Pomembna strokovna opomba: To je arhivsko avtorjevo besedilo, ki temelji na virih in primerih, ki so bili na voljo v času objave. Ne gre za aktualno tehnično specifikacijo, varnostno navodilo, investicijski nasvet ali potrditev trenutnih zmogljivosti, hitrosti, stroškov ali statusa omenjenih podjetij in produktov. Vsaka trenutna uporaba aditivne proizvodnje zahteva preverjanje proizvajalčeve trenutne dokumentacije, lastnosti materialov, varnosti pri delu, pravic intelektualne lastnine in veljavnih predpisov.
Storitve aditivne proizvodnje in tiska niso del trenutne javne ponudbe Savo Kusić. Današnji fokus proizvodnje so lesena okna, leseno-aluminijasta okna in vrata po meri.
Potrebe, tehnologija in proizvodnja
Nova tehnologija izdelave artiklov s pomočjo 3D tiskalnika, je zahtevala tudi naš pregled te tehnologije, njenih učinkov na proizvodnjo ter morebitnih novih trendov in načinov organizacije proizvodnje.
Večina besedil, ki obravnavajo področje industrije (pa tudi mnogih drugih področij), se pravzaprav začne z ugotovitvijo, da je “današnja tehnologija (medicina, kemija itd.) tako napredovala, da…”
Ta floskula, kot se je dogajala v preteklosti, bo seveda ostala še mnogo let in verjetno nas bo preživela, saj taka kot je, prav na dan, ko beremo to besedilo, človeška družba še nikoli ni bila bolj razvita, pa tudi nikoli ne bo, kot bo jutri.
In res, potrebe, ki jih ustvarja človek, se iz dneva v dan razlikujejo in vsaka potreba pogojuje novo, ki mora biti popolnejša in boljša od prejšnje. Če bi te potrebe postavili v kontekst npr. računalniške industrije bi videli, da nam računalnik, ki je pred petimi leti in več lahko opravljal vsa naša dela, ne zadošča več (nove potrebe zahtevajo popolnejšo programsko opremo, ta pa dodatno zahteva strojno opremo itd.). Konkretno je ta pojav opisal Gordon Moore, eden od ustanoviteljev Intela, ki pravi, da se moč računalnika podvoji vsakih 18 do 20 msekund, zato so ta zakon poimenovali Moorov zakon. Danes ima naš mobilni telefon več računalniške moči kot celotna organizacija NASA, ki je 1969. poslal dva človeka na luno ali npr. video igre, ki porabijo več računalniških virov za simulacijo tridimenzionalnih situacij, kot jih je imel en sam glavni računalnik prejšnjega desetletja (Kaku, 2011).
Tukaj je treba takoj ločiti dvoje. Potreb, ki so danes vsakdanje, ta računalnik ni mogel zadovoljiti, druga plat zgodbe pa je, gledano na splošno, ta računalnik, kot rečeno, zadostoval za izstrelitev človeka na Luno. Tako se je napredek znanosti osvobodil odvisnosti od hitrosti npr. procesorjev in velik poudarek je na drugih vejah, ki morebiti zavirajo napredek. Skratka, znanost dvosmerno komunicira z računalnikom in ga prilagaja sebi.
Niso pa potrebe edine, ki človeštvo »potiskajo« naprej. Želje, ki jih ustvarja človek, ne glede na to, ali jih potrebuje ali ne, odpirajo povsem nov prostor za industrije, ki tekmujejo, katera mu bo ponudila točno to, kar hoče ali kar bi rad, ne da bi se tega še zavedal. Ne smemo pozabiti na marketing, ki celotno zgodbo podkrepi z dejstvom, da gre pravzaprav za naše potrebe in tisto, brez česar ne moremo, in ne zgolj za želje, ki nam niso tako nujne. Ko k temu prištejemo še človeka kot družbeno in kulturno bitje, ki želi biti drugačen od drugih in oblikovati lastno identiteto, ki bo odražala njegovo notranje duhovno stanje (ki je do neke mere hkrati potreba in želja), dobimo zelo zapleteno sliko današnjega kupca, z vidika npr. podjetja, ki želi prodati svoj avto, pri čemer mora to podjetje porabiti znatna sredstva, raziskati in oblikovati svojo ponudbo, ne da bi sploh vstopilo v proizvodnjo tega avtomobila.
