Важлива професійна примітка: Це архівний авторський текст, заснований на джерелах і прикладах, доступних на момент публікації. Це не поточна технічна специфікація, інструкція з безпеки, інвестиційна порада або підтвердження поточних можливостей, швидкості, вартості або статусу згаданих компаній і продуктів. Кожне поточне застосування адитивного виробництва вимагає перевірки поточної документації виробника, властивостей матеріалів, безпеки праці, прав інтелектуальної власності та відповідних норм.
Адитивне виробництво та друкарські послуги не є частиною поточної публічної пропозиції Savo Kusić. Сучасне виробництво складається з дерев’яних вікон, дерев’яно-алюмінієвих вікон та дверей на замовлення.
Потреби, технології та виробництво
Нова технологія виготовлення виробів за допомогою D-принтера 3 також вимагала від нас огляду цієї технології, її впливу на виробництво та можливих нових тенденцій і способів організації виробництва.
Більшість текстів, які стосуються сфери промисловості (як і багатьох інших галузей), насправді починаються з висновку, що «сьогодні технології (медицина, хімія тощо) настільки розвинені, що…»
Ця крилата фраза, як це траплялося в минулому, звісно, залишиться на багато років вперед і, ймовірно, переживе нас, тому що в той самий день, коли ми читаємо цей текст, людське суспільство ніколи не було більш розвиненим, але ніколи не буде, як це буде завтра.
І справді, потреби, створені людиною, відрізняються день у день, і кожна потреба зумовлює нову, яка має бути досконалішою та кращою за попередню. Якщо ви розмістите ці потреби в контексті, напр. комп’ютерної індустрії, ми побачимо, що комп’ютера, який п’ять і більше років тому міг виконувати всю нашу роботу, уже недостатньо для нас (нові потреби вимагають повнішого програмного забезпечення, яке додатково вимагає апаратного забезпечення тощо). Зокрема, це явище було описано Гордоном Муром, одним із засновників компанії Intel, який каже, що потужність комп’ютера подвоюється кожні 18 до 20 mсек, тому цей закон був названий законом Мура. Отже, сьогодні наш мобільний телефон має більше обчислювальної потужності, ніж уся організація NASA, а саме 1969. відправив двох людей на Місяць або напр. відеоігри, які споживають більше обчислювальних ресурсів для моделювання тривимірних ситуацій, ніж один мейнфрейм попереднього десятиліття (Kaku, 2011).
Тут відразу слід розділити дві речі. Потреби, які є повсякденними сьогодні, цей комп’ютер не міг задовольнити, але інша сторона історії, якщо розглядати загалом, цього комп’ютера, як згадувалося, було достатньо, щоб відправити людину на Місяць. Таким чином, прогрес науки звільнився від залежності від швидкості, напр. процесорів і є великий акцент на інших галузях, які, можливо, перешкоджають прогресу. Коротше кажучи, наука двосторонньо спілкується з комп’ютером і адаптує його під себе.
Однак потреби не єдині, що «штовхають» людство вперед. Бажання, які створює людина, незалежно від того, потрібна вона їй чи ні, відкриває цілий новий простір для індустрій, щоб змагатися, щоб запропонувати їй саме те, що вона хоче або чого б вона хотіла, ще не усвідомлюючи цього. Ми не повинні забувати про маркетинг, який підкріплює всю історію тим, що це насправді наші потреби і те, без чого ми не можемо обійтися, а не просто бажання, які нам не дуже потрібні. Коли ми також включаємо людину як соціальну та культурну істоту, яка хоче відрізнятися від інших і сформувати власну ідентичність, яка буде відображати її внутрішній духовний стан (що є одночасно потребою та бажанням певною мірою), ми отримуємо дуже складну картину сучасного клієнта, з точки зору, напр. компанії, яка хоче продати свій автомобіль, при цьому ця компанія має витратити значні ресурси, щоб дослідити та сформувати свою пропозицію, навіть не вступаючи у виробництво цього автомобіля.
Тоді як виробляти цей продукт, щоб це було те, що хтось хоче? Що це за дослідження і як його найкраще провести, щоб воно було відображенням справжнього бажання клієнта і щось, що хтось купить, не залишаючись на складі і не втрачаючи вартості? Один із найкращих способів зробити продукт – це сказати клієнту, чого він очікує від продукту, і тоді ми можемо бути впевнені, що продамо його йому. Звичайно, інша сторона проблеми полягає в тому, як досягти всього цього з якомога меншими ресурсами, поважаючи кожного клієнта окремо.
