Dôležitá odborná poznámka: Toto je archívny autorský text založený na zdrojoch a príkladoch dostupných v čase vydania. Nejde o aktuálnu technickú špecifikáciu, bezpečnostný pokyn, investičné poradenstvo ani potvrdenie o aktuálnych možnostiach, rýchlostiach, nákladoch či stave uvedených spoločností a produktov. Každá súčasná aplikácia aditívnej výroby si vyžaduje kontrolu aktuálnej dokumentácie výrobcu, vlastností materiálov, bezpečnosti práce, práv duševného vlastníctva a platných predpisov.
Služby aditívnej výroby a tlače nie sú súčasťou aktuálnej verejnej ponuky Savo Kusić. Dnešné výrobné zameranie tvoria drevené okná, drevo-hliníkové okná a zákaznícke dvere.
Potreby, technológia a výroba
Nová technológia výroby predmetov pomocou tlačiarne 3D si vyžiadala aj našu revíziu tejto technológie, jej vplyvov na výrobu a možné nové trendy a spôsoby organizácie výroby.
Väčšina textov zaoberajúcich sa sférou priemyslu (ako aj mnohými inými oblasťami) v skutočnosti začína konštatovaním, že „dnešná technológia (medicína, chémia atď.) je natoľko vyspelá, že …
Táto fráza, ako sa to stalo v minulosti, samozrejme zostane ešte mnoho rokov a pravdepodobne nás prežije, pretože práve v deň, keď čítame tento text, ľudská spoločnosť nebola nikdy rozvinutejšia, ale nebude taká, ako bude zajtra.
A skutočne, potreby vytvorené človekom sa líšia zo dňa na deň a každá potreba podmieňuje novú, ktorá musí byť dokonalejšia a lepšia ako tá predchádzajúca. Ak by ste tie potreby zaradili do kontextu napr. z odvetvia výroby počítačov by sme videli, že počítač, ktorý mohol pred piatimi a viac rokmi vykonávať všetky naše úlohy, nám už nestačí (nové potreby vyžadujú úplnejší softvér, ktorý ďalej vyžaduje hardvér atď.). Konkrétne tento jav opísal Gordon Moore, jeden zo zakladateľov spoločnosti Intel, ktorý hovorí, že výkon počítača sa zdvojnásobí každých 18 až 20 ms, a preto bol tento zákon nazvaný Moorov zákon. Takže dnes náš mobilný telefón obsahuje viac výpočtového výkonu ako celá organizácia NASA, ktorá je 1969. poslal dvoch mužov na Mesiac alebo napr. videohry, ktoré spotrebúvajú viac výpočtových zdrojov na simuláciu trojrozmerných situácií ako mal jeden sálový počítač predchádzajúcej dekády (Kaku, 2011).
Tu by ste mali okamžite oddeliť dve veci. Potreby, ktoré sú dnes každodenné, tento počítač nedokázal naplniť, no z druhej strany veci, keď sa na to pozeráme vo všeobecnosti, ten počítač, ako už bolo spomenuté, stačil na vypustenie človeka na Mesiac. Tak sa pokrok vedy oslobodil od závislosti na rýchlosti napr. procesorov a veľký dôraz sa kladie na iné odvetvia, ktoré možno brzdia pokrok. Stručne povedané, veda komunikuje obojsmerne s počítačom a prispôsobuje ho sebe.
Potreby však nie sú jediné, ktoré „tlačia“ ľudstvo vpred. Túžby, ktoré si človek vytvára, bez ohľadu na to, či to potrebuje alebo nie, otvárajú úplne nový priestor pre odvetvia, ktoré sa môžu pretekať v tom, kto mu ponúkne presne to, čo chce alebo čo by chcel, bez toho, aby si to ešte uvedomoval. Netreba zabúdať ani na marketing, ktorý celý príbeh podporuje tým, že sú to v skutočnosti naše potreby a to, bez čoho sa nezaobídeme, a nielen túžby, ktoré pre nás nie sú až tak potrebné. Keď do toho zahrnieme aj človeka ako spoločenskú a kultúrnu bytosť, ktorá sa chce odlíšiť od ostatných a utvárať si vlastnú identitu, ktorá bude odrážať jeho vnútorný duchovný stav (čo je do istej miery potreba aj túžba), dostaneme veľmi komplikovaný obraz o dnešnom zákazníkovi, a to z pohľadu napr. spoločnosti, ktorá chce predať svoje auto, pričom táto spoločnosť musí vynaložiť značné prostriedky na prieskum a formovanie svojej ponuky bez toho, aby vôbec začala vyrábať toto auto.
