Niektorí pozorovatelia privítali ako "priemyselnú revolúciu v digitálnom veku", rýchla výroba zmenila tvár výrobného priemyslu už nejaký čas. Mnohí sa domnievajú, že technológia 3D tlače je demokratizácia dizajnu a výroby, takže je prístupnejšia a menej závislá od úspor z rozsahu. Tradičné výrobné metódy sa často vyskytujú s prohibitívnymi nákladmi na nástroje, čo znamená, že menšie spoločnosti a jednotlivci sú z hľadiska vývoja produktov často z trhu. 3D tlač bola vítaná ako hrací menič a umožnila firmám robiť pokroky v oblasti výroby, ktoré boli predtým nemysliteľné.
Tu na Freshome sme zaujatí procesom 3D tlače a chceli sme sa dozvedieť viac o tejto rušivej technológii, ktorá prináša revolúciu vo výrobnom priemysle. Našťastie bol odborník na poli, aby sme odpovedali na niektoré z našich otázok. Dr Phil Reeves je generálny riaditeľ a princíp konzultant Econolyst Ltd, UK-založené aditívne výroby a (AM) a 3D tlač konzultačná a výskumná firma pracuje so širokým spektrom klientov po celej Európe, Severnej Amerike, na Strednom východe, Ďalekom východe a Africa. Dr Reeves radí výrobcom aditívnych výrobných systémov o budúcej stratégii podnikania a technológie a používateľom technológií o podnikateľských výhodách prijatia AM.
Čo presne znamená 3D tlač?
3D tlač je termín, ktorý sa používa na opis celého radu nových technológií, ktoré produkujú hmotný produkt z trojrozmerných počítačových dát. Táto technológia je často odvolával sa na v priemysle ako "aditívne výroby", ako tento prístup funguje lepením dohromady 2-dimenzionálnej vrstiev materiálu, layer-by-vrstvou, kým 3D súčasťou je kompletný.
3D tlač bola už viac ako 20 rokov, aký pokrok sa dosiahol v tom čase?
Stroje na predčasnú 3D tlač používali výlučne na výrobu modelov Rapid Prototyping (RP), ktoré sa používali pri vývoji produktu. Tieto rané RP modely mali veľmi obmedzenú silu a často sa deformovali alebo degradujú v priebehu týždňov alebo dokonca dní výroby. Ale vzhľadom na to, že boli použité len na posúdenie tvaru alebo formy výrobku, bolo to vtedy prijateľné.
Vzhľadom na to, že technológia dozrela, rozšírila sa ponuka dostupných materiálov a tým sa zlepšili mechanické vlastnosti a dlhovekosť. Teraz môžeme vyrábať diely v kovoch, ako je titán alebo zlato, polyméry ako ABS, nylon a polykarbonát alebo keramika, ako je hliník alebo zirkón.
Súčasne sa technológie stávajú väčšími a rýchlejšími, čím sa stávajú produktívnejšími a hospodárnejšími z hľadiska objemovej výroby. To je spojka o zvýšenie produktivity so zvýšenou vhodnosti materiálu, ktorý je hnacou silou technológie do hlavných výrobných prúd aplikáciami v oblastiach, ako je ortopedických implantátov, zubné čiapky a koruny, audiofóny, puzdrá mobilných telefónov, protetických končatín krytov a produktov pre domáce interiéru.
Ako sa používa 3D tlačová technológia v priemysle interiérov?
Zaujímavé je, že domáce interiéry boli jednou z prvých aplikácií, kde sa 3D tlač skutočne používala na výrobu výrobkov, a nie jednoducho prototypov. Okolo prelome tisícročí niektorí mladí kreatívne návrhári, ktorí boli vystavení RP technológií na univerzite, začal o založení firmy predávajú 3D tlačených interiérové výrobky, od žiaroviek kovania a ovocné misy, až po nábytok a umenia.
