Kako je 3D tiskanje revolucioniralo osnovne proizvodne proceseInovativna tehnologija v službi oblikovalcev

Danes obiskovalcem spletne strani Muzeja oblikovanja predstavljamo izjemno tehnologijo… Zainteresirani? Potem je ta članek za vas! Po mnenju nekaterih opazovalcev je direktor in svetovalec podjetja s sedežem v Združenem kraljestvu.

To raziskovalno in razvojno podjetje svetuje in 3D-tiska ter sodeluje s številnimi strankami v Evropi, Severni Ameriki, na Bližnjem vzhodu, Daljnem vzhodu in v Afriki. Phil Reeves nam je predstavil tehnološko strategijo in poslovne prednosti novega izdelka. Kaj je 3D tiskanje?

3D tiskanje je izraz, ki se uporablja za številne nove izume, ki iz tridimenzionalnih računalniških podatkov ustvarijo otipljiv izdelek. Tehnologija se pogosto uporablja v industriji. Postopek se izvaja z lepljenjem dvodimenzionalnih slojev materiala, plast za plastjo, dokler ni celotna masa končana. O tem se govori že več kot 20 let, a kakšen napredek je bil dosežen v tem času?

Prvi stroji za 3D tiskanje so se uporabljali izključno za izdelavo modelov za hitro izdelavo prototipov (RP), ki so se uporabljali pri razvoju izdelkov. Ti prvi izdelki so bili slabe kakovosti in so se pogosto deformirali ali pokvarili v nekaj tednih ali celo dneh po proizvodnji.

Ker pa so jih uporabljali le za oceno oblike ali videza, je bilo to takrat sprejemljivo. Z razvojem tehnologije in povečanjem obsega materialov, ki so nam na voljo, so se izboljšale tudi mehanske lastnosti in vzdržljivost.

Deli so zdaj lahko izdelani iz kovin, kot sta titan ali zlato, polimerov, kot so ABS, najlon in polikarbonat, ali keramike. Hkrati je tehnologija postala večja in hitrejša, zaradi česar je bolj produktivna in varčnejša glede obsega proizvodnje. Ta povezava pomeni večjo produktivnost ob večji razpoložljivosti materiala.

Gonilna sila tega izuma je bila glavna proizvodnja in se uporablja na področjih, kot so ortopedski vsadki, zobne proteze in krone, slušni aparati, ohišja mobilnih telefonov in dodatki za notranjo opremo doma. Presenečeni boste? Zanimivo je, da je bilo notranje oblikovanje eno od prvih področij, kjer je bilo 3D tiskanje dejansko uporabljeno za izdelavo izvirnih predmetov.

Na prelomu tisočletja je nekaj mladih ustvarjalnih oblikovalcev, ki jih je na univerzi očarala tehnologija RP, začelo ustanavljati podjetja za prodajo 3D izdelanih notranjih dodatkov, od svetilk in okrasnih krogel do pohištva.

Janne Kitanen je verjetno najbolj vplival na ta proces. S poslovnega vidika je razumel moč sodobnega načina tiskanja in uspel ustvariti podjetje, ki je prodajalo geometrijsko zapletene izdelke, ki si jih prej ni bilo mogoče predstavljati brez velikih naložb v opremo za njihovo izdelavo.

Janne jih je prek interneta lahko prodal, še preden so bili izdelani. Pojavile so se majhne serije, ki jih na zahtevo izdelujejo podjetja tretjih oseb, ki vlagajo v tehnologijo 3D tiskanja.

Druga podjetja, kot je Materialise MGX, so kmalu začela zbirati 3D notranje dele različnih oblikovalcev in jih prodajati prek bolj tradicionalnih trgovcev na drobno. Drugi sodobni oblikovalci tiskovin, kot je Lionel Dean, so se povezali z obstoječimi proizvajalci notranjosti v Italiji in te kanale uporabili za trženje 3D tiskanih izdelkov.

Zanima nas, kako novo tehnologijo uporabljajo arhitekti?

3D tiskanje je zdaj zelo hitro orodje za izdelavo prototipov za arhitekte. Vedno več strokovnjakov, ki so prešli z 2D CAD sistema na 3D CAD programsko opremo, z veseljem uporablja povezavo med programsko opremo in 3D tiskanjem.

