• Технология послойной печати: Коллапс или прогресс?

Default Alternative Text

По словам Хода Липсона (Hod Lipson), доцента Корнелльского Университета, 3D печать, также называемая технологией послойной печати, в перспективе изменит все аспекты нашей жизни. 3D принтеры могут использовать в качестве строительного материала нержавеющую сталь и титан, полимеры (которые и легли в основу 3D печати), бумагу и даже живые биологические ткани (эти возможности разрабатываются на текущий момент) для создания нового сердечного клапана, позвоночного диска или подобранной на заказ части живой ткани для замены травмированных участков тела.

3D принтеры используют средства автоматизации и управления, однако эти устройства можно оснастить более широким ассортиментом опций. Многие установки не оборудованы средствами обратной связи, поэтому реализация замкнутой системы управления невозможна. Оснащение дополнительными устройствами автоматизации позволит оптимизировать скорость и точность будущих поколений оборудования.

Ход Липсона (Hod Lipson), автор книги “Производство: "Новый мир 3D печати" провел конференцию Inside 3D Printing Conference & Expo в Чикаго, вторую из трех в цикле конференций по этой теме в 2013 г. Технология послойной печати, которой посвящена статья октябрьского издания Control Engineering за 2013 год, также может значительным образом изменить процессы производства и сборки. Эта тема вызвала большой интерес у участников чикагской конференции из 16 стран, а также патентообладателей из 35 американских штатов, занятых в различных отраслях промышленности.

3D печать меняет все

По словам Липсона, трехмерная печать может восприниматься как негативное явление или событие почти эволюционного масштаба, однако эта технология даст толчок далеко идущим изменениям экономической, социальной сфер и различных бизнес-моделей. Примером разрушения цепочки поставок может служить ситуация, потенциально возможная в течение следующих 20 лет, когда заказчик выбирает дизайн будущего смартфона, загружает его и печатает в ближайшем магазине, игнорируя стандартные этапы производства, сборки и доставки.

3D принтеры, использующие метод послойной печати, в определенных сферах уже вытесняют машины типа ЧПУ (числового программного управления), принцип действия которых предусматривает вытачивание детали путем послойного снятия материала. Машины с числовым программным управлением стандартно используют устройства автоматизации и правления, поэтому 3D принтеры также нуждаются в такой оснастке для повышения скорости и точности работы. На данный момент трехмерная печать особенно необходима для проектирования и создания прототипов и все чаще используется для создания конечных продуктов по проекту заказчика и продуктов, производимых малыми партиями, от одного экземпляра до нескольких тысяч. В результате достигается огромная экономия материала. Представьте себе большой блок титанового сплава, предназначенного для изготовления аэрокосмической детали. Около 85% этого материала будет попросту снято. Формирование детали с использованием только необходимых 15% материала обеспечит огромную экономию времени и средств.

Скотт Крамп (Scott Crump), председатель и директор по инновациям компании Stratasys Ltd., одного из крупнейших производителей установок трехмерной печати, основал это предприятие в собственном гараже 25 лет назад совместно со своей женой Линдой. "Теперь определенные продукты можно проектировать в программных средах CAD, затем нажать кнопку вывода на печать и получить готовое изделие". Далее происходит завершающая сборка конечного продукта.

"В 1988 году трехмерных принтеров не существовало", говорит Крамп. "Мы создали первый принтер, затратив относительно небольшие деньги - $12,000. Этот принтер сделал игрушечного лягушонка для нашей двухлетней дочери из тонких стержней, выпущенных из клеевого пистолета. В 1992 году пистолет уже был автоматизирован. После разработки первого коммерческого продукта в 1994 мы официально выпустили первый 3D принтер."

В наши дни технология трехмерной печати значительным образом преображает повседневные реалии. К примеру, напечатанный в 3D экзоскелет с уравновешивающими силу тяжести резинками позволяет играть девочке-инвалиду.

Компания Stratasys изготавливает 22 модели 3D принтеров, использующих более чем 120 видов материалов. По данным издания Wohlers Associates более 30 000 таких устройств уже введены в эксплуатацию, включая 55% всех коммерческих 3D принтеров.