Kako potem izdelati ta izdelek, da bo nekaj, kar si nekdo želi? Kakšna raziskava je to in kako jo je najbolje izvesti, da bo odraz resnične želje kupca in nekaj, kar bo nekdo kupil, ne da bi obležalo na zalogi in izgubljalo vrednost? Eden najboljših načinov za izdelavo izdelka je, da kupec pove, kaj od izdelka pričakuje, in potem smo lahko prepričani, da mu ga bomo prodali. Seveda pa je druga plat problema, kako vse to doseči s čim manj sredstvi, ob spoštovanju vsakega kupca posebej.
Množična prilagoditev
Na to vprašanje prvi ponujajo odgovor zagovorniki novega pristopa v proizvodnji. Pristop, ki se je pojavil pred kakšnimi dvajsetimi leti, ponuja način razmišljanja in filozofijo organizacije proizvodnje, ki spoštuje vse te zahteve in išče rešitve za njihovo zadovoljitev v obojestransko korist. Torej, proizvajajte tisto, kar vsaka stranka želi in lahko plača ter ustvari dobiček. Ta pristop se imenuje množično prilagajanje_. Skovanka je nastala iz angleških besed mass (množica, množica, množica) in customization (prilagoditev), kar bi v prevodu pomenilo množično prilagajanje v smislu možnosti individualizacije izdelkov v masovni proizvodnji (po Suzić, 2014).
Proizvodnja danes
Pristopov k izdelavi je veliko, a tisti, ki je dobil največji zagon in se danes najbolj uporablja, je prilagajanje po meri. Ko govorimo o prilagajanju, je to vedno povezano s časom, v katerem živimo in predpostavke, povezane s prilagajanjem, so predvsem to, da predpisuje najboljšo vrsto proizvodnje in kako pristopiti k oblikovanju in izdelavi izdelka. Customization ne predpisuje, kakšna proizvodnja je najboljša in kako ustvariti izdelek. Prilagoditev je pristop in način razmišljanja, najboljše metode in najboljše prakse proizvodnje pa so le posledica tega pristopa in nasploh odločitve za uporabo tovrstnega razmišljanja v proizvodnji (kreaciji).
Vsa uspešna podjetja so sledila temu pristopu in zgradila uspešne sisteme, s katerimi so uspela organizirati svojo proizvodnjo tako, da se najbolje odzivajo na trg. Prilagajanje je bilo omenjeno, da bi nakazalo potrebo po organizaciji sistema v smeri zmanjševanja vhodnih velikosti v proizvodnji glede na izhodne velikosti, zato je igralo zelo pomembno vlogo kot pristop.
To je vneslo velike spremembe v način nastajanja izdelkov, še vedno pa se v bistvu način proizvodnje ni spremenil. Ponuja se le boljša organizacija.
Seštevanje in odštevanje snovi
Prejšnja proizvodnja temelji na principu odštevanja materiala. V praksi to pomeni, da se vzame kos večjih dimenzij od dimenzij končnega izdelka in se iz kosa odstranjuje material, dokler se kos ne pripelje do končnih dimenzij. Ta vrsta proizvodnje še danes prevladuje v predelovalni industriji. Seveda obstajajo izjeme, kot so izdelki, pridobljeni s postopki ulivanja, pihanja, vtiskovanja in podobno, vendar ti načini ne dajejo zadostne “naknadne” svobode pri oblikovanju izdelka, temveč so omejeni s predhodno pripravo (šablone, strukture materiala ipd.).