Pravdepodobne najvplyvnejší bol Janne Kyttanen na slobode stvorenia. Janne pochopil silu 3D tlače z hľadiska podnikateľského prístupu. Bol schopný založiť spoločnosť, ktorá predávala geometricky komplexné výrobky, ktoré boli predtým nemysliteľné, bez potreby akýchkoľvek kapitálových investícií do nástrojov. Prostredníctvom internetu dokázal predávať výrobky takmer predtým, ako boli dokonca vyrobené, čím získali malé šarže vyrobené na požiadanie tretích spoločností, ktoré investovali do technológie 3D tlače do servisu priemyslu RP.
Ďalšie spoločnosti ako Materialise MGX čoskoro začali zhromažďovať 3D tlačené interiérové výrobky od viacerých dizajnérov a uvádzali ich na trh prostredníctvom tradičných interiérových predajcov. Ostatné návrhári 3D tlač produktov, ako je Lionel dekan na budúcich Továrne spolupracuje s výrobcami existujúce interiéry, ako je Kundalini osvetlenie v Taliansku, používať svoje kanály priniesť 3D tlačených produktov na trh.
A ako to používajú architekti?
V súčasnej dobe je 3D tlač stále veľmi rýchlym prototypovým nástrojom pre architektov. Vzhľadom na to, že stále viac a viac architektov prešlo od softvéru 2D Computer Assisted Design (CAD) k 3D CAD softvéru, dokázali využiť spojenie medzi 3D CAD a 3D tlačou. Architekti teraz pravidelne vytvárajú veľmi podrobné modely budov, interiérov, 3D plánov a dokonca aj celopodnikové plány na prestavby, ktoré umožňujú prepojenie 3D tlače s topologickým skenovaním a satelitnými dátami. Dokonca je možné extrahovať údaje z konkrétnej geografickej oblasti z aplikácie Google Earth a 3D tlačiť to ako pomôcku pre hlavné plánovanie.
Teraz vidíme, že niektoré spoločnosti vyvíjajú 3D technológiu špeciálne pre stavebný priemysel, ako napríklad D-Shape.D-tvar vyvinul rozsiahly 3D tlačový systém, ktorý využíva regenerovaný mramorový prášok alebo piesok, ktorý sa konsoliduje pretláčaním spojiva do materiálu. D-Shape teraz vyrába relatívne veľké architektonické produkty (približne 5 metrov vysoký), ako sú altány, kiosky, lavičky na park a nábytok. Iné výskumné skupiny sa pozerajú na škálovanie 3D tlače na výrobu celých budov, ale myslím si, že to môže byť desaťročné alebo dve od skutočnosti, ak vôbec.
Do akej miery sú trendy na trhu a očakávania spotrebiteľov v tlači 3D tlače?
V súčasnosti je v okolí 3DP určite veľký záujem a humbuk. Na jednej strane je to dobrá vec. Na druhej strane však musíme dbať na to, aby sme neprekročili možnosti tejto technológie. Táto technológia bola veľmi dobrá na to, aby reagovala na niektoré trendy na trhu, ako je napríklad trh pre štylistické a individuálne kryty mobilných telefónov. Táto technológia tiež reagovala na nárast online herného počítača a sociálnych sietí, ktoré umožňujú realizáciu hier a avatarov online hier v konkrétnych, ale personalizovaných produktoch.
Existujú však ešte obmedzenia z hľadiska procesných hospodárskych a materiálnych možností. Očakáva sa, že jeden denný 3D tlač bude schopný vytlačiť takmer čokoľvek, dokonca aj v domácnosti, z hrncov a panvíc, až po rozbité časti práčok, sprchy alebo diaľkový ovládač televízora. Skutočnosť je, že sme roky od takýchto systémov. Máme však relatívne základné systémy zamerané na spotrebiteľský trh, ktoré sú vhodné na výrobu základných hračiek, hier a kuriozít.
Aký vplyv má 3D tlač na dizajnové a výrobné procesy?
Jedným z najdôležitejších aspektov 3D tlače je schopnosť vyrábať zložité geometrie s malým alebo žiadnym nákladovým postihom. V skutočnosti sa 3D tlač často používa na výrobu výrobkov, ktoré nie je možné vyrobiť pomocou tradičných procesov, ako je vstrekovanie plastov. Návrhári využívajú túto geometrickú flexibilitu tým, že umožňujú väčšiu a vyššiu úroveň diferenciácie produktov. Nakoniec žiadny produkt 3DP niekedy musí byť rovnaký.
