Kako 3D ispis razbija glavne proizvodne procese

Kako 3D ispis razbija glavne proizvodne procese
Allen and Betty Harper
Tim Autora
Allen and Betty Harper
Obitelj Sa Zlatnim Rukama
Ocjena:
5

Poznati neki promatrači kao "industrijska revolucija za digitalno doba", brza proizvodnja već neko vrijeme mijenja lice proizvodne industrije. Mnogi vjeruju da tehnologija 3D ispisa demokratizira dizajn i proizvodnju, čineći ga pristupačnijom i manje ovisnom o ekonomijama razmjera. Tradicionalne metode proizvodnje obično dolaze s troškovima prepreka, što znači da su male tvrtke i pojedinci često izlazni s tržišta kada je riječ o razvoju proizvoda. Ipak, 3D tisak je pozdravljen kao igrač mjenjača i omogućio tvrtkama da naprave napredak u proizvodnji koji je prethodno bio nezamisliv.

Ovdje u Freshomeu zainteresirani smo procesom 3D tiska i htjeli smo saznati više o ovoj disruptivnoj tehnologiji koja revolucionirala proizvodnu industriju. Srećom, stručnjak na terenu bio je spreman odgovoriti na neka od naših pitanja. Dr. Phil Reeves je direktor tvrtke i glavni konzultant tvrtke Econolyst Ltd, proizvođač aditiva u Velikoj Britaniji (AM) i konzultantska tvrtka za istraživanje tiska koja radi s velikim brojem klijenata diljem Europe, Sjeverne Amerike, Bliskog istoka, Afrika. Dr. Reeves savjetuje prodavače aditivnih proizvodnih sustava o budućoj poslovnoj i tehnološkoj strategiji te korisnicima tehnologije o poslovnim prednostima AM usvajanja.

Što je točno 3D ispis?

3D ispis je izraz koji se koristi za opisivanje niza novih tehnologija koje proizvode opipljiv proizvod iz trodimenzionalnih računalnih podataka. Tehnologija se često naziva u industriji kao "Proizvodnja aditiva", jer pristup djeluje povezivanjem dvodimenzionalnih slojeva materijala, sloj po sloju, dok se 3D dio ne završi.

3D ispis već više od 20 godina, kakav je napredak u to doba?

Stari strojevi za 3D ispisivanje korišteni su isključivo za izradu modela Rapid Prototyping (RP) koji se koriste tijekom razvoja proizvoda. Ovi rani modeli RP-a imali su vrlo ograničenu snagu i često se deformiraju ili degradiraju unutar nekoliko tjedana ili čak dana proizvodnje. No, s obzirom na to da su se koristili samo za procjenu proizvoda ili oblika, to je bilo prihvatljivo u to vrijeme.

Kako je tehnologija sazrela, tako je raspon materijala dostupan za nas porastao, a time je došlo do poboljšanja mehaničkih svojstava i dugovječnosti. Možemo sada proizvoditi dijelove u metalima kao što su titan ili zlato, polimeri kao što su ABS, najlon i polikarbonati ili keramika kao što su aluminij ili cirkonij.

Paralelno, tehnologije su postale veće i brže, čineći ih produktivnima i ekonomičnijom u smislu proizvodnje volumena. To je povezivanje na povećanu produktivnost s povećanom prikladom za materijal koji pokreće tehnologiju u glavne aplikacije za proizvodnju struje u područjima kao što su ortopedski implantati, zubne kapice i krune, slušna pomagala, slučajevi mobilnih telefona, protezni udovi i unutarnji proizvodi.

Kako se tehnologija 3D ispisa koristi u industriji interijera?

Zanimljivo je da su kućni interijeri bili jedan od prvih aplikacija u kojima je 3D ispis stvarno korišten za proizvodnju proizvoda, a ne samo na prototipove. Oko prijelaza tisućljeća neki mladi kreativni dizajneri koji su bili izloženi RP tehnologijama na Sveučilištu, počeli su osnivati ​​tvrtke koje prodaju 3D tiskane interijere, od svjetiljki i zdjela za voće, do namještaja i umjetnosti.

