Pojavom potrošačkih 3D pisača s nižim cijenama ove tehnologije - koja postoji otprilike 1980-ih - nedavno je debitirala u matičnom uredu.
Ali 3D pisači ne utječu samo na razinu potrošača. Umjesto toga, polako mijenjaju način na koji proizvođači razmišljaju o dizajnu, prototipiranju, pa čak i proizvodnji.
Budući da se tehnologija i dalje poboljšava, 3D pisači mogu proizvesti više i više dijelova uz veći povrat ulaganja (ROI) od konvencionalnih proizvodnih tehnika. Možemo li gledati potpuno novi način proizvodnje tek negdje iznad horizonta?
Industrija 3D ispisa danas
3D ispis je prerastao u industriju od 6, 063 milijarde dolara i ima otisak u širokom rasponu industrija. U 2016. industrija „aditivne proizvodnje“, kako se doznaje, porasla je za 17, 4 posto u svjetskim prihodima. Prošle je godine isporučeno gotovo 500.000 pisača, ali to je ništa u usporedbi s procijenjenih 6, 7 milijuna koji će se isporučiti 2020. godine.
Tvrtke poput Formlabs i Stratasys eksperimentiraju s načinima kako povećati proizvodnju 3D ispisa kako bi bila konkurentnija konvencionalnim proizvodnim metodama u smislu ROI-ja. Kako se povećavaju mogućnosti proizvodnje ovih pisača i automatiziraju procesi - bitna sastavnica svih današnjih proizvoda - ukupni troškovi proizvodnje drastično se smanjuju. Rezultat je ekonomičniji proizvod koji se stvara brže i s manje ljudske intervencije.
"[The] industrija 3D 3D ispisa pokazala je da ima značajne posljedice za takve industrije kao što su automobilska industrija, strojevi, zrakoplovstvo i drugo, a aplikacije će i dalje rasti budući da ove industrije pokazuju učinkovitost i djelotvornost tehnologije u proizvodnji", John Kawola, predsjednik Ultimaker iz Sjeverne Amerike, izjavio je za Business News Daily. "Ali 3D ispis je dio nečeg većeg: realizacija sljedeće revolucije u proizvodnji - Industrija 4.0."
Industrija 4.0, koja se naziva i Proizvodnja 4.0, odnosi se na povezanost tehnologije u modernom proizvodnom prostoru. Vizija često uključuje internet stvari (IoT), strojno učenje, miješanu stvarnost i robotiku, a 3D ispis je sastavni dio te vizije.
Uloga 3D ispisa u procesu proizvodnje
3D ispis već igra nekoliko uloga u procesu proizvodnje, a spreman je da postigne daljnja postignuća što se usavršava i usavršava. Trenutno su dizajn i brzo izrađivanje prototipa dva glavna procesa koja imaju koristi od 3D ispisa. 3D pisači su također korisni u maloj količini proizvodnje, primjerice kada su potrebne male količine proizvoda za testiranje tržišta ili oglašavanje na sajmovima. Kako vrijeme prolazi, proizvodne mogućnosti 3D pisača i dalje se povećavaju.
3D printer može u svakom aspektu proizvodnje smanjiti vrijeme i troškove potrebne za postizanje održivog proizvoda. Zato Jack Beuth, profesor na Odjelu za strojarstvo na Tehničkom fakultetu Sveučilišta Carnegie Mellon i ko-direktor NextManufacturing Centra, smatra da bi 3D ispis trebao smatrati potpuno novom tehnologijom na razini osobnog računanja ili pametnih telefona.
"Tvrtke sada pokušavaju iskoristiti tehnologiju da postane profitabilnija, a kako to čine, uključivat će inovacije koje su mnogo više od zamjene za tradicionalnu proizvodnju", rekao je Beuth. "S proizvodnjom aditiva govorimo o mjestu gdje je bilo računalno 1983."
Dizajn
Budući da su 3D pisači fleksibilnija tehnologija, dizajnerski timovi mogu eksperimentirati sa strukturama koje su jače ili zanimljivije i stvarati složene geometrijske oblike koje prethodne metode nisu mogle realizirati.
"Ciljevi dizajna na koje potičemo kupce da razmisle kako bi doista otključali vrijednost 3D ispisa su lagano oblikovanje, stvaranje struktura rešetkastog tipa za smanjenje korištenog materijala; kombiniranje sklopova, smanjenje radne snage i koraka montaže te potencijalnih točaka kvara; i i mekani troškovi, poput smanjenja osiguranja kvalitete i upravljanja zalihama ", rekao je Greg Thompson, globalni menadžer proizvoda za 3D ispis u tvrtki Proto Labs.
Proto Labs omogućuje inženjerima da učitaju svoje digitalne CAD datoteke, a tvrtka se okreće oko prototipa ili niskog volumena proizvoda u 15 dana ili manje.
"Jednom kada imamo datoteku, naš softver uključuje alate za vizualizaciju i pruža dizajn za analizu obradivosti", rekao je Thompson. "Tada se sve to gura dolje do našeg radnji, kao i nazad kupcu s ponudom."
