Ważna uwaga profesjonalna: Jest to tekst archiwalny, autorski, oparty na źródłach i przykładach dostępnych w momencie publikacji. Nie jest to aktualna specyfikacja techniczna, instrukcja bezpieczeństwa, porada inwestycyjna ani potwierdzenie aktualnych możliwości, prędkości, kosztów czy statusu wymienionych firm i produktów. Każde aktualne zastosowanie wytwarzania przyrostowego wymaga sprawdzenia aktualnej dokumentacji producenta, właściwości materiałów, bezpieczeństwa pracy, praw własności intelektualnej i obowiązujących przepisów.
Usługi wytwarzania przyrostowego i drukowania nie są częścią aktualnej oferty publicznej Savo Kusić. Dzisiejsza produkcja koncentruje się na oknach drewnianych, oknach drewniano-aluminiowych i drzwiach na zamówienie.
Potrzeby, technologia i produkcja
Nowa technologia wytwarzania przedmiotów z wykorzystaniem drukarki 3D również wymagała od nas przeglądu tej technologii, jej wpływu na produkcję oraz ewentualnych nowych trendów i sposobów organizacji produkcji.
Większość tekstów dotyczących sfery przemysłu (a także wielu innych dziedzin) tak naprawdę zaczyna się od konkluzji, że „dziś technologia (medycyna, chemia itp.) jest tak zaawansowana, że…”
To hasło, podobnie jak miało to miejsce w przeszłości, pozostanie oczywiście przez wiele lat i prawdopodobnie przeżyje nas, ponieważ w tym samym dniu, w którym czytamy ten tekst, społeczeństwo ludzkie nigdy nie było bardziej rozwinięte, ale nigdy nie będzie tak, jak będzie jutro.
I rzeczywiście potrzeby kreowane przez człowieka zmieniają się z dnia na dzień, a każda potrzeba warunkuje nową, która musi być doskonalsza i lepsza od poprzedniej. Jeśli umieścisz te potrzeby w kontekście np. branży produkcji komputerów, zobaczylibyśmy, że komputer, który pięć lat temu i więcej mógłby wykonywać wszystkie nasze prace, już nam nie wystarcza (nowe potrzeby wymagają bardziej kompletnego oprogramowania, które dodatkowo wymaga sprzętu itp.). Konkretnie zjawisko to opisał Gordon Moore, jeden z założycieli Intela, który twierdzi, że moc komputera podwaja się co 18 do 20 ms, dlatego prawo to nazwano prawem Moore’a. Zatem dzisiaj nasz telefon komórkowy ma większą moc obliczeniową niż cała organizacja NASA, czyli 1969. wysłał dwóch ludzi na Księżyc czy np. gry wideo, które zużywają więcej zasobów obliczeniowych do symulacji sytuacji trójwymiarowych niż pojedynczy komputer typu mainframe z poprzedniej dekady (Kaku, 2011).
Tutaj należy od razu rozdzielić dwie rzeczy. Potrzeb, które są dzisiaj codzienne, komputer ten nie był w stanie zaspokoić, ale z drugiej strony, patrząc ogólnie, komputer ten, jak wspomniano, wystarczył, aby wysłać człowieka na Księżyc. Tym samym postęp nauki uwolnił się od uzależnienia od prędkości m.in. przetwórców, przy czym duży nacisk kładzie się na inne gałęzie, które mogą utrudniać postęp. Krótko mówiąc, nauka komunikuje się z komputerem w obie strony i dostosowuje go do siebie.
Jednak potrzeby nie są jedynymi czynnikami, które „popychają” ludzkość do przodu. Pragnienia, które tworzy człowiek, niezależnie od tego, czy tego potrzebuje, czy nie, otwierają zupełnie nową przestrzeń dla przemysłów, w których mogą ścigać się, aby zaoferować mu dokładnie to, czego chce lub czego chciałby, nie będąc jeszcze tego świadomym. Nie można zapomnieć o marketingu, który wspiera całą historię faktem, że to tak naprawdę nasze potrzeby i to, bez czego nie możemy się obejść, a nie tylko pragnienia, które nie są nam aż tak potrzebne. Kiedy uwzględnimy także człowieka jako istotę społeczną i kulturową, która pragnie różnić się od innych i kształtować własną tożsamość, która będzie odzwierciedlać jego wewnętrzny stan duchowy (będący w pewnym stopniu zarówno potrzebą, jak i pragnieniem), otrzymamy bardzo skomplikowany obraz dzisiejszego klienta, z punktu widzenia m.in. firmy chcącej sprzedać swój samochód, gdzie musi ona przeznaczyć znaczne środki na badania i kształtowanie swojej oferty, nawet nie rozpoczynając produkcji tego samochodu.
