanu, un tas nozīmē, ka mazie uzņēmumi un privātpersonas bieži tiek izslēgtas no tirgus, kad runa ir par produktu izstrādi. Tomēr 3D drukāšana tika atzīta par spēļu mainītāju, un tā ļāva uzņēmumiem veikt ražošanas progresu, kas iepriekš bija neiedomājami.

Šeit Freshome mūs interesē 3D drukāšanas process, un mēs vēlējāmies uzzināt vairāk par šo graujošo tehnoloģiju, kas revolutionizes ražošanas nozari. Par laimi tas bija eksperts šajā jomā, lai atbildētu uz dažiem mūsu jautājumiem. Dr Phil Reeves ir rīkotājdirektors un galvenais konsultants Econolyst Ltd, Apvienotās Karalistes piedevu ražošanas (AM) un 3D drukāšanas konsultāciju un pētniecības uzņēmums, kas strādā ar plašu klientu klāstu visā Eiropā, Ziemeļamerikā, Tuvajos Austrumos, Tālajos Austrumos un Tuvajos Austrumos, Āfrika. Dr Reevs konsultē papildu ražošanas sistēmu piegādātājus par turpmāko uzņēmējdarbības un tehnoloģiju stratēģiju un tehnoloģiju lietotājiem par uzņēmējdarbības ieguvumiem no AM pieņemšanas.

Kas tieši ir 3D drukāšana?

3D druka ir termins, ko izmanto, lai aprakstītu virkni jauno tehnoloģiju, kas ražo materiālu produktu no trīsdimensiju datora datiem. Šī tehnoloģija bieži tiek minēta rūpniecībā kā "piedevu ražošana", jo šī pieeja darbojas, savienojot divu dimensiju materiālu slāņus, līdz 3D daļa ir pabeigta.

3D druka jau ir bijusi jau vairāk nekā 20 gadus, kāds progress šajā laikā ir bijis?

Agrīnās 3D iespiedmašīnas tika izmantotas vienīgi, lai izstrādātu Rapid Prototyping (RP) modeļus, kas tika izmantoti produktu izstrādes laikā. Šiem agrīnajiem RP modeļiem bija ļoti ierobežota izturība un tie bieži deformēja vai samazinājās dažās nedēļās vai pat ražošanas dienu laikā. Bet, ņemot vērā to, ka tos izmantoja vienīgi, lai novērtētu produkta formu vai formu, tas bija pieņemams tajā laikā.

Tā kā tehnoloģija ir nogatavojusi, tā ir palielinājies mūsu pieejamo materiālu klāsts, un ar to ir panākti mehānisko īpašību un ilgmūžības uzlabojumi. Tagad mēs varam ražot detaļas tādos metālos kā titāna vai zelta, polimēri, piemēram, ABS, neilons un polikarbonāts vai keramika, piemēram, alumīnijs vai cirkonijs.

Vienlaikus tehnoloģijas ir kļuvušas arvien lielākas un ātrākas, padarot tās produktīvākas un ekonomiskākas attiecībā uz apjoma ražošanu. Tas ir saistīts ar paaugstinātu produktivitāti, palielinot materiālu piemērotību, kas tehnoloģiju virza galvenajos ražošanas procesos tādās jomās kā ortopēdiskie implanti, zobu vāciņi un vainagi, dzirdes aparāti, mobilo telefonu futrāļi, protēžu ekstremitāšu pārsegi un mājas interjera priekšmeti.

Kā 3D apdrukas tehnoloģija tiek izmantota interjeru industrijā?

Interesanti, ka mājas interjeri bija viens no pirmajiem lietojumiem, kur 3D Drukāšana patiešām tika izmantota produktu ražošanai, nevis vienkārši prototipiem. Apmēram tūkstošgades beigām daži jauni radošie dizaineri, kuri bija pakļauti RP tehnoloģijām Universitātē, sāka veidot uzņēmumus, kas pārdod 3D iespiesti interjera priekšmeti, sākot ar lampu piederumiem un augļu traukiem, mēbelēm un mākslu.

Iespējams, ka visietekmīgākais bija Janne Kyttanen radīšanas brīvībā. Janne saprata 3D drukāšanas spēju, ņemot vērā uzņēmējdarbības veicinātāju. Viņš varēja izveidot sabiedrību, kas pārdod ģeometriski sarežģītus produktus, kas iepriekš bija neiedomājami, bez nepieciešamības veikt nekādus iepriekšējos kapitāla ieguldījumus instrumentos. Izmantojot internetu, viņš varēja pārdot produktus gandrīz pirms to pat ražošanas, iegūstot nelielas partijas, ko pēc trešo pušu uzņēmumu pieprasījuma, kas bija ieguldījuši 3D drukāšanas tehnoloģijā, apkalpoja RP industrijā.

