Mõnede vaatlejate poolt "digitaalajastu tööstusrevolutsioon" sõnas, et kiire tootmine on juba mõnda aega muutnud töötleva tööstuse nägu. Paljud usuvad, et 3D-trükitehnoloogia muudab disaini ja tootmist demokratiseerivaks, muudab selle kättesaadavamaks ja vähem sõltuvaks mastaabisäästust. Traditsioonilised tootmismeetodid on sageli kaasas kitsamate tööriistamiskuludega, mis tähendab, et väiksematele ettevõtetele ja üksikisikutele hinnatakse turult tootearendusest välja. Kuid 3D-trüki on mängude mängijaks muutnud ja see on võimaldanud ettevõtetel teha varasemast mõeldamatuid tootmistegevusi.

Freshome'i juures oleme 3D trükkimise protsessi huvitatud, ja tahtisime rohkem teada saada selle töötleva tööstuse murrangulise kahjustava tehnoloogia kohta. Õnneks oli selle valdkonna asjatundja vastus mõnele meie küsimusele. Dr Phil Reeves on tegevdirektor ja põhikonsultant Econolyst Ltd-s, Ühendkuningriigis asuvas söödalisandite tootmise ja trükkimise nõustamis- ja uurimisfirmas, mis töötab paljude klientidega kogu Euroopas, Põhja-Ameerikas, Lähis-Idas, Kaug-Idas & Aafrika. Dr Reeves nõustab täiendavate tootmissüsteemide edasimüüjaid tulevase äri- ja tehnoloogia strateegia ning tehnoloogia kasutajate poolt AM-i vastuvõtmisega kaasnevatest ärilistest eelistest.

Mis täpselt 3D trükkimine on?

3D-trükkimine on termin, mida kasutatakse mitmesuguste uute tehnoloogiate kirjeldamiseks, mis toodavad kolmemõõtmelistes arvutiandmetes käegakatsutavat toodet. Tööstuses nimetatakse seda tehnoloogiat sageli "lisaainete tootmine", kuna lähenemine toimib, ühendades materjali 2-mõõtmelised kihid kihtidega kuni 3D-osa lõpuni.

3D-trükkimine on juba umbes 20 aastat olnud, milliseid edusamme sel ajal on tehtud?

Varasemaid 3D trükimasinaid kasutati ainult tootearenduse käigus kasutatavate Rapid Prototyping (RP) mudelite tegemiseks. Neil varajastel RP-mudelitel oli väga piiratud tugevus ja need sageli deformeerusid või lagunesid nädala jooksul või isegi valmistamispäevadel. Kuid arvestades, et neid kasutati ainult toote kuju või vormi hindamiseks, oli see ajal vastuvõetav.

Kuna tehnoloogia on küpsenud, on meie käsutuses olevate materjalide hulk kasvanud ja selle tulemusel on paranenud mehaanilised omadused ja pikaealisus. Nüüd saame valmistada osi metallidest nagu titaan või kuld, sellised polümeerid nagu ABS, nailon ja polükarbonaat või keraamika nagu alumiinium või tsirkoonium.

Paralleelselt on need tehnoloogiad muutunud suuremaks ja kiiremaks, muutes need tootmismahukamaks ja majanduslikult suuremaks. See on suurenenud tootlikkus, mis suurendab materiaalset sobivust, mis juhib tehnoloogiat peamistes tootmisprotsessides sellistes valdkondades nagu ortopeedilised implantaadid, hambakapid ja kroonid, kuuldeaparaadid, mobiiltelefonide korpused, proteeside otsad ja kodu sisustuskaubad.

Kuidas interjööri tööstuses kasutatakse 3D-trükitehnoloogiat?

Huvitaval kombel olid kodu interjöörid üks esimesi rakendusi, kus 3D-trükkimist kasutati tõepoolest toodete valmistamiseks, mitte lihtsalt prototüüpideks. Umbes millenniumi jooksul käisid mõned noored loomingulised disainerid, kes olid RP tehnoloogiatega kokku puutunud, ettevõtteid, kes müüsid 3D-trükiseid sisekujundusega tooteid, lambipesasid ja puuviljaosasid, mööblitesse ja kunsti.