Vjerojatno najutjecajniji bio Janne Kyttanen na slobodu stvaranja. Janne je shvatila moć 3D tiska u smislu poslovne mogućnosti. Uspio je uspostaviti tvrtku koja prodaje geometrijski složene proizvode koji su prethodno bili nezamislivi, bez potrebe za bilo kakvim kapitalnim ulaganjem u alat. Kroz internet je uspio prodati proizvode gotovo prije nego što su čak i proizvedeni, uzimajući male količine proizvedene na zahtjev trećih strana koje su uložile u 3D tehnologiju tiskanja u službi RP industrije.

Druge tvrtke kao što je Materialize MGX uskoro su počele združivanje 3D tiskanih interijera s više dizajnera i marketinga kroz tradicionalne trgovce interijera. Drugi dizajneri 3D tiskarskih proizvoda poput Lionel Deana u budućim tvornicama udružili su se s postojećim proizvođačima interijera kao što su Kundalini rasvjeta u Italiji, koristeći svoje kanale kako bi na tržište donijeli 3D tiskane proizvode.

A kako ga koriste arhitekti?

Trenutačno je 3D tisak još uvijek vrlo brz alat za prototipove arhitekata. Kako se sve više arhitekata preselilo iz softvera 2D Computer Aided Design (CAD) u 3D CAD softver, uspjeli su iskoristiti vezu između 3D CAD i 3D ispisa. Arhitekti redovito izrađuju vrlo detaljne modele zgrada, interijera, planova 3D planova, pa čak i cjelokupnih glavnih planova za obnovu, što je moguće povezivanjem 3D ispisa s topološkim skeniranjem i satelitskim podacima. Čak je i moguće izvući podatke iz određenog zemljopisnog područja iz programa Google Earth i 3D ispisati ovo kao pomoć za glavno planiranje.

Sada vidimo neke tvrtke koje razvijaju 3D tehnologiju posebno za građevinsku industriju, kao što je D-Shape.D-oblik je razvio veliki 3D sustav ispisa koji koristi obnovljeni mramorni prah ili pijesak koji se konsolidira ispiranjem veziva u materijal. D-Shape sada proizvodi relativno velike arhitektonske proizvode (oko 5M), kao što su gazebos, kioske, park-klupe i namještaj. Druge istraživačke skupine gledaju na povećanje 3D tiska za proizvodnju cjelokupnih zgrada, ali mislim da je to možda desetljeća ili dva daleko od toga da bude stvarnost, ako uopće.

Koliko su tržišni trendovi i očekivanja potrošača koji vode 3D ispis?

Trenutno postoji mnogo interesa i hiper oko 3DP-a. S jedne strane to je dobra stvar. Međutim, s druge strane, moramo biti oprezni da ne nadmoćemo mogućnosti tehnologije. Tehnologija je bila vrlo dobra u odgovoru na neke tržišne trendove, poput tržišta za više stilskih i individualnih pokrivača mobilnih telefona. Tehnologija je također odgovorila na rast on-line računalnih igara i društvenog umrežavanja, omogućujući likovima i avatarima online igara da se realiziraju u opipljive, ali personalizirane proizvode.

No, još uvijek postoje ograničenja glede procesa ekonomske i materijalne sposobnosti. Očekuje se da će jedan dan 3D tisak moći ispisivati ​​gotovo sve, čak i kod kuće, od lonaca i posuda, do slomljenih dijelova perilice rublja, tuševa ili TV daljinskog upravljača. Stvarnost je da smo godinama daleko od takvih sustava. No već imamo relativno osnovne sustave usmjerene na tržište potrošača koji su prikladni za proizvodnju osnovnih igračaka, igara i znatiželja.

Kakav je učinak 3D tisak na dizajniranju i proizvodnom procesu?

