Nekateri opazovalci so ga pozdravili kot "industrijsko revolucijo za digitalno dobo", hitra proizvodnja že nekaj časa spreminja obraz industrije. Mnogi verjamejo, da je tehnologija 3D tiskanja demokratiziranje oblikovanja in proizvodnje, zaradi česar je dostopnejša in manj odvisna od ekonomije obsega. Tradicionalne proizvodne metode pogosto prihajajo s prevelikimi stroški orodij, kar pomeni, da so manjše družbe in posamezniki pogosto cenovno na trgu, ko gre za razvoj izdelkov. Tiskanje 3D je bilo čestit kot izmenjevalnik iger, čeprav je podjetjem omogočilo, da naredijo napredek v proizvodnji, ki je bil prej neznan.

Tukaj v Freshomeu nas zanimajo proces 3D tiskanja in želeli smo izvedeti več o tej moteči tehnologiji, ki je revolucionirala predelovalno industrijo. Na srečo je bil na tem področju odgovoren strokovnjak, ki je odgovoril na nekaj naših vprašanj. Dr. Phil Reeves je generalni direktor in glavni svetovalec pri svetovalni družbi Econolyst Ltd, svetovalni svetovalni in raziskovalni družbi, ki temelji na dodatkih v Združenem kraljestvu in sodeluje s široko paleto strank po vsej Evropi, Severni Ameriki, na Bližnjem vzhodu, Afrika. Dr. Reeves svetuje dobaviteljem proizvodnih sistemov o prihodnji strategiji poslovanja in tehnologije ter uporabnikom tehnologije o poslovnih ugodnostih sprejetja AM.

Kaj točno je 3D tiskanje?

3D tiskanje je izraz, ki se uporablja za opis različnih tehnologij, ki proizvajajo otipljive izdelke iz tridimenzionalnih računalniških podatkov. Tehnologijo v industriji pogosto imenujemo "aditivna proizvodnja", saj pristop deluje tako, da povezuje dvodimenzionalne sloje materiala, sloj-po-sloju, dokler 3D-del ni dokončan.

3D tiskanje je že več kot 20 let, kakšen napredek je bil dosežen v tem času?

Ročni 3D tiskarski stroji so bili uporabljeni izključno za izdelavo modelov hitre izdelave prototipov (RP), ki so bili uporabljeni med razvojem izdelka. Ti zgodnji modeli RP so bili zelo omejeni in so se v nekaj tednih ali celo dneve izdelave pogosto deformirali ali razgradili. Toda, glede na to, da so jih uporabljali samo za oceno oblike ali oblike izdelka, je bilo takrat sprejemljivo.

Ker je tehnologija zorela, se je obseg materialov, ki so nam na voljo, povečal in s tem prišlo do izboljšav v mehanskih lastnostih in dolgoživosti. Zdaj lahko izdelujemo dele v kovin, kot so titan ali zlato, polimeri, kot so ABS, najlon in polikarbonat ali keramika, kot so aluminij ali cirkonij.

Hkrati so tehnologije postale vse večje in hitrejše, zaradi česar so produktivnejši in bolj gospodarni glede obsega proizvodnje. Je sklopka za povečano produktivnost s povečano primernostjo materiala, ki tehnologijo usmerja v aplikacije za proizvodnjo glavnih tokov na področjih, kot so ortopedski vsadki, zobni pokrovi in ​​kroni, slušni pripomočki, ohišja za mobilne telefone, pokrove protetičnih okončin in notranji notranji izdelki.

Kako se 3D tiskarska tehnologija uporablja v interier industriji?

Zanimivo je, da je notranja notranja oprema ena od prvih aplikacij, kjer je 3D Printing resnično uporabljal za izdelavo izdelkov, ne le za prototipe. Ob prelomu tisočletja so nekateri mladi kreativni oblikovalci, ki so bili izpostavljeni tehnologiji RP na univerzi, začeli ustanavljati podjetja, ki prodajajo 3D tiskane notranje izdelke, od svetilk in sadnih skled, do pohištva in umetnosti.