Citi uzņēmumi, piemēram, Materialize MGX, drīz sāka apvienot trīsdimensiju apdrukāto interjera priekšmetus no vairākiem dizaineriem un tos mārketingēt, izmantojot tradicionālākos interjera mazumtirgotājus. Citi 3D drukāšanas izstrādājumu dizaineri, piemēram, Lionel Dean Future Factories sadarbojās ar esošajiem interjeristu ražotājiem, piemēram, Itālijas Kundalini apgaismojumu, izmantojot savus kanālus, lai pārdotu 3D drukātus produktus.

Un kā to izmanto arhitekti?

Šobrīd 3D drukāšana joprojām ir ļoti ātrs arhitektu prototipēšanas rīks. Tā kā arvien vairāk arhitektu ir pārgājuši no 2D datorizētās projektēšanas (CAD) programmatūras uz 3D CAD programmatūru, viņi varēja izmantot saikni starp 3D CAD un 3D druku. Arhitekti tagad regulāri ražo ļoti detalizētus ēku modeļus, interjerus, 3D vietņu plānus un pat kopējus ģenerālplānojumus atjaunošanai, kas bija iespējami, saistot 3D drukāšanu ar topoloģiskās skenēšanas un satelīta datiem. No Google Earth ir iespējams iegūt datus par konkrētu ģeogrāfisko apgabalu, un 3D to izdrukā kā atbalstu, lai apgūtu plānošanu.

Tagad mēs redzam, ka daži uzņēmumi izstrādā 3D tehnoloģiju, īpaši celtniecības nozarei, piemēram, D-Shape.D-formā ir izstrādāta lielformāta 3D iespiešanas sistēma, kurā tiek izmantots reģenerēts marmora pulveris vai smilts, kas tiek konsolidēts ar vielas saistvielu. D-Shape ražo salīdzinoši lielus arhitektūras produktus (piemēram, lapenes, kioskus, parku soliņus un mēbeles) apmēram 5 miljonu augstu. Citas izpētes grupas meklē 3D mērogu, kas ļauj izdrukāt visu ēku ražošanu, bet es domāju, ka tas, iespējams, ir desmit vai divas reizes no realitātes, ja vispār.

Cik lielā mērā tirgus tendences un patērētāju vēlmes veicina 3D drukāšanu?

Šobrīd 3DP ir liela interese un satraukums. No vienas puses, tā ir laba lieta. Tomēr, no otras puses, mums ir jābūt uzmanīgiem, lai nepārslogotu tehnoloģijas iespējas. Tehnoloģija ir bijusi ļoti laba, reaģējot uz dažām tirgus tendencēm, piemēram, stilistiskāku un individuālu mobilo tālruņu vāku tirgu. Šī tehnoloģija ir reaģējusi arī uz tiešsaistes spēļu un sociālo tīklu pieaugumu, ļaujot tiešsaistes spēļu rakstzīmēm un attēliem tikt realizētiem materiālos, bet personalizētos produktos.

Tomēr joprojām pastāv ierobežojumi attiecībā uz procesu ekonomiskajām un materiālajām spējām. Pastāv cerība, ka vienas dienas 3D drukāšana varēs drukāt gandrīz jebko, pat mājās, no podiņām un pannām, līdz veļas mazgājamo mašīnu, dušu vai TV tālvadības šķelto daļām. Realitāte ir tāda, ka mēs esam gadiem ilgi prom no šādām sistēmām. Bet mums jau ir salīdzinoši pamatotas sistēmas, kuru mērķis ir patērētāju tirgus, kas ir piemēroti pamata rotaļlietu, spēļu un darījumu izgatavošanai.

Kāda ir 3D drukāšanas ietekme uz projektēšanas un izgatavošanas procesiem?

Viens no svarīgākajiem 3D drukāšanas aspektiem ir spēja ražot sarežģītas ģeometrijas ar mazu vai bezmaksu. Faktiski 3D drukāšanu bieži izmanto, lai ražotu produktus, kurus nav iespējams ražot, izmantojot tradicionālos procesus, piemēram, plastmasas iesmidzināšanu. Dizaineri izmanto šo ģeometrisko elastību, ļaujot lielākam un lielākam produktu diferenciācijas līmenim. Galu galā 3DP produktam nekad nav jābūt vienādam.

