Важна научна бележка: Това е архивен авторски текст, базиран на източници и примери, налични към момента на публикуване. Това не е актуална техническа спецификация, инструкция за безопасност, инвестиционен съвет или потвърждение на текущите възможности, скорости, разходи или статус на споменатите компании и продукти. Всяко приложение на адитивното производство днес изисква проверка на текущата документация на производителя, свойствата на материалите, безопасността на труда, правата върху интелектуалната собственост и приложимите разпоредби.
Производството на добавки и услугите за печат не са част от настоящата публична оферта на Savo Kusić. Днешният производствен фокус се състои от дървени прозорци, дърво-алуминиеви прозорци и нестандартни врати.
Нужди, технология и производство
Новата технология за изработване на артикули с помощта на 3D принтер също изисква нашия преглед на тази технология, нейните ефекти върху производството и възможните нови тенденции и начини за организиране на производството.
Повечето текстове, засягащи сферата на индустрията (както и много други области), всъщност започват със заключението, че “днес технологиите (медицина, химия и т.н.) са толкова напреднали, че…”
Тази крилата фраза, както се случи в миналото, разбира се, ще остане за много години напред и вероятно ще ни надживее, защото както е, точно в деня, в който четем този текст, човешкото общество никога не е било по-развито, но никога няма да бъде, както ще бъде утре.
И наистина, нуждите, създадени от човека, се различават от ден на ден и всяка нужда обуславя нова, която трябва да бъде по-съвършена и по-добра от предишната. Ако поставите тези нужди в контекста на напр. на индустрията за производство на компютри, щяхме да видим, че компютър, който преди пет години и повече можеше да върши всички наши задачи, вече не е достатъчен за нас (новите нужди изискват по-пълен софтуер, който допълнително изисква хардуер и т.н.). По-конкретно, това явление е описано от Гордън Мур, един от основателите на Intel, който казва, че мощността на компютъра се удвоява на всеки 18 до 20 mсек, поради което този закон е наречен закон на Мур. Така че днес нашият мобилен телефон съдържа повече изчислителна мощност от цялата организация на НАСА, която е 1969. изпрати двама мъже на Луната или напр. видео игри, които консумират повече изчислителни ресурси за симулиране на триизмерни ситуации, отколкото е имал един мейнфрейм компютър от предишното десетилетие (Kaku, 2011).
Тук веднага трябва да се разделят две неща. Нуждите, които са ежедневни днес, този компютър не можеше да задоволи, но другата страна на историята, погледната като цяло, този компютър, както беше споменато, беше достатъчен, за да изстреля човек на Луната. Така прогресът на науката се освободи от зависимостта от скоростта на напр. процесори и има голям акцент върху други клонове, които вероятно пречат на напредъка. Накратко, науката комуникира двупосочно с компютъра и го адаптира към себе си.
Нуждите обаче не са единствените, които „бутат” човечеството напред. Желанията, които човек създава, независимо дали има нужда или не, откриват изцяло ново пространство за индустриите да се надпреварват да му предложат точно това, което той иска или каквото би искал, без да го осъзнават. Не трябва да забравяме и маркетинга, който подкрепя цялата история с факта, че това са всъщност нашите нужди и това, без което не можем, а не просто желания, които не са ни толкова необходими. Когато включим и човека като социално и културно същество, което иска да бъде различно от другите и да формира своя собствена идентичност, която да отразява вътрешното му духовно състояние (което е едновременно потребност и желание до известна степен), получаваме много сложна картина на днешния клиент, от гледна точка на напр. на компания, която иска да продаде своя автомобил, при което тази компания трябва да изразходва значителни ресурси, за да проучи и оформи своята оферта, без дори да навлиза в производството на тази кола.
Тогава как да произведем този продукт, така че да е нещо, което някой иска? Какво проучване е това и как е най-добре да се проведе, така че да е отражение на реалното желание на клиента и нещо, което някой ще купи, без да стои на склад и да губи стойност? Един от най-добрите начини да направим продукт е клиентът да каже какво очаква от продукта и тогава да сме сигурни, че ще му го продадем. Разбира се, другата страна на проблема е как да постигнем всичко това с възможно най-малко средства, като уважаваме всеки клиент поотделно.