Verjetno najbolj vplivna je bila Janne Kyttanen na svobodi stvaranja. Janne je razumela moč 3D tiskanja v smislu poslovnega omogočanja. Ugotovil je podjetje, ki je prodajalo geometrično zapletene izdelke, ki so bili prej nepredstavljivi, ne da bi potrebovali kakršno koli vnaprejšnjo kapitalsko naložbo v orodje. S pomočjo interneta je lahko prodajal izdelke skoraj preden so bili proizvedeni, pri čemer so pridobili majhne serije, proizvedene na zahtevo tretjih podjetij, ki so vlagali v tehnologijo 3D tiskanja, da bi servisirali industrijo RP.

Druga podjetja, kot je Materialize MGX, so kmalu začela združevati 3D tiskane notranje izdelke iz različnih oblikovalnikov in jih tržiti prek bolj tradicionalnih trgovcev na drobno. Drugi oblikovalci 3D tiskarskih izdelkov, kot je Lionel Dean v tovarnah prihodnosti, so sodelovali z obstoječimi proizvajalci notranjih prostorov, kot so razsvetljava Kundalini v Italiji, s pomočjo njihovih kanalov za trženje 3D tiskanih izdelkov.

In kako jo uporabljajo arhitekti?

Trenutno je 3D tiskanje še vedno zelo hitro prototipno orodje za arhitekte. Ker se vedno več arhitektov preusmerilo iz programske opreme 2D Computer Aided Design (CAD) v programsko opremo 3D CAD, so lahko izkoristili povezavo med 3D CAD in 3D tiskanjem. Arhitekti zdaj redno proizvajajo zelo podrobne modele stavb, notranjosti, 3D-načrtov mesta in celo celotne glavne načrte za sanacije, ki jih omogoča povezovanje 3D tiskanja s topološkim skeniranjem in satelitskimi podatki. Celo podatke iz posameznih geografskih območij je mogoče izločiti iz programa Google Zemlja, 3D pa ga lahko natisnete kot pomoč pri glavnem načrtovanju.

Zdaj vidimo, da nekatera podjetja razvijajo 3D tehnologijo posebej za gradbeno industrijo, kot je D-Shape.D-oblika je razvila obsežen 3D tiskarski sistem, ki uporablja predelan marmor v prahu ali pesek, ki se konsolidira s curkom veziva v material. D-Shape zdaj proizvaja sorazmerno velik (približno 5 m visok) arhitekturnih izdelkov, kot so gazebosi, kioski, klopi za park in pohištvo. Druge raziskovalne skupine si prizadevajo za nadaljnje 3D-tiskanje za proizvodnjo celih zgradb, vendar mislim, da je to morda desetletje ali dve, če sploh ne gre za resničnost.

V kolikšni meri tržni trendi in pričakovanja potrošnikov vodijo 3D tiskanje?

Obstaja gotovo veliko zanimanja in hype okoli 3DP v tem trenutku. Na eni strani je to dobra stvar. Po drugi strani pa moramo biti previdni, da ne presežemo zmožnosti tehnologije. Tehnologija je bila zelo dobra pri odzivanju na nekatere tržne trende, kot je trg za bolj slogovne in individualne pokrove mobilnih telefonov. Tehnologija se je odzvala tudi na rast spletnih računalniških iger in družabnih omrežij, ki omogočajo, da se znaki in avatarji spletnih iger uresničujejo v oprijemljivih, vendar prilagojenih izdelkih.

Ampak, še vedno obstajajo omejitve glede procesnih gospodarskih in materialnih zmožnosti. Obstaja pričakovanje, da bo enodnevni tisk v tridesetih letih lahko tiskal skoraj vse, tudi doma, od loncev in posod, do lomljenih delov pralnih strojev, tušev ali daljinskega TV-sprejemnika. Resničnost je, da smo od teh sistemov oddaljeni let. Toda že imamo relativno osnovne sisteme, namenjene potrošniškemu trgu, ki so primerni za izdelavo osnovnih igrač, iger in kurije.

Kakšen je učinek 3D tiskanja na oblikovalske in proizvodne procese?