Način izdelave, ki ga ponuja 3D printing, je ravno nasproten od omenjenega in ponuja izdelavo z dodajanjem materialov. Ta način izdelave temelji na principu dodajanja materialov do končne dimenzije.
3D tisk
Do pred nekaj leti se je ta pristop zdel kot znanstvena fantastika, vendar je bil inženiring tisti, ki je prispeval k zagonu tovrstne proizvodnje. Pri tridimenzionalnem tisku se predmet ustvari z zaporednim nanosom plasti materiala. Omogoča izdelavo delov in sklopov iz več različnih materialov, z različnimi mehanskimi in fizikalnimi lastnostmi (Wikipedia, 2015).
Če se poglobimo v bistvo 3D tiskanja, bi ta lahko obstajal še iz časov “tekočih materialov”, vendar je inženiring pripomogel k temu, da kombinacija CNC [1] stroja in navadnega ekstruderja (ki lahko potiska nekaj materiala) daje možnost izdelave objekta v treh dimenzijah, kar je prikazano na sliki. 1.
Image 1 - Kombinacija CNC stroja in ekstruderja za plastiko (CNC izrezovanje kartona, 2015) (Kaj je novega v svetu 3D tiskanje? , 2015) (3D tiskanje, 2015)
Seveda so se sčasoma razvile bolj sofisticirane tovrstne metode in tehnike spajanja nanesenih slojev, kjer se vedno bolj pridobiva finiš, uvajajo novi materiali in izboljšuje konstrukcija samih tiskalnikov. Omeniti velja še takrat predstavljeni tiskalnik Carbon3D, katerega konstruktorje je navdihnil film “Terminator 2”, kjer se oblikuje predmet, ki je izločen iz tekoče smole (slika 2). Kot je povedal eden od ustvarjalcev tega tiskalnika, Joseph DeSimone, so tiskalniki 3D pravzaprav tiskalniki 2D, ki postopek ponavljajo znova in znova in ta proces je takrat trajal dolgo. Ta tiskalnik “preprosto” potegne celoten predmet iz tekočine, predhodno oblikovan s pomočjo svetlobe, in glede na takratni vir zagotavlja 25 do 100-krat hitrejše tiskanje (Carbon3D, 2015).
Slika 2 - Princip delovanja 3D tiskalnika Carbon 3D. (Carbon3D, 2015)
3D tisk in proizvodnja
Vidi se že, kako se uporaba tiskalnika 3D širi na vsa področja industrije, tako da že obstajajo natisnjeni deli karoserije, avtomobilske školjke, jedilni pribor, garderobe in celo hiše in zgradbe itd. Boeing na primer danes tiska več kot dele 20 000 za svoje letala (DICKEY, 2015).
Ko bo ta tehnologija postajala cenejša in dostopnejša, strokovnjaki na tem področju napovedujejo, da se bo tovrstna proizvodnja iz industrije preselila k kupcem. S tiskalniki 3D bodo ljudje lahko ustvarili lastne modele, spremenili obstoječe in prilagodili izdelke svojim potrebam. Na internetu lahko že najdete veliko brezplačnih modelov, ki jih je mogoče prenesti in neposredno natisniti.
Kljub temu, če pogledamo banalen primer, ima danes veliko ljudi doma »navadne« 2D tiskalnike, še vedno pa obstajajo kopirni stroji in tudi tisti, ki imajo tiskalnike, tiskajo v kopirnih strojih. Podobno bo s tiskalniki 3D. Za to obstaja več razlogov, nekateri od njih so:
- ekonomski razlogi, ker je množična proizvodnja še vedno cenejša od individualne;
- boljši zaključek, za katerega večina posameznikov ne bo imela pogojev kot profesionalci;
- poznavanje lastnosti materialov, programske opreme za konstrukcijo in obdelavo;
- ustvarjalne sposobnosti posameznika;
- fizične omejitve tiskalnika.