Jednorazová výrobná dávka je taktiež nepochybným vodičom výrobnej komunity. V minulosti bola ekonomika vždy založená na výrobe dostatočných súčastí na pokrytie nákladov na fixné aktíva, ako sú nástroje na formovanie. Ale akonáhle odoberiete potrebu nástrojov na formovanie, ekonomický model sa dramaticky zmení.
Proces 3D tlače prináša určité reálne výhody, čo sa týka dodávateľského reťazca. Môžete vysvetliť tieto výhody?
3D tlač nie je len rušivou technológiou, ktorá sa používa ako náhrada formovania, odlievania alebo obrábania, je to technológia umožňujúca spoločnostiam rozmýšľať o svojich dodávateľských reťazcoch a čo je dôležitejšie o hodnotovom reťazci a interakcii so zákazníkmi v rámci ich podnikania. Existuje skutočne šesť hlavných výhod v rámci tohto hodnotového reťazca, ktoré vyplývajú z implementácie 3D tlače.
- Digitálna a bezproblémová výroba - umožňuje zvýšenie úrovne rozptylu výrobkov a menšej hospodárskej dávkovej produkcie na podporu špecifických geografických, demografických alebo sociálnych trendov
- Využívanie konštrukčných slobôd - umožnenie výroby výrobkov s rastúcou úrovňou geometrickej zložitosti, s malým alebo žiadnym nákladovým postihom
- Umožnenie personalizácie produktu - spájanie produkcie s nízkym objemom vo veľkosti šarží jednej s komplexnou geometriou na realizáciu individuálnych produktov
- Ponúkanie nových skúseností v maloobchode - zapojenie spotrebiteľa do skúseností s dizajnom produktu prostredníctvom prístupu online alebo v obchode k intuitívnym softvérovým nástrojom alebo 3D skenovaniu
- Riešenie rozvíjajúcich sa trhov - spojenie personalizácie produktov s dostupnosťou maloobchodu pre starnúcu a meniacu sa populáciu
- Ekologizácia dodávateľského reťazca - obmedzenie skladového hospodárstva, zmierňovanie odpadov z obalov, zníženie logistiky a zníženie výroby CO2
V skutočnosti môže 3D tlač úplne zmeniť orientáciu dodávateľského reťazca, pretože spotrebiteľa zadáva na zadnom aj prednom konci reťaze. Spotrebitelia sa môžu zapájať do počiatočného dizajnu výrobku, alebo môžu objednávať na požiadanie, pričom produkty sa robia po výmene platby. 3D tlač môže umožniť jednak agilný reakčný dodávateľský reťazec, ale aj ten, ktorý je štíhly - nazývame to legálnou výrobou.
Aké sú materiálne obmedzenia 3D tlače a aký pokrok sa dosiahol na prekonanie týchto obmedzení?
Ako sme už povedali, stále máme materiálne obmedzenia. Niektoré sú fyzické, niektoré sú hospodárske, niektoré sú estetické a niektoré sú životné prostredie. Procesy 3D tlače sa stále snažia dosiahnuť mechanické vlastnosti lisovaných plastov alebo kovových častí obrábaných z pevných častí. V laboratóriách a univerzitách na celom svete sa však pracuje veľa práce na rozšírení sortimentu materiálov a na zlepšenie toho, čo už máme.
Vidíme tiež, že vstupujú do dodávateľského reťazca materiálov viac firiem, čo znižuje náklady na suroviny, čo samozrejme ovplyvňuje ekonomiku konečných vyrobených dielov. Tiež vidíme lepšiu definíciu farieb a transparentnosť, zlepšenie estetiky častí spolu s udržateľnejšími materiálmi, ako sú napríklad zelené polyméry ako Nylon 11 a PLA odvodené od rastlín skôr ako z ropy. Máme ešte dlhú cestu, ale ideme rýchlo a ideme správnym smerom.
Aké sú hlavné úskalia na to, aby sa 3D tlač stala bežnou technológiou?