Jedan od najznačajnijih aspekata 3D tiska je sposobnost izrade složenih geometrija s malom, bez ikakve troškovne kazne. U stvari, 3D tisak često se koristi za izradu proizvoda koji su nemoguće proizvesti pomoću tradicionalnih procesa, kao što su brizganje plastike. Dizajneri iskorištavaju ovu geometrijsku fleksibilnost omogućujući veću i veću razinu diferencijacije proizvoda. Na kraju, ni jedan 3DP proizvod ne mora biti isti.

Ova jednokrilna proizvodnja serije također je važan pokretač proizvodne zajednice. U prošlosti se ekonomija proizvodnje uvijek temeljila na proizvodnji dovoljnih komponenti za pokriće troškova stalnih sredstava, kao što su alati za kalupe. No, nakon što uklonite potrebu za alatima za kalup, ekonomski model dramatično se mijenja.

Proces 3D tiskanja predstavlja neke stvarne prednosti što se tiče opskrbnog lanca. Možete li objasniti ove prednosti?

3D ispis nije samo razorna tehnologija koja se koristi za zamjenu kalupa, lijevanja ili strojne obrade, ona je tehnologija koja omogućava tvrtkama različito razmišljanje o njihovim lancima opskrbe, a što je još važnije lanac vrijednosti i interakciju s kupcima unutar njihovog poslovanja. U ovom lancu vrijednosti doista ima šest glavnih prednosti koje proizlaze iz implementacije 3D ispisa.

  • Digitalna i proizvodnja bez alata - omogućuju povećanje razina varijance proizvoda i manju ekonomsku serijsku proizvodnju kako bi se podržali specifični zemljopisni, demografski ili društveni trendovi
  • Iskorištavanje dizajnerskih sloboda - omogućujući proizvodnju proizvoda s povećanom razinom geometrijske složenosti, uz malo, ako ne postoji troškovna kazna
  • Omogućavanje personalizacije proizvoda - povezivanje male količine proizvodnje u veličinama serije s kompleksnom geometrijom za ostvarivanje individualiziranih proizvoda
  • Nudeći nova iskustva u maloprodaji - uključiti potrošača u iskustvo dizajna proizvoda putem online ili u trgovini pristup intuitivnim softverskim alatima ili 3D skeniranju
  • Obraćanje tržištima u nastajanju - povezivanje personalizacije proizvoda s dostupnosti maloprodaje za starenje i promjenu stanovništva
  • Zelenjavanje lanca opskrbe - smanjenje zaliha, ublažavanje ambalažnog otpada, smanjenje logistike i smanjenje proizvodnje CO2

U stvari, 3D ispis može potpuno preusmjeriti opskrbni lanac jer stavlja potrošača na stražnji kraj i prednji kraj lanca. Potrošači mogu sudjelovati u inicijalnom dizajnu proizvoda ili mogu naručiti na zahtjev, a proizvodi se izvršavaju nakon razmjene plaćanja. 3D tisak može omogućiti i opskrbni lanac koji je okretan, ali i onaj koji je mršav - zovemo ga legitimnom proizvodnjom.

Koja su materijalna ograničenja 3D tiska i kakav napredak se postiže u prevladavanju tih ograničenja?

Kao što smo rekli, još uvijek imamo materijalna ograničenja. Neki su fizički, neki su ekonomski, neki su estetski, a neki su ekološki. 3D procesi tiskanja i dalje se bore za postizanje mehaničkih svojstava oblikovanih plastika ili metalnih dijelova obrađenih od krute tvari. No, u laboratorijima i sveučilištima širom svijeta, puno se radi kako bismo proširili raspon materijala i poboljšali ono što već imamo.

Također vidimo više tvrtki koje ulaze u opskrbni lanac materijala, što smanjuje troškove sirovina, što naravno utječe na ekonomiju gotovih proizvedenih dijelova. Također imamo bolju definiciju i transparentnost boja, poboljšavajući estetiku dijelova, uz održivi materijal kao što su zeleni polimeri poput Nylon 11 i PLA koji potječu od biljaka umjesto nafte. Još dugo moramo ići, ali brzo se krećemo i krećemo u pravom smjeru.

Koji su glavni kamen spoticanja za 3D tisak koji postaju glavna tehnologija?