Масово персонализиране
Първите, които дават отговор на този въпрос са привържениците на нов подход в производството. Появилият се преди двайсетина години подход предлага начин на мислене и философия за организиране на производството, за да се зачитат всички тези изисквания, като същевременно се намират решения за удовлетворяването им за взаимна изгода. Така че, произвеждайте това, което всеки клиент иска и може да плати, и реализирайте печалба. Този подход се нарича масово персонализиране. Монетата е създадена от английските думи mass (маса, масивен, множество) и customization, което в превод би означавало масово персонализиране в смисъл на възможността за индивидуализиране на продукти в масово производство (според Suzić, 2014).
Производство днес
Има много подходи към производството, но този, който набра най-голяма скорост и се прилага най-широко днес, е персонализирането. Когато говорим за персонализиране, то винаги е свързано с времето, в което живеем, и предположенията, свързани с персонализирането, са главно, че предписва най-добрия вид производство и как да подходим към дизайна и производството на продукта. Персонализирането не предписва какъв вид производство е най-добър и как да се създаде продукт. Персонализирането е подход и начин на мислене, а най-добрите начини и най-добри практики на производство са само следствие от този подход и като цяло решението за прилагане на този тип мислене в производството (творчеството).
Всички успешни компании следваха този подход и изградиха успешни системи, с които успяха да организират производството си така, че да отговарят най-добре на пазара. Персонализирането беше споменато, за да се посочи необходимостта от организиране на системата в посока на намаляване на входящите размери в производството, по отношение на изходните размери, и по този начин изигра много важна роля като подход.
Това въведе големи промени в начина, по който се създават продуктите, но все пак в основата начинът на производство не се е променил. Предлага се само по-добра организация.
Добавяне и изваждане на материал
Предишното производство се основава на принципа на изваждане на материала. На практика това означава, че се взема парче с по-големи размери от размерите на крайния продукт и материалът се отстранява от детайла, докато парчето се доведе до крайните размери. Този тип производство все още е доминиращо в производствената индустрия днес. Разбира се, има изключения, като продукти, получени чрез процесите на леене, издухване, щамповане и т.н., но тези методи не дават достатъчна “последваща” свобода при оформяне на продукта, а са ограничени от предварителна подготовка (шаблони, структури на материала и т.н.).
Производственият метод, предлаган от 3D printing, е точно обратният на споменатия метод и предлага производство чрез добавяне на материали. Този метод на производство се основава на принципа на добавяне на материали до получаване на крайния размер.
3D печат
Допреди няколко години този подход изглеждаше като научна фантастика, но именно инженерството допринесе за стартирането на този тип производство. При триизмерния печат обектът се създава чрез последователно нанасяне на слоеве материал. Той позволява производството на части и възли от няколко различни материала, с различни механични и физични свойства (Wikipedia, 2015).
Ако се задълбочим в същността на 3D принтирането, то би могло да съществува от дните на “течните материали”, но инженерството допринесе за това, че комбинацията от CNC [1] машина и обикновен екструдер (който може да изтласка някакъв материал) дава възможност за създаване на обект в три измерения, което е показано на снимката 1.
Изображение 1 - Комбинация от CNC машина и пластмасов екструдер (Рязане на картон на cnc, 2015) (Какво е новото в света на 3D печат? , 2015) (3D печат, 2015)
Разбира се, с течение на времето са разработени по-сложни методи от този тип и техники за съединяване на нанесени слоеве, където постоянно се получава по-добро покритие, въвеждат се нови материали и се подобрява конструкцията на самите принтери. Трябва да споменем и представения тогава принтер на Carbon3D, чиито дизайнери са вдъхновени от филма „Терминатор 2“, където се оформя обект, който се извлича от течна смола (снимка 2). Както каза един от създателите на този принтер, Джоузеф ДеСимоне, 3D принтерите всъщност са 2D принтери, които повтарят процеса отново и отново и този процес отнемаше много време тогава. Този принтер “просто” издърпва целия обект от течността, предварително оформен с помощта на светлина, и според източника по това време осигурява 25 до 100 пъти по-бърз печат (Carbon3D, 2015).
Изображение 2 - Принцип на работа на принтера 3D от Carbon 3D. (Carbon3D, 2015)
3D печат и производство
Вече може да се види как приложението на 3D принтера се разпространява във всички области на промишлеността, така че вече има отпечатани части от тялото, автомобилни черупки, прибори за хранене, гардероб и дори къщи и сгради и т.н. Например Boeing днес отпечатва повече от 20 000 части за своите самолети (DICKEY, 2015).
Тъй като тази технология става по-евтина и по-достъпна, експертите в тази област прогнозират, че този тип производство ще се премести от индустрията към клиентите. С 3D принтери хората ще могат да създават свои собствени модели, да модифицират съществуващи и да адаптират продуктите към своите нужди. Вече можете да намерите много безплатни модели в интернет, които могат да бъдат изтеглени и отпечатани директно.