Влияние рынка 3D-печати на развитие экономики

Г-н Крамп процитировал майский отчет McKinsey Global Institute, в котором говорится, что 3D-печать могла бы дать толчок развитию экономики с $230 до $550 млрд. в год к 2025 г. в определенных областях. Это обусловлено в наибольшей степени потребительским спросом, а затем — «прямым» производством и использованием 3D-печати для создания инструментов и шаблонов (форм). Ничего из вышеперечисленного не участвовало в становлении сегодняшней экономики. В отчете Международного Института МакКинсли также указывается 90% падение цен на трехмерные принтеры домашнего использования всего за последние четыре года, при этом, по данным издания, доход от технологий послойной печати увеличился в четыре раза за последние 10 лет, что позволяет судить о перспективах роста прибылей до 200-600 $ миллиардов к 2025 году.

По словам Крампа, Компания Stratasys развивается вместе с отраслью и на текущий момент насчитывает 1200 сотрудников, более 8000 заказчиков и имеет более 550 патентов. В 2012 г. общий (годовой) доход компании составил около $350 млн. с чистой прибылью в 60 млн., тогда компания включала в себя 12 офисов, 260 торговых посредников и порядка 1000 менеджеров по прямым продажам по всему миру. Stratasys предлагает две 3D-технологии, реализованные в трех сериях принтеров.

"3D-технологии являются идейным механизмом для продвижения проектных возможностей прототипирования, а также производства без использования технологических линий", говорит Крамп. Президент Обама рекламировал 3D-производство как способ посодействовать производственному приросту в целом, а компания GE упомянула о возможности использования 3D принтеров для производства реактивных двигателей. Delta Airlines на данный момент использует трехмерную печать для изготовления запасных частей. По словам Крампа, "Любой, кто что-либо создает, может теперь использовать 3D-печать". Помимо прочего, эта технология используется в автомобилестроении, производстве фиксаторов и крепежных устройств, медицине, производстве товаров широкого потребления, архитектуре, промышленности и образовании. Теперь стало возможным массовое производство по индивидуальным заказам (или в соответствии с требованиями заказчика) без обработки и сборки. Подумайте еще раз, поскольку сфера производства претерпевает быстрые изменения. 3D печать переворачивает наше представление об этой отрасли и промышленности в целом.

Производство, основанное на технологиях послойной печати, в будущем может представлять собой автоматизированную фабрику, говорит Крамп. "Мы ежедневно выпускаем тысячи деталей и узлов, задействуя только пару операторов. Это чистое, эффективное и гибкое производство. Мы может изготавливать игрушки утром и деталь самолета вечером. Мы работаем круглосуточно семь дней в неделю в три смены, быстро переключаясь между различными типами продукции, на которую наши заказчики могут в считанные минуты оформить онлайн-заказ."

Благодаря технологии FDM (Fused Deposition Modeling, «моделирование методом плавления») "ограничивающим фактором является только ваше воображение. Эти машины переносят производственный процесс на рабочий стол. Технология отличается чистотой и удобством применения, а разнообразие материалов (смол, пластмасс и металлов) обуславливает возможность производить продукты, различные по стоимости.". Такие машины даже используется художниками и модельерами. "Добро пожаловать в мир 3D. Мы восторгаемся возможностями, которые открываются перед нами."

Доступные технологии 3D

Бри Пэттис (Bre Pettis), генеральный исполнительный директор компании MakerBot Industries, приложил все усилия для обеспечения доступности технологий 3D печати Делясь своими размышлениями о следующем витке промышленной революции, он отметил, что пользователи продукции MakerBot изменяют мир. Вкратце он также сообщил о своем намерении объединить усилия г-ном Крампом. Сделка, объявленная 9 июня 2013 г., делает MakerBot дочерней компанией Stratasys с передачей пакета акций стоимостью до $604 млн. и по оценкам будет завершена в течение третьего квартала 2013 года "согласно разрешениям регуляторных органов и с соблюдением других условий, стандартных для подобных сделок", как сообщают представители компаний. В течение первого квартала 2013 MakerBot получила прибыли на 11,5$ миллионов в сравнении с 15.7 $ миллионами за весь 2012 год.

По словам Г-на Пэттис , "Когда чинишь и создаешь вещи, в мозгу вырабатываются эндорфины", однако, он добавил, основываясь по-видимому на личном опыте, "не стоит нажимать кнопку random на коктейльном автомате".

Согласно информации, указанной на сайте MakerBot Thingiverse.com, создатели объединили свои усилия и достигли признания. Выложено примерно 80 000 моделей, половина из них добавлена за последние 90 дней.

Примеры применения 3D-технологий

Программа MakerBot Customizer позволяет любому пользователю, знакомому с принципом работы в программах SolidWorks или AutoCAD спроектировать свой собственный дизайн чехла для iPhone . Также существует Duplo brick для Brio track adapter, очевидно нужная вещь для тех, кто желает получить практический опыт создания игрушечного поезда.