Więc jak wyprodukować ten produkt, żeby był czymś, czego ktoś chce? Co to za badanie i jak najlepiej je przeprowadzić, aby było odzwierciedleniem rzeczywistego pragnienia klienta i czegoś, co ktoś kupi, bez czekania na magazynie i utraty wartości? Jednym z najlepszych sposobów na wytworzenie produktu jest to, aby klient powiedział, czego oczekuje od produktu, a wtedy mamy pewność, że mu to sprzedamy. Oczywiście drugą stroną problemu jest to, jak to wszystko osiągnąć przy użyciu jak najmniejszej ilości zasobów, szanując jednocześnie każdego klienta indywidualnie.
Masowa personalizacja
Pierwszymi, którzy udzielą odpowiedzi na to pytanie, są zwolennicy nowego podejścia do produkcji. Podejście, które pojawiło się jakieś dwadzieścia lat temu, proponuje sposób myślenia i filozofię organizacji produkcji uwzględniającą wszystkie te wymagania, przy jednoczesnym znalezieniu rozwiązań pozwalających je zaspokoić z obopólną korzyścią. Produkuj więc to, czego chce każdy klient, za co może zapłacić i osiągać zysk. To podejście nazywa się masowym dostosowywaniem. Moneta powstała z angielskich słów mass (masa, masywna, wielość) oraz customization (dostosowanie), co w tłumaczeniu oznaczałoby masowe dostosowywanie w sensie możliwości indywidualizowania produktów w masowej produkcji (wg Suzić, 2014).
Dzisiejsza produkcja
Istnieje wiele podejść do produkcji, ale tym, które nabrało największego rozpędu i jest obecnie najczęściej stosowane, jest personalizacja. Mówiąc o personalizacji, zawsze jest ona związana z czasem, w którym żyjemy, a założenia związane z personalizacją są takie, że określa ona najlepszy rodzaj produkcji oraz podejście do projektowania i produkcji produktu. Personalizacja nie określa, jaki rodzaj produkcji jest najlepszy i jak stworzyć produkt. Personalizacja to podejście i sposób myślenia, a najlepsze metody i najlepsze praktyki produkcji są jedynie konsekwencją tego podejścia i w ogóle decyzji o zastosowaniu tego typu myślenia w produkcji (kreacji).
Wszystkie firmy, które odniosły sukces, poszły za tym podejściem i zbudowały skuteczne systemy, dzięki którym udało im się zorganizować swoją produkcję tak, aby jak najlepiej reagować na rynek. O dostosowywaniu wspomniano, aby wskazać potrzebę zorganizowania systemu w kierunku zmniejszania wielkości wejściowych w produkcji w stosunku do wielkości wyjściowych, dlatego odegrało ono bardzo ważną rolę jako podejście.
Spowodowało to poważne zmiany w sposobie tworzenia produktów, ale w istocie sposób produkcji się nie zmienił. Oferowana jest tylko lepsza organizacja.
Dodawanie i odejmowanie materiału
Poprzednia produkcja opiera się na zasadzie odejmowania materiału. W praktyce oznacza to, że pobierany jest kawałek o wymiarach większych niż wymiary produktu finalnego i z niego usuwany jest materiał, aż do momentu doprowadzenia detalu do ostatecznych wymiarów. Ten rodzaj produkcji do dziś dominuje w przemyśle wytwórczym. Oczywiście są wyjątki, jak produkty otrzymywane w procesach odlewania, rozdmuchiwania, tłoczenia itp., jednak metody te nie dają wystarczającej „późniejszej” swobody w kształtowaniu produktu, lecz są ograniczone wcześniejszym przygotowaniem (szablony, struktury materiału itp.).