Kao što smo rekli, materijali su problem, ali to se može donekle ublažiti kroz dizajn proizvoda.Ekonomija je također problem jer su produkcijski 3D tiskarski strojevi i materijali relativno skupi i relativno sporiji, čineći dijelove koje proizvode proizvode skuplji od onih proizvedenih tehnikama masovne proizvodnje. Međutim, kako se materijalne cijene pada i povećava produktivnost, ekonomija 3D tiska postaje prihvatljivija.

Druga glavna ograničenja su znanje. Mnoge tvrtke jednostavno ne razumiju kako koristiti 3D tisak ili gdje ga postaviti unutar lanca vrijednosti. Njihov trenutni proizvodni lanac opskrbe osjeća se ranjiv, njihovi dizajneri proizvoda ne razumiju potpuno kako iskoristiti geometrijske prednosti i njihove marketinške funkcije pokušavaju shvatiti kako integrirati 3D tisak u lanac vrijednosti klijenta. Pretpostavljam da je to mjesto gdje dolazimo kao konzultantska tvrtka koja pomaže tvrtkama da razumiju ta pitanja, procjenjuju tehnologije, razviju poslovni slučaj i implementiraju u vrijednost.

S dolaskom niskokoristih prijenosnih stolnih 3D tiskarskih strojeva, govorili smo da ćemo uskoro imati ove u našim domovima. Koliko je vjerojatno ovaj scenarij?

Imam dva stroja za 3D tisak u mojoj kući, a moja djeca ih vole. Ali opet, pogrebnik vjerojatno ima neobičan dvorište u garaži. Ozbiljno, interes za kućni 3D tisak je fenomenalan u posljednjih nekoliko godina, kao i rast tvrtki koje proizvode strojeve za servis tržišta. Posljednji put smo računali da smo pronašli više od 40 tvrtki širom svijeta koje su imale niske, kućne i potrošačke pisače. Većina se temelji na istom otvorenom dizajnu ekstrudiranja rastaljenog polimera kroz mlaznicu, no neki koriste i druge pristupe. Prošle godine prodano je oko 15.000 kućnih pisača. Očekujemo da će ovaj broj biti manji od 60.000 ove godine (možda i više). Stoga ne svaki dom - baš još.

Trenutno, većina domaćih strojeva koriste ljudi zainteresirani za tehnologiju ili zainteresirani za dizajn proizvoda. Vjerujemo da sve više i više ljudi kupuje potporu njihovim hobijima, bilo da se radi o daljinskom upravljanju dijelovima zrakoplova ili čak izrade prilagođenih ribolovnih mami. Oni su izvrsni iz perspektive obrazovanja - uzmite 3D pisač, neku boju kohininske hrane, ocat i bikarbonat sode i imate ikada najbolju 'klasična' volontersku domaću zadaću ikada.

Kakav bi savjet dao poduzetnicima koji žele istražiti 3D tisak kao potencijalno poslovno ulaganje?

Morate znati svoje tržište, upoznati svoje klijente i znati svoje vještine. Postoje brojne mogućnosti u opskrbnom lancu od projektiranja 3D tiskanih proizvoda, maloprodaje ih na mreži ili na visokoj cesti, razvijanje softverskih sučelja kako bi se omogućilo drugima da se uključe u projektiranje, oblikovanje novih materijala ili za one s dubljim džepovima, postavljanje proizvodnih kapaciteta , Za tvrtke, ključ je razumjeti iskustvo korisnika i vrijednost tehnologije. Za neke tvrtke 3D tisak je tihi uvoditelj - olakšavajući život tvrtki. Za druge, 3D tisak je "kuka", razlog za koji proizvod postoji, diferencijacija. Jednom kad tvrtke shvate kako 3D tisak može dodati vrijednost, onda im je potrebno razumjeti kako ga koristiti i kada ga koristiti, no to je još jedna priča.

Freshome zahvaljuje dr. Phil Reevesu za svoje stručne uvide u svijet 3D tiska. Sve slike prikazane u ovom članku zahvaljujući Slobodi stvaranja