Ako teda vyrobiť ten produkt, aby to bolo niečo, čo niekto chce? O aký výskum ide a ako ho najlepšie uskutočniť, aby bol odrazom skutočnej túžby zákazníka a niečoho, čo si niekto kúpi, bez toho, aby to sedelo na sklade a strácalo hodnotu? Jedným z najlepších spôsobov, ako vyrobiť produkt, je, že zákazník povie, čo od produktu očakáva, a potom si môžeme byť istí, že mu ho predáme. Samozrejme, druhá strana problému je, ako toto všetko dosiahnuť s čo najmenším počtom zdrojov a zároveň rešpektovať každého zákazníka individuálne.
Hromadné prispôsobenie
Prví, ktorí ponúkajú odpoveď na túto otázku, sú zástancovia nového prístupu vo výrobe. Prístup, ktorý sa objavil pred dvadsiatimi rokmi, ponúka spôsob myslenia a filozofiu organizácie výroby tak, aby rešpektovala všetky tieto požiadavky a zároveň našla riešenia na ich uspokojenie pre obojstranný prospech. Vyrábajte teda to, čo každý zákazník chce a môže zaplatiť a dosiahnuť zisk. Tento prístup sa nazýva mass customization. Minca vznikla z anglických slov mass (masa, masívny, multitud) a customization (úprava), čo by v preklade znamenalo masové prispôsobenie v zmysle možnosti individualizácie produktov v hromadnej výrobe (podľa Suzića, 2014).
Výroba dnes
Existuje mnoho prístupov k výrobe, ale ten, ktorý nabral najväčšiu dynamiku a dnes sa najviac uplatňuje, je prispôsobenie. Keď hovoríme o customizácii, vždy to súvisí s dobou, v ktorej žijeme a predpoklady súvisiace s customizáciou sú najmä to, že predpisuje najlepší druh výroby a ako pristupovať k dizajnu a výrobe produktu. Prispôsobenie nepredpisuje, aký druh výroby je najlepší a ako vytvoriť produkt. Prispôsobenie je prístup a spôsob myslenia a najlepšie metódy a najlepšie výrobné postupy sú len dôsledkom tohto prístupu a vo všeobecnosti rozhodnutia aplikovať tento typ myslenia vo výrobe (tvorbe).
Všetky úspešné spoločnosti nasledovali tento prístup a vybudovali úspešné systémy, pomocou ktorých sa im podarilo zorganizovať výrobu tak, aby čo najlepšie reagovali na trh. Prispôsobenie bolo spomenuté s cieľom naznačiť potrebu organizovať systém smerom k znižovaniu veľkosti vstupov vo výrobe vo vzťahu k veľkostiam výstupu, a preto zohralo veľmi dôležitú úlohu ako prístup.
To zaviedlo veľké zmeny v spôsobe vytvárania produktov, no v podstate sa spôsob výroby stále nezmenil. Ponúka sa len lepšia organizácia.
Sčítanie a odčítanie materiálu
Predchádzajúca výroba je založená na princípe odčítania materiálu. V praxi to znamená, že sa odoberie kus s väčšími rozmermi ako sú rozmery konečného výrobku a z kusu sa odoberie materiál, kým sa kus nedovedie do finálnych rozmerov. Tento typ výroby je aj dnes dominantný vo výrobnom priemysle. Samozrejme, existujú výnimky, ako sú produkty získané procesmi odlievania, vyfukovania, razenia a podobne, ale tieto metódy nedávajú dostatočnú „následnú“ voľnosť pri tvarovaní produktu, ale sú obmedzené predchádzajúcou prípravou (šablóny, materiálové štruktúry a pod.).