Arhitekti zdaj rutinsko izdelujejo zelo podrobne modele stavb, notranjosti, lokacij in celo celotnih urbanističnih načrtov, kar je mogoče z združitvijo nove tehnologije s topološkimi podatki in podatki satelitskega skeniranja. V programu Google Earth je mogoče celo pridobiti informacije o določenem geografskem območju in ga natisniti v 3D tehniki.

Nekatera podjetja zdaj razvijajo inovacije posebej za gradbeno industrijo in ta sodobni sistem uporabljajo v velikem obsegu. Uporablja se rekonstituiran marmorni prah ali pesek, ki pritrdi material za lepljenje s curkom.

Oglejte si podobno zasnovo: Klekljana lahkotnost bivanja: izvirne svetilke za romantične večerje z lastnimi rokami

Možno je izdelati razmeroma velike arhitekturne objekte (visoke približno 5 metrov), kot so pergole, kioski, klopi in pohištvo. Druge raziskovalne skupine se ukvarjajo s 3D tiskanjem za izdelavo celotnih stavb, vendar je to še desetletje ali dve oddaljeno od realnosti, če sploh.

Takšna inovacija trenutno zagotovo vzbuja veliko zanimanja in navdušenja. Po eni strani je to dobro. Po drugi strani pa moramo biti previdni, da ne precenimo možnosti te tehnologije.

Ta inovacija je bila zelo dober odziv na nekatere tržne trende, kot so bolj elegantne in prilagojene plošče mobilnih telefonov. Tehnologija se je odzvala tudi na razmah spletnih iger in družabnih medijev, saj omogoča, da se protagonisti in avatarji uresničijo v resnične, a personalizirane izdelke.

Še vedno pa obstajajo precejšnje omejitve glede postopka, ekonomike in zmogljivosti materiala. Upamo, da bo nekega dne s 3D tiskanjem mogoče izdelati kar koli, tudi doma – od loncev in ponvic do prhe ali daljinskega upravljalnika televizorja. Pravzaprav nismo daleč od takšnih sistemov. Na potrošniškem trgu že obstajajo proizvajalci, ki izdelujejo igrače in igre z uporabo te tehnologije.

Eden od najpomembnejših vidikov 3D-tiskanja je zmožnost reprodukcije zapletenih geometrij brez stroškov. Ta metoda se pogosto uporablja za izdelavo izdelkov, ki jih ni mogoče izdelati s tradicionalnimi postopki, kot je brizganje plastike. Oblikovalci izkoriščajo to geometrijsko prilagodljivost in tako omogočajo, da se pojavlja vedno več kakovosti.

3D tiskanje ni le revolucionarna tehnologija, ki bi nadomestila litje ali strojno obdelavo. Gre za preboj, ki podjetjem omogoča, da drugače razmišljajo o svojih dobavnih verigah in, kar je še pomembneje, o interakciji s strankami znotraj podjetja.

Tukaj je šest ključnih prednosti:

• Digitalna izdelava brez orodij pomeni večjo razpršenost izdelkov in nižje stroške serijske proizvodnje za podporo posebnih geografskih, demografskih in družbenih vidikov.

• Svoboda oblikovanja pomeni nove možnosti za izdelavo raznolikih izdelkov z vedno višjo stopnjo geometrijske kompleksnosti pri nizkih stroških.

• Vključitev izdelka za personalizacijo – priložnost za izvedbo posebnih modelov s kompleksnimi strukturami.

• Nova maloprodajna izkušnja – pritegnitev potrošnika z ustvarjanjem lastnega oblikovalskega izdelka na spletu ali v trgovini z dostopom do intuitivnih 3D orodij in skeniranja.

• Uresničevanje novih potreb trgov. Izdelek se popolnoma ujema s potrebami vseh skupin prebivalstva.

• Kratke dobavne verige – ni potrebe po zalogah, embalaži, logistiki in jasno zmanjšanje proizvodnje CO2.

V bistvu lahko 3D tiskanje popolnoma preusmeri celotno prodajno verigo, tako da se potrošnik od končnega do glavnega člena. Ljudje lahko sodelujejo pri oblikovanju izvirnega izdelka ali naročijo katerikoli kos na zahtevo.