Glede zadovoljevanja potreb kupcev 3D tisk ponuja neskončno večje možnosti prilagajanja izdelka željam kupca, kot jih je lahko ponudila tradicionalna izdelava, ki temelji na odštevanju materiala. Z vidika proizvajalca pa omogoča proizvodnjo brez odvečnih (odpadnih) materialov, zmanjševanje števila strojev, nižje stroške skladiščenja itd. Prav tako ostaja prostor za zgoraj omenjeno prilagoditev, kjer se lahko vnaprej izdelajo produktne platforme, na katere se lahko natisne želene oblike in dodatno zadovolji kupce, s hitrostjo dostave in podobno. Prav tako se bo odprla možnost zapustitve nedokončanega izdelka, kjer bo kot tak dostavljen kupcu, kupec pa bo izdelek lahko tudi natisnil s svojim tiskalnikom.
Spodaj je nekaj primerov, pridobljenih z 3D tiskanjem
Priloga 1 - Kitajsko podjetje WinSun, specializirano za gradnjo hiš po tehnologiji 3D, je “natisnilo” svojo prvo stolpnico
Slika 3 – Natisnjena zgradba - http://svetzanimljivosti.com/zgrada-iz-stampaca-prva-visespratnica-po-3d-tehnologiji/
Slika 4 - Notranjost natisnjene zgradbe - http://kiko-unico.com.hr/hocemo-li-u-skoroj-buducnosti-printati-stambene-objekte-luksuzne-vile/
Priloga 2 - Podjetje Local Motors je izdelalo avtomobil, kjer so strukturni elementi in deli karoserije natisnjeni na 3D tiskalniku, nato pa so v avto nameščene dodatne komponente
Slika 5 - Avto, katerega deli so natisnjeni - http://www.b92.net/automobili/razno.php?yyyy=2015&mm=01&nav\_id=946245
Priloga 3 - 3D Puška in pištola
Image 6 - 3d puška - http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2295283/3D-printing-gunsmiths-make-blueprints-available-free-download-granted-firearms-licence.html
Image 7 - http://www.bbc.com/news/science-environment-22421185
Priloga 4 - 3D roka za invalide
Image 8 - 3D roka - http://edition.cnn.com/2014/04/14/tech/innovation/carpenter-fingers-robohand-3-d/
Opomba o aplikaciji: Zgodovinski primeri, napovedi, primerjave hitrosti in izjave podjetij niso nadomestilo za dejansko tehnično in komercialno primerjavo. Varnost procesa je odvisna od stroja, materiala, prezračevanja, temperature, obdelave, namena dela in strokovne ocene konkretnega primera.
Viri
3D tiskanje. (2015, 4 14). Pridobljeno iz Wikipedije, proste enciklopedije: http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing
Carbon3D. (2015, 04 5). Pridobljeno iz Carbon3D | Tehnologija CLIP – Prelomna tehnologija, osredotočena na nastavljiv fotokemični proces za brezplastno 3D tiskanje:: http://carbon3d.com/
DICKEY, M. R. (2015, 4 15). Upam, da zaupate tiskalnikom 3D — Boeing jih uporablja za ‘tiskanje’ delov za svoja letala. Pridobljeno iz Business Insider: http://www.businessinsider.com/
Kaku, D. M. (2011). Fizika prihodnosti.
Razrez kartona na cnc. (2015, 4 14). Pridobljeno iz elitesecurity.org – spletni forumi: http://www.elitesecurity.org/t415702-0
Suzić, N. (. (n.d.). Novi Sad.
Kaj je novega v svetu 3D tiskanja? . (2015, 4 14). Pridobljeno iz Brit + co: http://www.brit.co/3d-june/
Wikipedia. (2015, 04 12). 3D znamka. Pridobljeno iz Wikipedije: 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, ki za svoje premikanje uporablja vnaprej vnesene koordinate, ki se vnašajo glede na želene položaje v opazovanem koordinatnem sistemu.