Ovisno o prirodi proizvoda, Proto Labs podržava 3D ispis, injekcijsko lijevanje i CNC proizvodnju. Njegov postupak omogućuje klijentu da se uključi u kreiranje svog dizajna od početka do kraja. Ako išta treba prilagoditi, od vremena izvođenja do količine materijala koji se koristi za dizajn, klijent će moći odgovoriti prije proizvodnje.
"Ta je digitalna nit presudna, jer da smo imali različite otoke u različitim koracima, ne bismo mogli isporučiti vrijeme isporuke", rekao je Thompson.
Izrada prototipova
3D pisači su također u velikoj mjeri smanjili vrijeme potrebno za stvaranje prototipa proizvoda. Jeftinija i brža izrada prototipa ubrzava razvoj proizvoda, smanjujući troškove na sve strane i ubrzavajući ukupno vrijeme na tržištu.
"3D ispis se danas uvelike koristi za izradu prototipa u razvoju proizvoda kako bi se ubrzali ciklusi dizajna i omogućilo dizajnerima da učinkovito istražuju više mogućnosti", rekao je dr. Paul Benning, HP-ov kolega i šef tehnološkog odjela za 3D ispis u HP Inc. u analognim postupcima poput injekcijskog lijevanja, ali u budućnosti će se dijelovi izrađivati pomoću 3D otiska."
Pomoću 3D ispisa lako se može stvoriti nekoliko iteracija različitih dizajna za testiranje i prikupljanje povratnih informacija, omogućujući kompanijama da rano odrede koji je najbolji model. U prošlosti bi takva praksa bila skupa i vjerojatno neizdrživa čak i za najprofitabilnije tvrtke. Danas je to gotovo nadohvat ruke za gotovo sve.
"U posljednjih 25 godina, paradigma za napredni razvoj proizvoda bila je opsežna simulacija i dizajniranje iteracija prije stvaranja prvih funkcionalnih prototipa za testiranje", rekao je Beuth. "Sada se to mijenja; jednom kada imate izvediv dizajn, možete ispisati prototip i testirati ga uz minimalne troškove. To će znatno smanjiti vremena razvoja proizvoda."
Proizvodnja male količine
Dok 3D pisači trenutno pobjeđuju konvencionalnim metodama za prvih nekoliko tisuća proizvedenih dijelova, taj se broj neprestano povećava, oslikavajući budućnost proizvodnje 3D printanih 3D materijala.
"U budućnosti je moguće da će sva kratkotrajna proizvodnja dijelova koristiti 3D ispis", rekao je Benning. "Usmjereni timovi proizvoda moći će svakog dana lansirati nove proizvode - samo ograničena njihovim vremenom i maštom, više nisu ograničeni kapitalnom imovinom potrebnom za analognu proizvodnju. Ovaj okretni proces razvoja fizičkih dijelova, omogućen 3D ispis može potencijalno radikalno poboljšati i ubrzati proizvode koje ćemo vidjeti i koristiti u ne tako dalekoj budućnosti."
Dagoma 3D radi na tome da to ostvari. Smanjivanje proizvodnje 3D printera, koji su djelomično i sami 3D ispisani, omogućili su mu proizvodnju 50 do 70 pisača dnevno. Tvrtka se danas može pohvaliti s tri pogona - dva u Francuskoj i jedan u SAD-u - s flotom od oko 850 3D pisača. Ove godine kompanija očekuje isporuku 15.000 pisača.
"3D ispis naših pisača je … brži i … jeftiniji za kupca", rekao je Matt Regnier, predsjednik Uprave Dagoma 3D. "3D ispis pomaže nam da brže rastemo, a pomaže nam i da smanjimo troškove i smanjimo cijenu."
Budućnost masovne proizvodnje?
Kako vrijeme prolazi, broj dijelova koje 3D pisači mogu potrajati, a pritom se hvali većim ROI-om od konvencionalnih metoda poput injekcijskog lijevanja i dalje raste, rekao je Regnier. Štoviše, proizvodnu liniju koja se temelji na tehnologiji 3D ispisa lakše je podešavati.
"Mislim da je jedna od glavnih prednosti … mogućnost prilagodbe i prilagodbe cijele proizvodne linije brzini proizvodnih linija za 3D ispis", rekao je Regnier. "Na primjer, ako želimo poboljšati nešto na svom stroju, lako je - udaljen je samo jedan klik. Za drugu tehnologiju poput ubrizgavanja, nema klika; udaljen je dva do tri mjeseca. Morali biste promijeniti kalupe, isporučite, provjerite je li spreman i radi, a zatim počnite proizvoditi."
Prema Thompsonu, malo je vjerojatno da će 3D ispis zamijeniti tradicionalnu proizvodnju, ali za projekte koji imaju smisla čini se neizbježnim da će mogućnosti 3D ispisa nastaviti rasti u smislu volumena.