Eden od najpomembnejših vidikov 3D tiskanja je sposobnost izdelave kompleksnih geometrij z malo, če ni stroškovne kazni. Dejansko se 3D tiskanje pogosto uporablja za izdelavo izdelkov, ki jih ni mogoče proizvajati s tradicionalnimi postopki, kot je brizganje plastike. Oblikovalci izkoriščajo to geometrijsko fleksibilnost, saj omogočajo večjo in večjo stopnjo diferenciacije izdelkov. Na koncu ni nobenega izdelka 3DP kdaj treba enako.

Ta serijska proizvodnja serije je tudi prepričljiva gonilna sila proizvodni skupnosti. V preteklosti je ekonomija proizvodnje vedno temeljila na izdelavi zadostnih komponent, ki pokrivajo stroške osnovnih sredstev, kot so kalupna orodja. Toda, ko enkrat vzamete potrebo po orodjih, se gospodarski model dramatično spreminja.

Proces 3D-tiska prinaša nekaj dejanskih koristi, kar zadeva dobavno verigo. Ali lahko pojasnite te koristi?

3D tiskanje ni le moteča tehnologija, ki se uporablja za zamenjavo oblikovanja, litja ali strojne obdelave, temveč omogoča tehnologijo, ki omogoča podjetjem, da drugače razmišljajo o svojih dobavnih verigah in še pomembneje vrednostni verigi ter interakciji s strankami v svojem poslu. V tej vrednostni verigi je dejansko šest glavnih prednosti, ki izhajajo iz izvedbe 3D tiskanja.

• Digitalna proizvodnja in proizvodnja brez orodja - omogočanje večje ravni variance izdelka in manjše gospodarske serijske proizvodnje za podporo specifičnih geografskih, demografskih ali socialnih trendov
• Izkoriščanje oblikovalskih svoboščin - omogočanje produkcije izdelkov z naraščajočimi nivoji geometrijske kompleksnosti, z malo, če ni stroškovne kazni
• Omogočanje prilagajanja izdelka - povezovanje proizvodnje majhne količine v velikosti serij ene s kompleksno geometrijo za realizacijo posameznih izdelkov
• Ponudba novih izkušenj na področju maloprodaje - vključevanje potrošnikov v izkušnjo oblikovanja izdelka prek spletnega ali v trgovini dostop do intuitivnih programskih orodij ali 3D skeniranja
• Obravnavanje nastajajočih trgov - povezovanje personalizacije izdelkov z maloprodajno dostopnostjo staranja in spreminjanja prebivalstva
• Ožiganje oskrbne verige - zmanjšanje zalog, zmanjševanje odpadne embalaže, zmanjšanje logistike in zmanjšanje proizvodnje CO2

Dejansko lahko 3D tiskanje popolnoma preusmeri dobavno verigo, saj potrošnika postavlja tako na hrbtni kot na sprednji del verige. Potrošniki se lahko vključijo v začetno obliko izdelka ali naročijo na zahtevo, pri čemer se izdelki opravijo po zamenjavi plačila. 3D-tiskanje lahko omogoči tako agilno odzivno dobavno verigo, pa tudi tisto, ki je vitka - to imenujemo legilna proizvodnja.

Kakšne so materialne omejitve 3D-tiska in kakšen napredek je dosežen za premagovanje teh omejitev?

Kot smo rekli, še vedno imamo materialne omejitve. Nekateri so fizični, nekateri so gospodarski, nekateri estetski in nekateri so okoljski. 3D-procesi tiskanja se še vedno borijo za doseganje mehanskih lastnosti oblikovane plastike ali kovinskih delov, ki so obdelani iz trdne snovi. Toda v laboratorijih in univerzah po vsem svetu se veliko dela, da bi razširili paleto materialov in izboljšali, kar imamo že.

Prav tako vidimo, da več podjetij vstopa v dobavno verigo materialov, kar zmanjšuje stroške surovin, kar seveda vpliva na ekonomiko končnih delov. Vidimo tudi boljšo barvno opredelitev in preglednost, izboljšanje estetike delov, skupaj z bolj trajnostnimi materiali, kot so zeleni polimeri, kot so Nylon 11 in PLA, pridobljeni iz rastlin, namesto nafte. Imamo še veliko pot, vendar se hitro premikamo in premikamo v pravo smer.