Масове налаштування
Першими відповідь на це запитання пропонують прихильники нового підходу у виробництві. Підхід, який з’явився приблизно двадцять років тому, пропонує спосіб мислення та філософію організації виробництва, щоб поважати всі ці вимоги, одночасно знаходячи рішення для їх задоволення на взаємну вигоду. Отже, виробляйте те, що хоче кожен клієнт, за що може заплатити та отримувати прибуток. Цей підхід називається масове налаштування. Монету було створено з англійських слів mass (маса, масивний, безліч) і customization (регулювання), що в перекладі означало б масове налаштування в сенсі можливості індивідуалізації продуктів у масовому виробництві (за Сузичем, 2014).
Виробництво сьогодні
Існує багато підходів до виробництва, але той, який набув найбільшого розмаху та найбільш широко використовується сьогодні, це кастомізація. Коли говорити про кастомізацію, це завжди пов’язано з часом, у якому ми живемо, і припущення, пов’язані з кастомізацією, здебільшого полягають у тому, що вона передбачає найкращий тип виробництва та підхід до проектування та виробництва продукту. Кастомізація не визначає, яке виробництво найкраще і як створити продукт. Кастомізація - це підхід і спосіб мислення, а найкращі методи та найкращі практики виробництва є лише наслідком цього підходу та загалом рішення застосувати цей тип мислення у виробництві (створенні).
Усі успішні компанії дотримувалися цього підходу та побудували успішні системи, за допомогою яких їм вдалося організувати своє виробництво так, щоб вони найкраще реагували на ринок. Налаштування було згадано, щоб вказати на необхідність організації системи в напрямку зменшення вхідних розмірів у виробництві по відношенню до вихідних розмірів, і, таким чином, воно відіграло дуже важливу роль як підхід.
Це внесло серйозні зміни в спосіб створення продуктів, але в основному спосіб виробництва не змінився. Пропонується лише краща організація.
Додавання та віднімання матеріалу
Попереднє виробництво базується на принципі віднімання матеріалу. На практиці це означає, що береться деталь із більшими розмірами, ніж розміри кінцевого виробу, і матеріал видаляється з деталі, доки деталь не досягне остаточних розмірів. Цей тип виробництва домінує в обробній промисловості і сьогодні. Звичайно, є винятки, такі як вироби, отримані процесами лиття, видування, тиснення тощо, але ці методи не дають достатньої «подальшої» свободи у формуванні виробу, а обмежені попередньою підготовкою (шаблони, структури матеріалу тощо).
Метод виробництва, запропонований 3D printing, прямо протилежний згаданому методу та пропонує виготовлення шляхом додавання матеріалів. Цей метод виробництва заснований на принципі додавання матеріалів до отримання остаточного розміру.
3D print
Ще кілька років тому такий підхід здавався науковою фантастикою, але саме інженерія сприяла запуску такого типу виробництва. При тривимірному друку об’єкт створюється шляхом послідовного нанесення шарів матеріалу. Це дозволяє виготовляти деталі та вузли з кількох різних матеріалів із різними механічними та фізичними властивостями (Вікіпедія, 2015).
Якщо ми заглибимося в суть 3D-друку, то він міг існувати ще з часів «рідких матеріалів», але інженерія сприяла тому, що поєднання машини з ЧПК [1] і звичайного екструдера (який може штовхати певний матеріал) дає можливість створити об’єкт у трьох вимірах, що показано на малюнку. 1.
Зображення 1 – комбінована машина з ЧПК і пластиковий екструдер (Cnc Cardboard Cutting, 2015) (Що нового у світі 3D Printing? , 2015) (3D друк, 2015)
Звичайно, з часом були розроблені більш складні методи цього типу та техніки з’єднання нанесених шарів, де постійно виходить краща обробка, вводяться нові матеріали та вдосконалюється конструкція самих принтерів. Слід також згадати представлений тоді принтер Carbon3D, конструктори якого черпали натхнення у фільмі «Термінатор 2», де формують об’єкт, який видобувається з рідкої смоли (малюнок 2). Як сказав один із творців цього принтера Джозеф ДеСімон, 3D-принтери насправді є 2D-принтерами, які повторюють процес знову і знову, і тоді цей процес займав багато часу. Цей принтер «просто» витягує весь об’єкт із рідини, попередньо сформованої за допомогою світла, і, згідно з джерелом на той час, забезпечує 25 до 100 разів швидший друк (Carbon3D, 2015).
Зображення 2 - Принцип роботи 3D принтера Carbon 3D. (Carbon3D, 2015)
3D друк і виробництво
Вже можна побачити, як застосування принтера 3D поширюється на всі галузі промисловості, тому вже є надруковані частини кузова, корпуси автомобілів, столові прибори, гардероб і навіть будинки та будівлі тощо. Наприклад, Boeing сьогодні друкує більше ніж 20 000 деталей для своїх літаки (DICKEY, 2015).