Tõenäoliselt oli see kõige mõjukam Janne Kyttanen loomise vabaduses. Janne mõistis 3D-trüki võimsust ärivõimaluste poolest. Ta suutis luua ettevõte, kes müüs geomeetriliselt keerukaid tooteid, mis olid varem mõeldamatud, ilma et oleks vaja mingit varajast kapitaliinvesteeringut. Internetis suutis ta tooteid tooteid müüa peaaegu enne, kui neid isegi valmistati, saades väikeseid partiisid, mida nõudsid kolmanda osapoole ettevõtted, kes olid 3D-trükitehnoloogiasse investeerinud, RP tootmisharu teenindamiseks.

Muud firmad nagu Materialize MGX hakkasid kolmekordsetest disaineritest koondama 3D-trükitud interjööri tooteid ja turustama neid tavapärasemate interneti jaemüüjate kaudu. Teised 3D-trükkimise toote disainerid, nagu Lionel Dean Future Factories'il, partneriksid olemasolevate interjööri tootjatega, nagu Kundalini valgustus Itaalias, kasutades oma kanaleid 3D trükitud toodete turule toomiseks.

Ja kuidas seda arhitektid kasutavad?

Praegu on 3D-trükkimine arhitektide jaoks endiselt väga kiire prototüüpimise tööriist. Kuna üha rohkem arhitekte on alates 2D arvutipõhise disaini (CAD) tarkvarast 3D CAD-tarkvarale üle läinud, on nad suutnud kasutada 3D CAD ja 3D-trüki vahelist seost. Arhitektid toodavad praegu korrapäraselt väga üksikasjalikke ehitiste, interjööri, 3D-alade plaanide ja isegi üldiste üldplaneeringute rekonstrueerimisi, mis on võimalikud 3D-trükkimise ja topoloogilise skannimise ja satelliiditeabe ühendamisega. Google Earthist saab isegi andmeid geograafilisest piirkonnast eraldada ja trükkida seda kui abi plaanipärale.

Nüüd näeme, kuidas mõned ettevõtted arendavad spetsiaalselt ehitustööstusele 3D-tehnoloogiat, näiteks D-Shape.D-kujul on välja töötatud suuremahuline 3D-trükkimise süsteem, mis kasutab taastatud marmoripulbrit või liivat, mis on konsolideeritud materjali abil sideainega. D-Shape toodab praegu suhteliselt suuri (ligikaudu 5M kõrge) arhitektuurseid tooteid, nagu gazebot, kioski, parkimispinke ja mööblit. Teised uurimisrühmad vaatavad kogu ehitiste tootmiseks 3D-trükkimist, kuid ma arvan, et see võib-olla on kümme aastat ehk reaalsus, kui üldse.

Mil määral on trendi trükkimisega seotud turusuundumused ja tarbijate ootused?

Praegu on 3DP-ga kindlasti suur hulk ja huvi. Ühelt poolt see on hea asi. Kuid teisest küljest peame olema ettevaatlikud, et tehnoloogia tehnoloogiad ei ületaks. Tehnoloogia on olnud mõne turusuundumusega reageerimisel väga hea, näiteks stilistiliste ja individuaalsete mobiiltelefonide katete turg. Tehnoloogia on reageerinud ka online-arvutimängude ja sotsiaalsete võrgustike kasvule, mis võimaldab online-mängude tegelaskuju ja avatareid realiseerida käegakatsutavateks, kuid isiklikuks kasutamiseks mõeldud toodeteks.

Kuid protsessi majanduslike ja materiaalsete võimete osas on endiselt piiratud. On ootus, et ühel päeval 3D-trükkimine suudab printida peaaegu kõike, isegi kodus, pottidest ja pantidest, pesumasinate, dušši või TV-pistikupesade katki. Reaalsus on, me oleme aastaid eemal sellistest süsteemidest. Kuid meil on juba suhteliselt põhilised süsteemid, mis on suunatud tarbijaturule ja mis sobivad peamiste mänguasjade, mängude ja huvialade valmistamiseks.

Mis mõjutab 3D-printimist disaini- ja tootmisprotsessis?