Šī vienas vienības partijas ražošana ir arī pārliecinošs virzītājspēks ražošanas kopienai. Iepriekšējā ražošanas ekonomika vienmēr balstījās uz pietiekamu komponentu ražošanu, lai segtu pamatlīdzekļu izmaksas, piemēram, pelējuma instrumentus. Bet, tiklīdz jūs noņemat pelējuma instrumentu nepieciešamību, ekonomiskais modelis ievērojami mainās.

3D drukāšanas process sniedz reālus ieguvumus, ciktāl tas attiecas uz piegādes ķēdi. Vai jūs varat izskaidrot šos ieguvumus?

3D drukāšana nav tikai graujoša tehnoloģija, kas tiek izmantota līmēšanas, liešanas vai mehāniskās apstrādes aizstāšanai, tā ir labvēlīga tehnoloģija, kas uzņēmumiem ļauj domāt savādāk par savām piegādes ķēdēm un vēl svarīgāk par vērtību ķēdi un mijiedarbību ar klientiem savā uzņēmējdarbībā. Šajā vērtību ķēdē patiešām ir seši galvenie ieguvumi, kas izriet no 3D drukāšanas ieviešanas.

• Digitāls un bezrūpīgu ražošanu, kas ļauj palielināt produkcijas novirzes un mazāku ekonomisko partiju ražošanu, lai atbalstītu noteiktas ģeogrāfiskās, demogrāfiskās vai sociālās tendences
• Izmantojot dizaina brīvību - ļauj ražot produktus ar pieaugošu ģeometriskas sarežģītības pakāpi, ar mazu vai bez maksas sodu
• Iespējojot produktu personalizāciju - apvienojot mazu apjomu ražošanu sērijveida izmērā ar sarežģītu ģeometriju, lai realizētu individuālos produktus
• Piedāvājot jaunu pieredzi mazumtirdzniecībā - iesaistot patērētāju produktu dizaina pieredzē, izmantojot tiešsaistes vai veikala piekļuvi intuitīviem programmatūras rīkiem vai 3D skenēšanai
• Risināšana jaunajos tirgos - saikne ar produkta personalizāciju un mazumtirdzniecības pieejamība vecumdienām un mainīgajiem iedzīvotājiem
• Apzaļumošana piegādes ķēdē - samazināt krājumu turēšanu, mazināt iepakojuma atkritumus, samazināt loģistiku un samazināt ražošanas CO2

Faktiski 3D druka var pilnībā pārorientēt piegādes ķēdi, jo tā patērētājam noved pie ķēdes aizmugures un priekšējā gala. Patērētāji var iesaistīties sākotnējā produkta dizainā, vai arī viņi var pasūtīt pēc pieprasījuma, pēc tam, kad produkti tiek veikti pēc maksājuma maiņas. 3D druka var nodrošināt gan elastīgu un atsaucīgu piegādes ķēdi, gan arī tādu, kas ir neuzkrītošs - mēs to saucam par rūpīgu ražošanu.

Kādi ir 3D drukāšanas materiālie ierobežojumi un kādi ir panākumi, lai pārvarētu šos ierobežojumus?

Kā jau teicām, mums joprojām ir būtiski ierobežojumi. Daži no tiem ir fiziski, daži ir ekonomiski, daži ir estētiski un daži ir videi draudzīgi. 3D drukas procesi joprojām cīnās, lai sasniegtu mehāniskās īpašības lietie plastmasas vai metāla detaļas, kas apstrādātas no cietas. Bet laboratorijās un universitātēs visā pasaulē notiek daudz darba, lai paplašinātu materiālu klāstu un uzlabotu to, kas mums jau ir.

Mēs arī redzam, ka vairāk uzņēmumu ienāk materiālu piegādes ķēdē, kas samazina izejvielu izmaksas, kas, protams, ietekmē saražoto gala daļu ekonomiku. Mēs redzam arī labāku krāsu definīciju un pārredzamību, detaļu estētikas uzlabošanu, kā arī ilgtspējīgākus materiālus, piemēram, zaļos polimērus, piemēram, Nylon 11 un PLA, kas iegūti no augiem, nevis eļļas. Mums joprojām ir tāls ceļš ejams, bet mēs strauji virzāmies un virzāmies pareizajā virzienā.

Kādi ir galvenie šķēršļi 3D drukāšanai, kas kļūst par galveno tehnoloģiju?