Výrobný spôsob, ktorý ponúka 3D tlač je presne opačný ako spomínaný spôsob a ponúka výrobu pridávaním materiálov. Tento spôsob výroby je založený na princípe pridávania materiálov, kým sa nedosiahne konečný rozmer.
3D tlač
Ešte pred niekoľkými rokmi sa tento prístup zdal ako sci-fi, no k spusteniu tohto typu výroby prispelo práve inžinierstvo. Pri trojrozmernej tlači sa objekt vytvára postupným nanášaním vrstiev materiálu. Umožňuje výrobu dielov a zostáv z niekoľkých rôznych materiálov, s rôznymi mechanickými a fyzikálnymi vlastnosťami (Wikipedia, 2015).
Ak sa ponoríme do podstaty 3D tlače, mohla existovať už od čias „tekutých materiálov“, no inžinierstvo prispelo k tomu, že kombinácia CNC [1] stroja a obyčajného extrudéra (ktorý dokáže vytlačiť nejaký materiál) dáva možnosť vytvoriť objekt, ktorý je zobrazený v troch rozmeroch, 1.
Obrázok 1 - Kombinácia CNC stroja a extrudéra plastov (rezanie kartónu na cnc,2015) (Čo je nové vo svete3D tlač? ,2015) (3D tlač,2015)
Samozrejme, postupom času sa vyvinuli sofistikovanejšie metódy tohto typu a techniky spájania nanesených vrstiev, kde sa neustále získava lepšia povrchová úprava, zavádzajú sa nové materiály a zdokonaľuje sa konštrukcia samotných tlačiarní. Spomenúť treba aj vtedy prezentovanú tlačiareň firmy Carbon3D, ktorej konštruktéri sa inšpirovali filmom „Terminátor 2“, kde sa tvaruje predmet, ktorý sa extrahuje z tekutej živice (obrázok 2). Ako povedal jeden z tvorcov tejto tlačiarne, Joseph DeSimone, tlačiarne 3D sú vlastne tlačiarne 2D, ktoré opakujú proces znova a znova a tento proces vtedy trval dlho. Táto tlačiareň „jednoducho“ vytiahne celý predmet z tekutiny predtvarovaný pomocou svetla a podľa zdroja v danom čase poskytuje od 25 do 100 krát rýchlejšiu tlač (Carbon3D, 2015).
Obrázok 2 - Princíp činnosti 3D tlačiarne Carbon 3D. (Uhlík3D, 2015)
3D tlač a výroba
Už je vidieť, ako sa aplikuje3D tlačiarne sa rozšírili do všetkých oblastí priemyslu, takže v súčasnosti už existujú tlačené časti karosérií, škrupiny áut, príbory, šatníky a dokonca aj domy a budovy atď. Napríklad Boeing dnes tlačí viac ako20 000diely pre vaše lietadlo (DICKEY,2015).
Keďže sa táto technológia stáva lacnejšou a dostupnejšou, odborníci v tejto oblasti predpovedajú, že tento typ výroby sa presunie z priemyslu k zákazníkom. S tlačiarňami 3D budú ľudia môcť vytvárať svoje vlastné modely, upravovať existujúce a prispôsobovať produkty svojim potrebám. Na internete už nájdete množstvo bezplatných modelov, ktoré sa dajú stiahnuť a priamo vytlačiť.
Napriek tomu, ak sa pozrieme na banálny príklad, veľa ľudí má dnes doma „obyčajné“ 2D tlačiarne, no stále existujú kopírky a dokonca aj tí, ktorí majú tlačiarne, tlačia v kopírkach. Podobne to bude aj s tlačiarňami 3D. Existuje na to niekoľko dôvodov, niektoré z nich sú:
- ekonomické dôvody, pretože hromadná výroba je stále lacnejšia ako individuálna;
- lepší povrch, na ktorý väčšina jednotlivcov nebude mať ako profesionáli podmienky;
- znalosť materiálových charakteristík, konštrukčného a spracovateľského softvéru;
- tvorivé schopnosti jednotlivca;
- fyzické obmedzenia tlačiarne.