Üks 3D-trüki olulisemaid aspekte on võime valmistada kompleksseid geomeetriaid ilma vähese tasuvusega. Tegelikult kasutatakse 3D-trükkimist sageli selliste toodete valmistamiseks, mida on võimatu toota tavapäraste protsesside abil, nagu plastist survevaluvormid. Disainerid kasutavad seda geomeetrilist paindlikkust, võimaldades toodete eristamist suuremal ja kõrgemal tasemel. Lõppude lõpuks ei pea 3DP-toode kunagi olema sama.

See ühe osapoole partii tootmine on ka tootmiskogukonna jaoks veenvam juht. Varem oli tootmistehnoloogia aluseks piisavate komponentide tootmine, et katta põhivara kulusid, näiteks valuvormid. Kuid kui te võtate vormivarustuse vajaduse ära, muutub majandusmudel dramaatiliselt.

3D-trükkimise protsess pakub tarneahelas palju kasu. Kas saate neid eeliseid selgitada?

3D-trükkimine ei ole pelgalt hävitava tehnoloogia kasutamine ehisliistude, valamise või mehaanilise töötlemise asemel, see on võimaldav tehnoloogia, mis võimaldab ettevõtetel mõelda oma tarneahelatele erinevalt ja tähtsamalt väärtusahelast ja suhtlusest klientidega oma äritegevuses. Selles väärtusahelas on reaalselt kuus peamist kasu, mis tuleneb 3D-trükkimise rakendamisest.

• Digitaalne ja tööriistakasutusega tootmine - mis võimaldab suuremaid tootearvusvõimalusi ja väiksemat majanduspartni tootmist, et toetada konkreetseid geograafilisi, demograafilisi või sotsiaalseid suundumusi
• Disaini vabaduste kasutamine - geomeetrilise keerukuse suurenevate toodete tootmine, vähese või ilma kulutustega
• Toote isiklike kujundamise lubamine - komplektsete geomeetriaga üksikkomplektiliste toodete realiseerimisel toodetud väiksema koguse tootmine komplektides
• Uute kogemuste pakkumine jaemüügis - kaasates tarbijat toote kavandamise kogemusest veebipõhise või veebipõhise juurdepääsu kaudu intuitiivsetele tarkvarasüsteemidele või 3D-skaneerimisele
• Arenevatele turgudele suunatud lahendused - toodete isikupärastamine ja jaekaubanduse kättesaadavuse tagamine vananemise ja muutuva elanikkonna jaoks
• Tarneahela keskkonnasäästmine - varude hoidmine, pakendijäätmete leevendamine, logistika vähendamine ja CO2 tootmise vähendamine

Tegelikult võib 3D trükkimine tarneahelas täiesti ümber orienteerida, kuna see paneb tarbijale ahela tagakülje ja esiosa. Tarbijad saavad alustada esialgse tootekirjeldusega või tellida tellimust, kui tooted tehakse makse vahetuse järel. 3D-trükkimine võib võimaldada nii varieeruvat reageerivat tarneahelat kui ka seda, mis on lahja - me nimetame seda seadme tootmiseks.

Millised on 3D-trükkimise olulised piirangud ja milliseid edusamme nende piirangute ületamiseks tehakse?

Nagu me juba ütlesime, on meil endiselt olulised piirangud. Mõned on füüsilised, mõned on majanduslikud, mõned on esteetilised ja mõned on keskkonnaalased. 3D-trükiprotsessid on ikka veel vaevatud, et saavutada valuvormide vormitud plasti või metallosadest mehaanilisi omadusi. Kuid laborites ja ülikoolides kogu maailmas on palju tööd, et laiendada materjalide valikut ja parandada seda, mida meil juba on.

Samuti näeme, et rohkem materjale satub tarneahelasse sisenev ettevõte, mis vähendab toormaterjalide hinda, mis mõjutab loomulikult ka lõpptooteid. Samuti näeme paremat värvide määratlust ja läbipaistvust, osade esteetika parandamist koos jätkusuutlike materjalidega, nagu rohelised polümeerid nagu nailon 11 ja taimed, mitte õli. Meil on veel pikk tee minna, kuid me liigume kiiresti ja liikudes õiges suunas.

Millised on peamised tehnoloogiad, mis on 3D-printimise peamised tõkked?