Въпреки това, ако погледнем банален пример, много хора днес имат “обикновени” 2D принтери в домовете си, но все още има копирни машини и дори тези, които имат принтери, печатат в копирни машини. Подобно ще бъде и с 3D принтерите. Има няколко причини за това, някои от които са:
- икономически причини, тъй като масовото производство все още е по-евтино от индивидуалното;
- по-добър завършек, за който повечето хора няма да имат условия като професионалисти;
- познаване на характеристиките на материалите, софтуер за конструиране и обработка;
- творческите способности на индивида;
- физически ограничения на принтера.
По отношение на задоволяването на нуждите на клиентите, 3D печатът предлага безкрайно по-големи възможности за адаптиране на продукта към желанията на клиента, отколкото традиционното производство, базирано на изваждане на материали. Но от гледна точка на производителя, това позволява производство без излишни (отпадъчни) материали, намаляване на броя на машините, по-ниски разходи за съхранение и т.н. Също така остава място за гореспоменатата персонализация, при която продуктовите платформи могат да бъдат произведени предварително, върху които могат да бъдат отпечатани желаните форми и допълнително да отговарят на клиентите, със скорост на доставка и други подобни. Също така ще бъде отворена възможността за оставяне на незавършен продукт, където той ще бъде доставен на клиента като такъв, като клиентът също ще може да отпечата продукта със своя принтер.
По-долу има няколко примера, получени чрез 3D печат
Прикачен файл 1 - китайската компания WinSun, специализирана в строителството на къщи по 3D технология, “отпечата” първата си висока сграда
Изображение 3 – Печатна сграда - http://svetzanimljivosti.com/zgrada-iz-stampaca-prva-visespratnica-po-3d-tehnologiji/
Изображение 4 - Интериор на отпечатана сграда - http://kiko-unico.com.hr/hocemo-li-u-skoroj-buducnosti-printati-stambene-objekte-luksuzne-vile/
Прикачен файл 2 - Компанията Local Motors произведе автомобил, при който структурните елементи и частите на тялото са отпечатани на 3D принтер, а след това допълнителни компоненти
Изображение 5 - Автомобил, чиито части са отпечатани - http://www.b92.net/automobili/razno.php?yyyy=2015&mm=01&nav\_id=946245
Прикачен файл 3 - 3D Пушка и пистолет
Изображение 6 - 3d Пушка - http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2295283/3D-printing-gunsmiths-make-blueprints-available-free-download-granted-firearms-licence.html
Изображение 7 - http://www.bbc.com/news/science-environment-22421185
Прикачен файл 4 - 3D ръка за хора с увреждания
Изображение 8 - 3D ръка - http://edition.cnn.com/2014/04/14/tech/innovation/carpenter-fingers-robohand-3-d/
Забележка за приложението: Историческите примери, прогнозите, сравненията на скоростта и изявленията на компаниите не са заместител на действително техническо и търговско сравнение. Безопасността на процеса зависи от машината, материала, вентилацията, температурата, обработката, предназначението на детайла и експертната оценка на конкретния случай.
Източници
3D печат. (2015, 4 14). Взето от Wikipedia, безплатната енциклопедия: http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing
Carbon3D. (2015, 04 5). Извлечено от Carbon3D | CLIP технология – Революционна технология, съсредоточена върху регулируем фотохимичен процес за безслоен 3D печат:: http://carbon3d.com/
ДИКИ, М. Р. (2015, 4 15). Надявам се, че се доверявате на 3D принтери — Boeing ги използва за „отпечатване“ на части за своите самолети. Извлечено от Business Insider: http://www.businessinsider.com/
Каку, Д. М. (2011). Физика на бъдещето.
Рязане на картон на cnc. (2015, 4 14). Извлечено от elitesecurity.org - уеб форуми: http://www.elitesecurity.org/t415702-0
Suzić, N. (. (n.d.). Нови Сад.
Какво е новото в света на 3D печат? . (2015, 4 14). Извлечено от Brit + co: http://www.brit.co/3d-june/
Уикипедия. (2015, 04 12). 3D печат. Взето от Wikipedia: http://sr.wikipedia.org/sr-el/3%D0%94_%D1%88%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B0
[1] CNC (англ. компютърно цифрово управление) е машина, която използва предварително въведени координати за своето движение, които се въвеждат в зависимост от желаните позиции в наблюдаваната координатна система.