Pokiaľ ide o uspokojovanie potrieb zákazníkov,3D-tlač ponúka nekonečne väčšie možnosti prispôsobenia produktu prianiam zákazníka, ako dokázala ponúknuť tradičná výroba založená na úbere materiálu. Z pohľadu výrobcu však umožňuje výrobu bez nadbytočných (odpadových) materiálov, redukciu počtu strojov, nižšie náklady na skladovanie a pod. Taktiež zostáva priestor pre vyššie spomínanú customizáciu, kde je možné vopred vyrobiť produktové platformy, na ktoré sa dajú vytlačiť požadované tvary a dodatočne vyjsť v ústrety zákazníkom, s rýchlosťou dodania a podobne. Taktiež sa otvorí možnosť ponechať nedokončený výrobok, kde bude doručený zákazníkovi ako taký a zákazník si bude môcť produkt aj vytlačiť svojou tlačiarňou.
Nižšie je uvedených niekoľko získaných príkladov3D v tlači
** Príloha1** - Čínska spoločnosť WinSun, špecializujúca sa na stavbu domov s3D technológiou, „vytlačila“ svoju prvú viacposchodovú budovu
Obrázok 3 – Vytlačená budova – http://svetzanimljivosti.com/zgrada-iz-stampaca-prva-visespratnica-po-3d-tehnologiji/
Obrázok 4 - Interiér tlačenej budovy -http://kiko-unico.com.hr/hocemo-li-u-skoroj-buducnosti-printati-stambene-objekte-luksuzne-vile/
** Príloha2**- Spoločnosť Local Motors vyrobila auto, na ktorom sú vytlačené konštrukčné prvky a časti karosérie3D tlačiareň a potom sa do auta nainštalujú ďalšie komponenty
Obrázok 5 - Auto, ktorého diely sú vytlačené -http://www.b92.net/automobili/razno.php?yyyy=2015&mm=01&nav\_id=946245
** Príloha3**-3D puška a pištoľ
Obrázok 6 -3d puška - http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2295283/3D-printing-gunsmiths-make-blueprints-available-free-download-granted-firearms-licence.html
Obrázok 7 - http://www.bbc.com/news/science-environment-22421185
** Príloha4** - 3D rameno pre ľudí so zdravotným postihnutím
Obrázok 8 -3D rameno -http://edition.cnn.com/2014/04/14/tech/innovation/carpenter-fingers-robohand-3-d/
Poznámka k aplikácii: Historické príklady, predpovede, porovnania rýchlosti a vyhlásenia spoločnosti nie sú náhradou za skutočné technické a komerčné porovnanie. Bezpečnosť procesu závisí od stroja, materiálu, vetrania, teploty, spracovania, účelu dielu a odborného posúdenia konkrétneho prípadu.
Zdroje
3D tlač. (2015, 4 14). Prevzaté z Wikipédie, voľnej encyklopédie: http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing
Uhlík3D. (2015, 04 5). Získané z Carbon3D | Technológia CLIP – prelomová technológia zameraná na laditeľný fotochemický proces pre bezvrstvovú 3D tlač:: http://carbon3d.com/
DICKEY, M. R. (2015, 4 15). Dúfam, že dôverujete tlačiarňam 3D – Boeing ich používa na „tlač“ dielov pre svoje lietadlá. Získané z Business Insider: http://www.businessinsider.com/
Kaku, D. M. (2011). Fyzika budúcnosti.
Rezanie kartónu na cnc. (2015, 4 14). Prevzaté z elitesecurity.org – webové fóra: http://www.elitesecurity.org/t415702-0
Suzić, N. (. (n.d.). Novi Sad.
Čo je nové vo svete 3D tlače? . (2015, 4 14). Získané od Brit + co: http://www.brit.co/3d-june/
Wikipedia. (2015, 04 12). 3D pečiatka. Prevzaté z Wikipédie: http://sr.wikipedia.org/sr-el/3%D0%94_%D1%88%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B0
[1] CNC (eng. computer numerical control) je stroj, ktorý na svoj pohyb využíva vopred zadané súradnice, ktoré sa zadávajú v závislosti od požadovaných polôh v pozorovanom súradnicovom systéme.