Metoda produkcji oferowana przez druk 3D jest całkowitym przeciwieństwem wspomnianej metody i oferuje produkcję poprzez dodawanie materiałów. Ta metoda produkcji opiera się na zasadzie dodawania materiałów aż do uzyskania ostatecznego wymiaru.
3D drukuj
Jeszcze kilka lat temu takie podejście wydawało się science fiction, ale to inżynieria przyczyniła się do uruchomienia tego typu produkcji. W druku trójwymiarowym obiekt powstaje poprzez nakładanie kolejnych warstw materiału. Umożliwia produkcję części i zespołów z kilku różnych materiałów, o różnych właściwościach mechanicznych i fizycznych (Wikipedia, 2015).
Jeśli zagłębić się w istotę druku 3D, mógł on istnieć już od czasów „materiałów płynnych”, jednak inżynieria przyczyniła się do tego, że połączenie maszyny CNC [1] oraz zwykłej wytłaczarki (która może przepchnąć część materiału) daje możliwość stworzenia obiektu w trzech wymiarach, co widać na zdjęciu 1.
Image 1 - Połączenie maszyny CNC i wytłaczarki tworzyw sztucznych (Cnc wycinanie kartonu, 2015) (Co nowego w świecie drukowania 3D? , 2015) (drukowanie 3D, 2015)
Oczywiście z biegiem czasu opracowano bardziej wyrafinowane metody tego typu i techniki łączenia nakładanych warstw, gdzie stale uzyskuje się lepsze wykończenie, wprowadza się nowe materiały i udoskonala się konstrukcję samych drukarek. Warto wspomnieć także o zaprezentowanej wówczas drukarce Carbon3D, której konstruktorzy inspirowali się filmem „Terminator 2”, w którym kształtowany jest przedmiot wydobyty z płynnej żywicy (zdjęcie 2). Jak powiedział jeden z twórców tej drukarki, Joseph DeSimone, drukarki 3D to w rzeczywistości drukarki 2D, które powtarzają ten proces w kółko, a proces ten zajmował wtedy dużo czasu. Drukarka ta „po prostu” wyciąga cały obiekt z płynu, wstępnie uformowanego za pomocą światła, i według ówczesnego źródła zapewnia drukowanie od 25 do 100 razy szybsze (Carbon3D, 2015).
Ilustracja 2 - Zasada działania 3D drukarki Carbon 3D. (Węgiel3D, 2015)
3D druk i produkcja
Można już zobaczyć, jak zastosowanie drukarki 3D rozprzestrzenia się na wszystkie obszary przemysłu, w związku z czym drukowane są już części karoserii, karoserie samochodów, sztućce, szafy, a nawet domy i budynki itp. Na przykład Boeing drukuje dziś ponad 20 000 części do swoich samolotów (DICKEY, 2015).
W miarę jak technologia ta stanie się tańsza i bardziej dostępna, eksperci w tej dziedzinie przewidują, że tego typu produkcja będzie przenoszona z przemysłu do klientów. Dzięki drukarkom 3D ludzie będą mogli tworzyć własne modele, modyfikować istniejące i dostosowywać produkty do swoich potrzeb. W Internecie można już znaleźć wiele bezpłatnych modeli, które można pobrać i bezpośrednio wydrukować.
Niemniej jednak, jeśli spojrzymy na banalny przykład, wiele osób ma dziś w swoich domach „zwykłe” drukarki 2D, ale wciąż istnieją kopiarki, a nawet ci, którzy mają drukarki, drukują w kopiarkach. Podobnie będzie z drukarkami 3D. Jest tego kilka powodów, a niektóre z nich to:
- względy ekonomiczne, ponieważ produkcja masowa jest w dalszym ciągu tańsza niż indywidualna;
- lepsze wykończenie, do którego większość osób nie będzie miała warunków jako profesjonaliści;
- znajomość charakterystyki materiałów, oprogramowania konstrukcyjnego i obróbczego;
- zdolności twórcze jednostki;
- ograniczenia fizyczne drukarki.