Kā mēs teicām, materiāli ir jautājums, bet to var mazināt, izmantojot produktu dizainu.Arī ekonomika ir problēma, jo ražošanas 3D drukas iekārtas un materiāli ir salīdzinoši dārgi un salīdzinoši lēni, tāpēc to ražotās detaļas šķiet dārgākas nekā tās, ko ražo masveida ražošanas paņēmieni. Tomēr, tā kā materiālu cenu kritums un produktivitāte pieaug, tādējādi 3D drukāšanas ekonomika kļūst pieņemamāka.

Cits galvenais ierobežojums ir zināšanas. Daudzi uzņēmumi vienkārši nesaprot, kā izmantot 3D drukāšanu vai kur tos ievietot vērtību ķēdē. Viņu pašreizējā ražošanas piegādes ķēde ir neaizsargāta, to produktu dizaineri pilnībā nesaprot, kā izmantot ģeometriskos ieguvumus, un viņu mārketinga funkcijas cenšas saprast, kā integrēt 3D drukāšanu klientu vērtību ķēdē. Manuprāt, tas ir tas, kur mēs nonākam kā konsultāciju firma, kas uzņēmumiem palīdz izprast šos jautājumus, novērtēt tehnoloģijas, attīstīt uzņēmējdarbības gadījumu un ieviest vērtību plūsmā.

Ar zemo izmaksu pārnēsājamo darbvirsmas 3D drukāšanas iekārtu parādīšanos ir notikusi diskusija, ka mēs drīz tos iegūsim mūsu mājās. Cik liela ir šī scenārija iespējamība?

Manā mājā ir divas 3D iespiedmašīnas, un mani bērni tos mīl. Bet atkal uzņēmējs, iespējams, ir garāžā neparasts divu zārku. Nopietni, mājsaimniecības interese par 3D drukāšanu pēdējos pāris gados ir bijusi fenomenāla, tāpat kā uzņēmumi, kas ražo mašīnas, lai apkalpotu tirgu. Mēs pagājušajā reizē esam atraduši vairāk nekā 40 kompāniju visā pasaulē, kas ražo zemas kvalitātes, mājās un patēriņa printerus. Lielākā daļa no tām ir balstītas uz tādu pašu ekstrudētā izklājuma polimēra atvērtā koda dizainu caur sprauslu, bet daži izmanto citas pieejas. Pagājušajā gadā tika pārdoti aptuveni 15 000 mājas printeri. Mēs ceram, ka šī gada skaitlis tuvinās 60 000 (varbūt vairāk). Tāpēc ne katrai mājai - tikai vēl.

Pašlaik lielāko daļu mājas automātu izmanto cilvēki, kas interesējas par tehnoloģiju vai interesējas par produkta dizainu. Mēs redzam, ka arvien vairāk cilvēku pērk, lai atbalstītu viņu hobiji, neatkarīgi no tā, vai tas padara lidmašīnu detaļas ar tālvadību vai pat pielāgotas zvejas noslēpumus. Tās ir lieliskas no izglītības perspektīvas - ņemiet 3D printeri, dažus košiņveida pārtikas krāsvielas, etiķus un sodas bikarbonātus, un jums ir labākais "klases uzvarētāju" vulkānu mājasdarbu projekts.

Kādu padomu jūs varētu sniegt uzņēmējiem, kas vēlas izpētīt 3D druku kā potenciālu uzņēmuma ieguldījumu?

Jums jāzina jūsu tirgus, jāzina jūsu klienti un jāzina savas prasmes. Visā piegādes ķēdē ir daudz iespējas, sākot noformēt 3D drukātus produktus, to mazumtirdzniecību tiešsaistē vai uz ielas, izstrādāt programmatūras saskarnes, lai citi varētu iesaistīties projektēšanas procesā, veidotu jaunus materiālus vai tiem, kuriem ir dziļākas kabatas, ražošanas jaudas iestatīšana . Uzņēmumiem galvenais ir izprast klientu pieredzi un tehnoloģijas vērtību. Dažām kompānijām 3D druka ir klusa veicinātāja - padarot uzņēmumu dzīvi vieglāku. Attiecībā uz citiem, 3D druka ir "āķis", kāpēc produkts pastāv, atšķirība. Kad uzņēmumi saprot, kā 3D druka var pievienot vērtību, viņiem ir jāsaprot, kā to izmantot un kad to izmantot, bet tas ir vēl viens stāsts.

Freshome vēlētos pateikties Dr Phil Reeves par viņa profesionālo ieskatu 3D drukāšanas pasaulē. Visi attēli, kas attēloti šajā rakstā, ir laipni aicināti radīšanas brīvībā