По мірі того, як ця технологія стане дешевшою та доступнішою, експерти в цій галузі прогнозують, що цей тип виробництва переміститься від промисловості до споживачів. Завдяки 3D-принтерам люди зможуть створювати власні моделі, змінювати існуючі та адаптувати продукти до своїх потреб. В Інтернеті вже можна знайти багато безкоштовних моделей, які можна завантажити та роздрукувати безпосередньо.
Втім, якщо поглянути на банальний приклад, то сьогодні у багатьох людей вдома є «звичайні» 2D-принтери, але все ж є копіювальні апарати, і навіть ті, у кого є принтери, друкують в копіювальних апаратах. Подібно буде і з D-принтерами 3D. На це є кілька причин, деякі з яких:
- економічні причини, оскільки масове виробництво все ще дешевше індивідуального;
- краща обробка, для якої більшість людей не матимуть умов як професіонали;
- знання характеристик матеріалів, програмного забезпечення для конструкції та обробки;
- творчі здібності особистості;
- фізичні обмеження принтера.
Щодо задоволення потреб клієнтів, 3D printing пропонує нескінченно більші можливості адаптації продукту до побажань замовника, ніж традиційне виробництво, засноване на віднятті матеріалу. Але з точки зору виробника, це дає можливість виробництва без зайвих (відходів) матеріалів, зменшення кількості машин, менших витрат на зберігання тощо. Крім того, залишається місце для вищезгаданої кастомізації, коли платформи для продуктів можуть бути виготовлені заздалегідь, на яких можна друкувати бажані форми та додатково відповідати клієнтам, зі швидкістю доставки тощо. Також буде відкрита можливість залишити незавершений виріб, де він буде доставлений замовнику таким, а також замовник зможе роздрукувати виріб на своєму принтері.
Нижче кілька прикладів, отриманих за допомогою 3D друку
Додаток 1 - Китайська компанія WinSun, що спеціалізується на будівництві будинків за технологією 3D, «надрукувала» свою першу багатоповерхівку
Зображення 3 – Роздрукована будівля - http://svetzanimljivosti.com/zgrada-iz-stampaca-prva-visespratnica-po-3d-tehnologiji/
Зображення 4 - Інтер’єр надрукованої будівлі - http://kiko-unico.com.hr/hocemo-li-u-skoroj-buducnosti-printati-stambene-objekte-luksuzne-vile/
Додаток 2 - Компанія Local Motors виготовила автомобіль, де елементи конструкції та деталі кузова друкуються на 3D-принтері, а потім встановлюються додаткові компоненти
Зображення 5 - Автомобіль, частини якого надруковані - http://www.b92.net/automobili/razno.php?yyyy=2015&mm=01&nav\_id=946245
Додаток 3 - 3D Гвинтівка та пістолет
Зображення 6 - 3d Гвинтівка - http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2295283/3D-printing-gunsmiths-make-blueprints-available-free-download-granted-firearms-licence.html
Зображення 7 - http://www.bbc.com/news/science-environment-22421185
Додаток 4 - 3D рука для людей з обмеженими можливостями
Зображення 8 - 3D рука - http://edition.cnn.com/2014/04/14/tech/innovation/carpenter-fingers-robohand-3-d/
**Примітка щодо застосування: ** Історичні приклади, прогнози, порівняння швидкості та заяви компаній не замінюють справжнього технічного та комерційного порівняння. Безпека процесу залежить від машини, матеріалу, вентиляції, температури, обробки, призначення деталі та експертної оцінки конкретного випадку.
Джерела
3D printing. (2015, 4 14). Отримано з Вікіпедії, вільної енциклопедії: http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing
Carbon3D. (2015, 04 5). Отримано з Carbon3D | Технологія CLIP – революційна технологія, зосереджена на регульованому фотохімічному процесі для безшарового 3D друку:: http://carbon3d.com/
ДІКІ, М. Р. (2015, 4 15). Сподіваюся, ви довіряєте принтерам 3D — Boeing використовує їх для «друку» деталей для своїх літаків. Отримано з Business Insider: http://www.businessinsider.com/
Каку, Д. М. (2011). Фізика майбутнього.
Порізка картону на ЧПУ. (2015, 4 14). Отримано з elitesecurity.org - веб-форуми: http://www.elitesecurity.org/t415702-0
Suzić, N. (. (n.d.). Новий Сад.
Що нового у світі 3D Printing? . (2015, 4 14). Отримано з Brit + co: http://www.brit.co/3d-june/
Вікіпедія. (2015, 04 12). 3D марка. Отримано з Вікіпедії: http://sr.wikipedia.org/sr-el/3%D0%94_%D1%88%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B0
[1] CNC (англ. computer numerical control) — це машина, яка використовує для свого руху попередньо введені координати, які вводяться залежно від бажаних позицій у спостережуваній системі координат.