Среди клиентов MakerBots — NASA Jet Propulsion Lab

  • (Лаборатория реактивного движения NASA), которая использовала решения компании для проектирования прототипа тепловой защиты космического аппарата. Изобретатель, потерявший пальцы, решил сделать новые. В результате создававшаяся быстро, от версии к версии, модель роборуки (Robohand) снова дарит травмированным детям радость движения и ловкость. Дети очень быстро вырастают из индивидуальных протезов, средняя стоимость которых $20 000. 3D-создание протеза не требует применения дорогостоящего оборудования и отличается более легкой установкой. По мере надобности (развития ребенка) могут быть напечатаны большие размеры. При этом используется пластмасса стоимостью $5.
  • Если раньше у театральных или кинодекораторов уходили многие дни на создание макета при помощи картона, клея и ножниц, то теперь, благодаря 3D, это можно сделать за ночь.
  • 3D-печать может быть активно использована в процессе обучения. Например, преподаватель предлагает детям напечатать модели домов, расставить их вдоль модели реки, пустить воду по ней и, таким образом, увидеть действие эрозии.
  • Отец и дочь, планирующие провести выходные в дорогостоящем парке развлечений, сэкономили целый день, заказав специальные ортопедические вставки для ее обуви, что позволило увеличить ее рост с 41.5 до 42 дюймов и успешно пройти все аттракционы.
  • Любитель музыки изготовил клавесин из деталей MakerBot.
  • Родители могут использовать 3D-сканирование, чтобы сделать копии детских поделок из пластики, которые со временем становятся хрупкими и разрушаются.

Пэттис и Крамп беседуют о 3D-проектировании и малом бизнесе

Бри Пэттис спросил у Крампа о ранних версиях машин Stratasys, на что тот ответил:

"Непросто разъяснить людям суть ранних версий машин. Я бы сходил в музей машиностроения. В те времена реализация всего замысла (дизайн, чертежи) на компьютере не было общепринятой нормой. Поэтому у меня было множество поистине коротких встреч."

Крамп также заметил, что в первое время весь энтузиазм был направлен на создание машин, нежели на создание компании пока жена не напомнила ему о необходимости делать деньги.

Scott-Crump-Bre-Pettis-2013-7-10-Inside-3D-Printing-mHoske-w.jpgПогрузившись в воспоминания, Крамп напомнил Пэттису: «Каркас вашего первого оборудования был выполнен из дерева. Это было гениально. И мы сделали то же самое. С использованием пластмассы. И в дальнейшем продали его за $250 000. Это довольно интересно, ведь дерево горит, а в корпусе присутствует нагревательный элемент, к тому же АБС-пластик горючий. Первые модели действительно задымили несколько помещений. Никто не умер и не попал в тюрьму. Катастрофы не случилось, но процесс постепенного приобретения опыта имел место.»

Крамп спросил Пэттиса: «Почему вы предлагали свои первые машины как сборочные комплекты?»

«Частично из-за того, что у нас отсутствовала производственная база, — объяснил Пэттис. Мы были тремя парнями с лазерным резаком и мечтой. Если бы мы были инженерами, то все еще находились бы на стадии создания прототипа. Комплект включал в себя корпус, плату, послойный набор компонентов, серебряный припой и инструкции, объясняющие как сжечь плату в духовке. Первые 200 покупателей MakerBot были первопроходцами. Мы выяснили, что если клиент может собрать все сам, то в случае поломки он будет знать, как это починить. Когда мы начали продавать полностью собранные машины, некоторые клиенты (из числа первых) сказали, что хотели бы собирать их сами».

Далее Пэттис вспомнил, что привыкание к «миру производства» было непростым, и привел следующий пример: «Мы нашли шаговые двигатели, которые хотели приобрести. Разместили заказ, чтобы купить еще больше, но нам сказали, что мы уже скупили их все. Мы не думали, что такое возможно. Еще больше осложняло ситуацию то, что им требовалось тогда шесть недель на выполнение заказа, да еще они собирались уходить в отпуск на шестинедельный срок».

«Можете ли вы дать какие-нибудь советы начинающим компаниям?» — спросил Крамп.

Пэттис ответил: "Да. Если вы решили заняться малым бизнесом, я бы порекомендовал нанять профессионалов, которые знают, что они делают, и которые делали это раньше. Так вы быстрее сможете достичь стадии, когда будете отгружать сотни товаров в день вместо 20 штук в месяц».

CTLx_LOGO_Color_ID

Powered by ContentStream®.