Ako sme uviedli, materiály sú problémom, ale to môže byť do určitej miery zmiernené prostredníctvom návrhu produktu.Ekonomika je tiež problémom, pretože výrobné 3D tlačiarenské stroje a materiály sú pomerne drahé a relatívne pomalé, čo robí z nich vyrábané diely viac nákladné ako tie, ktoré vyrábajú masové výrobné techniky. Keďže však klesajú ceny materiálu a zvyšuje sa produktivita, ekonomika 3D tlače sa stane prijateľnejšou.
Druhým hlavným obmedzením sú vedomosti. Mnoho spoločností jednoducho nechápe, ako používať 3D tlač alebo kde ju umiestniť do svojho hodnotového reťazca. Ich súčasný výrobný dodávateľský reťazec sa cíti zraniteľne, ich výrobcovia produktov úplne nerozumejú tomu, ako využiť geometrické výhody a ich marketingové funkcie sa snažia pochopiť, ako integrovať 3D tlač do hodnotového reťazca zákazníkov. Myslím, že to je miesto, kde prichádzame ako poradenstvo, ktoré pomáha firmám porozumieť týmto otázkam, hodnotiť technológie, rozvinúť obchodný prípad a zaviesť do toku hodnôt.
S príchodom nízkorozpočtových prenosných stolových 3D tlačových strojov sa hovorilo, že ich budeme mať čoskoro v našich domovoch. Ako je pravdepodobné, že tento scenár?
V mojom dome mám dva 3D tlačiarenské stroje a moje deti ich milujú. Ale znova potom má pohrebkár pravdepodobne v garáži podivnú rakvu dvoch. Záujem o domácu 3D tlač je v posledných rokoch fenomenálny, rovnako ako rast v spoločnostiach, ktoré robia stroje na servis trhu. Naposledy sme spočítavali, že sme našli viac ako 40 spoločností po celom svete, ktorí vyrábali domáce tlačiarne s nízkou spotrebou. Väčšina z nich je založená na rovnakom otvorenom prevedení vytláčania roztaveného polyméru cez dýzu, ale niektoré používajú iné prístupy. V minulom roku sa predalo približne 15 000 domácich tlačiarní. Očakávame, že tento počet bude tento rok bližší k 60 000 (možno viac). Takže nie každý domov - práve ešte.
V súčasnosti väčšina domácich strojov používajú ľudia, ktorí majú záujem o technológiu alebo majú záujem o dizajn produktov. Vidíme, že stále viac a viac ľudí kupuje, aby podporili svoje koníčky, či už ide o výrobu dielov s diaľkovým ovládaním alebo o vytvorenie vlastných rybárskych návnad. Sú to skvelé z hľadiska vzdelávania - vezmite si 3D tlačiarne, niektoré konzumné farbivá, ocot a bikarbonát sódy a máte vôbec to najlepšie "triede víťazné" sopky.
Aké rady by ste poskytli podnikateľom, ktorí chcú preskúmať 3D tlač ako potenciálnu obchodnú investíciu?
Potrebujete poznať svoj trh, poznať svojich zákazníkov a poznať svoje zručnosti. V rámci dodávateľského reťazca existuje veľa príležitostí od návrhu 3D tlačených produktov, maloobchodných predajov na internete alebo na hlavnej ulici, vývoja softvérových rozhraní umožňujúcich iným, aby sa zapojili do procesu návrhu, formulovania nových materiálov alebo pre tých, ktorí majú hlbšie vrecká,, Pre spoločnosti je kľúčom pochopiť skúsenosti zákazníkov a hodnotu technológie. Pre niektoré spoločnosti je 3D tlač tichým faktorom, ktorý uľahčuje životy firiem. Pre ostatných, 3D tlač je "hák", dôvod, prečo existuje produkt, diferenciátor. Keď firmy pochopia, ako môže 3D tlač pridať hodnotu, potom potrebujú pochopiť, ako ju používať a kedy ju používať, ale to je ďalší príbeh.
Freshome by chcel poďakovať Dr Phil Reevesovi za jeho odborné poznatky do sveta 3D tlače. Všetky obrázky uvedené v tomto článku sú zdvorilosti slobody stvorenia