Ali je pri 3D tiskanju vse tako gladko?

Kot smo že povedali, imamo še vedno bistvene omejitve. Nekatere od njih so fizične, druge ekonomske, obstajajo pa tudi estetske in nedvomno okoljske.

Najpogosteje so omejitve posledica mehanskih lastnosti oblikovane plastike ali kovinskih delov iz preveč trdih zlitin. V laboratorijih in na univerzah po vsem svetu pa poteka veliko dela, da bi razširili paleto materialov in izboljšali tiste, ki jih že imamo.

Število podjetij v dobavni verigi surovin se povečuje, kar vodi k zmanjšanju stroškov, to pa seveda vpliva na ekonomičnost proizvodnje. Zaradi polimerov, kot sta zeleni najlon 11 in PLA, pridobljenih iz rastlin, je izboljšana tudi estetika delov in prijaznost do okolja. Pred nami je še dolga pot, vendar znanost napreduje hitro in v pravo smer.

Kaj je glavna ovira za 3D tiskanje?

Kot smo že povedali, so materiali problem, vendar ga je mogoče do neke mere določiti že pred oblikovanjem izdelka. Izziv predstavlja tudi ekonomska plat, saj je proizvodnja 3D opreme razmeroma draga in precej počasna. Vendar pa se cena znižuje in produktivnost povečuje, tako da je takšno tiskanje vedno bolj sprejemljivo.

Druga velika omejitev je znanje. Veliko podjetij preprosto ne razume, kako uporabljati novo tehnologijo ali izračunavati stroške. Proizvodna dobavna veriga je trenutno ranljiva, saj razvijalci izdelkov ne razumejo v celoti, kako uporabiti geometrijske prednosti pri trženju in kako v verigo vključiti potrebe in zahteve strank. Predvidevamo, da jim bo posvetovanje pomagalo obravnavati ta vprašanja, ceniti tehnologijo.

S prihodom poceni prenosnih namiznih računalnikov bo 3D tiskanje kmalu tudi v naših domovih. Kako verjeten je ta scenarij?

Dr. Phil Reeves pravi: "Doma imam dva 3D tiskalnika in moji otroci ju obožujejo.". Zanimanje za tiskanje na domu je bilo v zadnjih nekaj letih izjemno veliko. Povečala se je tudi rast podjetij, ki opravljajo tržne storitve. Nazadnje smo našteli več kot 40 podjetij po vsem svetu. V letu 2012 je bilo prodanih približno 15.000 domačih tiskalnikov. Pričakujemo, da se bo število letos približalo 60.000 (morda tudi več). Tako bo za vse poskrbljeno.

Vedno več ljudi kupuje novosti, da bi podprli svoj hobi, pa naj gre za daljinsko upravljanje letala ali celo izdelavo ribiške vabe. Kot nalašč za izobraževalne namene – vzemite 3D tiskalnik, barvo za hrano, kis in sodo bikarbono in dobili boste popoln vulkan – projekt za šolsko domačo nalogo.

Za podjetnike, ki želijo raziskati to inovativno tehnologijo kot potencialno naložbeno podjetje, je na voljo nekaj nasvetov.

Poznati morate svoj trg, svoje stranke in svoje spretnosti. V dobavni verigi je veliko priložnosti, od oblikovanja 3D natisnjenih izdelkov do njihove prodaje na spletu ali na ulici, razvoja programskih vmesnikov, da lahko tudi drugi sodelujejo pri ustvarjanju, razvoja novih materialov ali vzpostavitve proizvodnih obratov.

Za podjetja je ključnega pomena razumevanje storitev za stranke in izračun stroškov tehnologije. Za nekatere je to velik izziv. Ko podjetje razume, kako lahko 3D tiskanje doda vrednost, mora razumeti, kako ga uporabiti in kdaj ga uporabiti, vendar je to že druga zgodba.

Dr. Philu Reevesu, direktorju podjetja Econolyst Ltd, se zahvaljujemo za strokovna spoznanja in vpogled v svet 3D tiskanja.

Zanimiva notranjost: Nenavaden stol iz ratana iz kolekcije La Luna za sodobno notranjost, Kenneth Cobonpue