Nagu me oleme öelnud, on materjalide probleem, kuid seda saab tootearenduse abil mõningal määral leevendada.Majandus on ka probleem, kuna 3D trükimasinad ja -materjalid on suhteliselt kallid ja suhteliselt aeglased, mistõttu ostetud osad tunduvad olevat kulukamad kui masstootmise tehnoloogiad. Kuna materjalide hinnalangus ja tootlikkus suureneb, muutub 3D-trükkimise ökonoomika vastuvõetavamaks.

Teine peamine piirang on teadmised. Paljud ettevõtted lihtsalt ei saa aru, kuidas 3D-trüki kasutada või kus see asetada väärtusahelasse. Nende praegune tootmistegevuse tarneahel tundub haavatavana, nende toodete disainerid ei saa täielikult aru, kuidas kasutada geomeetrilisi eeliseid ja nende turundusfunktsioone, võitlevad, et mõista, kuidas integreerida 3D printimine klientide väärtusahelasse. Ma arvan, et see on koht, kus me tuleme konsultatsioonipidajana, et aidata ettevõtetel neid probleeme mõista, hinnata tehnoloogiaid, arendada ettevõtlusvaimu ja rakendada väärtusvoogu.

Madala hinnaga kaasaskantavate töölaua-3D trükimasinate tulekuga on rääkinud, et varsti on need meie kodudes. Kui tõenäoline on see stsenaarium?

Minu kodus on mul kaks 3D trükimasinat ja mu lapsed armastavad neid. Aga jälle on ettevõtja tõenäoliselt garaažis paaritu kirstu kaks. Tõsiselt on huvi kodus 3D-trükkimine olnud fenomenaalne viimasel paaril aastal, samuti on ettevõtete kasv masinatega turu teenindamiseks. Viimasel korral me leidsime, et leidsime üle 40 ettevõtte kogu maailmas, kes toodab odavaid, kodu-, tarbijaprintereid. Enamik neist põhineb väljaulatuvas sulanud polümeeril oleva düüsi kaudu avatud lähtekoodiga, kuid mõned kasutavad teisi lähenemisviise. Möödunud aastal müüdi umbes 15 000 kodutraktorit. Ootame, et sellel aastal (võib-olla rohkem) läheneb see arv 60 000 lähedale. Nii et mitte iga kodus - lihtsalt veel.

Praegu kasutavad enamik kodumasinaid tehnoloogiaid huvitatud või tootearenduse huvides. Me näeme üha rohkem inimesi, kes ostsid seejärel oma hobide toetamiseks, kas nad teevad kaugjuhtimisega õhusõidukite osi või isegi muudavad kohandatud kalapüügi luresid. Nad on suurepärased hariduse seisukohalt - võta 3D-printer, mõned kocineal toiduvärvid, äädikas ja naatriumvesinikkarbonaat ja teil on alati parim "klassi võitnud" vulkaani kodutööde projekt.

Millist nõu võiksite anda ettevõtjatele, kes soovivad 3D-trüki kasutamist potentsiaalsete äriinvesteeringutega?

Te peate teadma oma turgu, tundma oma kliente ja tundma oma oskusi. Tarneahelas on palju võimalusi trükitud toodete 3D-projekteerimisel, nende jaemüügil võrgus või tänavatel, tarkvaraliideste arendamine, et võimaldada teistel projekteerimisprotsessis osaleda, uute materjalide kujundamisel või nendega, kellel on sügavama tasku, tootmisvõimsuse kehtestamine . Ettevõtete jaoks on oluline mõista klientide kogemusi ja tehnoloogia väärtust. Mõne ettevõtte jaoks on 3D-trükk vaikiva võimaluse, mis muudab ettevõtete elu lihtsamaks. Teiste jaoks on 3D trükkimine "konks", toote olemasolu põhjus, eristaja. Kui ettevõtted mõistavad, kuidas 3D-trükkimine võib väärtust suurendada, peavad nad mõistma, kuidas seda kasutada ja millal seda kasutada, kuid see on teine ​​lugu.

Freshome soovib tänada dr Phil Reevesit tema ekspertteadmiste eest 3D-trüki maailmale. Kõik pildid on käesolevas artiklis esitatud viisakalt Looja vabadusega