Jeśli chodzi o zaspokojenie potrzeb klientów, druk 3D oferuje nieskończenie większe możliwości dostosowania produktu do życzeń klienta, niż była w stanie zaoferować tradycyjna produkcja oparta na odejmowaniu materiału. Ale z punktu widzenia producenta umożliwia produkcję bez zbędnych (odpadów) materiałów, zmniejszenie liczby maszyn, niższe koszty magazynowania itp. Pozostaje również miejsce na wspomnianą wyżej personalizację, gdzie można z wyprzedzeniem wyprodukować platformy produktowe, na których można wydrukować pożądane kształty i dodatkowo spotkać się z klientami, z szybkością dostawy i tym podobnymi. Otworzy się także możliwość pozostawienia niedokończonego produktu, który w takiej postaci zostanie dostarczony do Klienta, a Klient będzie mógł także wydrukować produkt na swojej drukarce.
Poniżej znajduje się kilka przykładów uzyskanych przez druk 3D
Załącznik 1 - Chińska firma WinSun, specjalizująca się w budowie domów w technologii 3D, „wydrukowała” swój pierwszy wieżowiec
Obraz 3 – Drukowany budynek - http://svetzanimljivosti.com/zgrada-iz-stampaca-prva-visespratnica-po-3d-tehnologiji/
Obraz 4 - Wnętrze drukowanego budynku - http://kiko-unico.com.hr/hocemo-li-u-skoroj-buducnosti-printati-stambene-objekte-luksuzne-vile/
Załącznik 2 - Firma Local Motors wyprodukowała samochód, w którym elementy konstrukcyjne i części nadwozia są drukowane na drukarce 3D, a następnie w samochodzie instalowane są dodatkowe komponenty
Image 5 - Samochód, którego części są drukowane - http://www.b92.net/automobili/razno.php?yyyy=2015&mm=01&nav\_id=946245
Załącznik 3 - 3D Karabin i pistolet
Obraz 6 - 3d Karabin - http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2295283/3D-printing-gunsmiths-make-blueprints-available-free-download-granted-firearms-licence.html
Obraz 7 - http://www.bbc.com/news/science-environment-22421185
Załącznik 4 - 3D dłoń dla osób niepełnosprawnych
Obraz 8 - 3D ręka - http://edition.cnn.com/2014/04/14/tech/innovation/carpenter-fingers-robohand-3-d/
Nota aplikacyjna: Przykłady historyczne, prognozy, porównania prędkości i oświadczenia firm nie zastępują rzeczywistego porównania technicznego i handlowego. Bezpieczeństwo procesu zależy od maszyny, materiału, wentylacji, temperatury, obróbki, przeznaczenia części i fachowej oceny konkretnego przypadku.
Źródła
3D drukowanie. (2015, 4 14). Źródło: Wikipedia, wolna encyklopedia: http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing
Węgiel3D. (2015, 04 5). Źródło: Carbon3D | Technologia CLIP — Przełomowa technologia skupiona na przestrajalnym procesie fotochemicznym do bezwarstwowego druku 3D:: http://carbon3d.com/
DICKEY, MR (2015, 4 15). Mamy nadzieję, że zaufasz drukarkom 3D — Boeing używa ich do „drukowania” części do swoich samolotów. Pobrano z Business Insider: http://www.businessinsider.com/
Kaku, DM (2011). Fizyka przyszłości.
Cięcie kartonu na cnc. (2015, 4 14). Pobrano z Elitesecurity.org – fora internetowe: http://www.elitesecurity.org/t415702-0
Suzić, N. (. (nd). Nowy Sad.
Co nowego w świecie druku 3D? . (2015, 4 14). Źródło: Brit + co: http://www.brit.co/3d-june/
Wikipedia. (2015, 04 12). 3D znaczek. Źródło z Wikipedii: http://sr.wikipedia.org/sr-el/3%D0%94_%D1%88%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B0
[1] CNC (eng. komputerowe sterowanie numeryczne) to maszyna, która do swojego ruchu wykorzystuje wcześniej wprowadzone współrzędne, które wprowadza się w zależności od żądanych pozycji w obserwowanym układzie współrzędnych.