Katere so glavne težave pri 3D tiskanju, ki postajajo glavna tehnologija?

Kot smo rekli, so materiali problem, vendar to lahko nekoliko omilimo z oblikovanjem izdelka.Ekonomija je tudi vprašanje, saj so 3D tiskarski stroji in materiali relativno dragi in relativno počasi, zaradi česar so deli, ki jih proizvedejo, videti dražji od tistih, ki jih proizvajajo tehnike množične proizvodnje. Vendar pa se cene materiala znižujejo in produktivnost povečuje, zato je ekonomika 3D tiskanja bolj sprejemljiva.

Druga glavna omejitev je znanje. Mnoga podjetja preprosto ne razumejo, kako uporabljati 3D tiskanje ali kje jih postaviti v svojo vrednostno verigo. Njihova trenutna proizvodna dobavna veriga se počuti ranljivo, njihovi oblikovalci izdelkov ne razumejo popolnoma izkoristiti geometrijskih prednosti in njihove tržne funkcije se zavedajo, kako bi integrirali 3D tiskanje v vrednostno verigo kupcev. Mislim, da smo tu kot svetovanje, ki podjetjem pomaga razumeti ta vprašanja, oceniti tehnologije, razviti poslovni primer in jih uporabiti v tok vrednosti.

S prihodom poceni prenosnih namiznih 3D tiskarskih strojev smo se pogovarjali, da jih bomo kmalu imeli v naših domovih. Kako verjetno je ta scenarij?

V moji hiši imam dva 3D tiskarska stroja in moja otroka jih ljubi. Ampak potem spet verjamem, da ima grofica v garaži verjetno dva čudna krsta. Resno je zanimanje za dom 3D tiskanje bilo fenomenalno v zadnjih nekaj letih, kot je rast podjetij, ki izdelujejo stroje za servisiranje trga. Zadnjič, ko smo šteli, smo našli več kot 40 podjetij po vsem svetu, ki proizvajajo potrošniške tiskalnike na domu, doma. Večina temelji na isti odprtokodni zasnovi iztiskovalnega staljenega polimera skozi šobo, nekateri pa uporabljajo druge pristope. Lani je bilo prodanih okoli 15.000 domačih tiskalnikov. Pričakujemo, da bo ta številka letos bliža 60.000 (morda še več). Torej ne vsak dom - samo še.

Trenutno večina domačih strojev uporablja ljudje, ki se zanimajo za tehnologijo ali zanima oblikovanje izdelka. Vidimo vedno več ljudi, ki kupujejo takrat, da bi podprli svoje hobije, ne glede na to, ali delajo daljinsko nadzorovane zrakoplove ali celo izdelujejo prilagojene ribolovne vabe. So odlični iz izobraževalnega vidika - vzemite 3D-tiskalnik, nekaj barvil, ki vsebujejo koščeno hrano, kis in soda bikarbonata, in kdaj imate najboljši projekt, ki je zmagal na projektu vulkana.

Kakšen nasvet bi vam dali podjetnikom, ki želijo raziskati 3D tiskanje kot potencialne poslovne naložbe?

Morate poznati svoj trg, poznati svoje stranke in poznati svoje spretnosti. V dobavni verigi obstaja veliko priložnosti pri oblikovanju 3D tiskanih izdelkov, maloprodaji na spletu ali na visoki ulici, razvijanju programskih vmesnikov, ki omogočajo drugim, da se vključijo v proces oblikovanja, oblikujejo nove materiale ali tiste z globljimi žepi, . Za podjetja je ključnega pomena razumeti izkušnje kupcev in vrednost tehnologije. Pri nekaterih podjetjih je 3D tiskanje tiho orodje, ki olajša življenje podjetij. Pri drugih je 3D tiskanje "kljuka", razlog, da izdelek obstaja, diferencial. Ko podjetja razumejo, kako lahko 3D-tiskanje dodaja vrednost, potem morajo razumeti, kako jo uporabljati in kdaj jo uporabiti, toda to je druga zgodba.

Freshome bi se rad zahvalil dr. Phil Reevesu za svoje strokovne vpoglede v svet 3D tiskanja. Vse slike v tem članku so podprte s svobodo ustvarjanja