По мнению некоторых наблюдателей, «индустриальной революцией в эпоху цифровых технологий», быстрое производство уже некоторое время меняет лицо обрабатывающей промышленности. Многие считают, что технология 3D-печати - это демократизация дизайна и производства, что делает ее более доступной и менее зависимой от эффекта масштаба. Традиционные методы производства часто приходят с чрезмерными затратами на оснащение, что означает, что небольшие компании и отдельные лица часто выходят за пределы рынка, когда речь заходит о разработке продукта. Трехмерная печать была воспринята как сменщик игры, хотя и позволила компаниям сделать авансы на производство, которые ранее были немыслимы.
Здесь, в Freshome, нас заинтриговал процесс 3D-печати, и мы хотели узнать больше об этой разрушительной технологии, которая революционизирует производственную отрасль. К счастью, эксперт в этой области был готов ответить на некоторые из наших вопросов. Д-р Фил Ривз является управляющим директором и главным консультантом в Econolyst Ltd, британской консалтинговой и исследовательской фирме по производству присадок (AM) и 3D, работающей с широким кругом клиентов в Европе, Северной Америке, на Ближнем Востоке, на Дальнем Востоке, Африка. Д-р Ривз советует поставщикам систем присадок по будущей стратегии бизнеса и технологий, а также пользователям технологий по бизнес-преимуществам внедрения AM.
Что такое 3D-печать?
Трехмерная печать - это термин, используемый для описания ряда новых технологий, которые производят материальный продукт из трехмерных компьютерных данных. Эта технология часто упоминается в промышленности как «Аддитивное производство», поскольку этот подход работает путем склеивания двухмерных слоев материала поэтапно, пока 3D-часть не будет завершена.
3D-печать существует уже более 20 лет, какой прогресс был достигнут за это время?
Машины для ранней 3D-печати использовались исключительно для изготовления моделей Rapid Prototyping (RP), используемых во время разработки продукта. Эти ранние модели РП имели очень ограниченную силу и часто деформировались или деградировали в течение нескольких недель или даже дней производства. Но учитывая, что их использовали только для оценки формы или формы продукта, это было приемлемо в то время.
По мере того, как технология созрела, ассортимент доступных для нас материалов увеличился, и благодаря этому улучшились механические свойства и долговечность. Теперь мы можем производить детали из металлов, таких как титан или золото, полимеры, такие как АБС, нейлон и поликарбонат или керамика, такие как алюминий или цирконий.
Параллельно технологии становятся все больше и быстрее, что делает их более производительными и более экономичными с точки зрения объема производства. Это сочетание повышенной производительности с повышенной материальной пригодностью, которое стимулирует технологию в производстве основных потоков в таких областях, как ортопедические имплантаты, зубные колпачки и коронки, слуховые аппараты, корпуса для мобильных телефонов, протезные чехлы для конечностей и товары для домашнего интерьера.
Как технология 3D-печати используется в индустрии интерьеров?
Интересно, что домашние интерьеры были одним из первых приложений, где 3D Printing действительно использовалась для производства продуктов, а не просто прототипов. На рубеже тысячелетий некоторые молодые креативные дизайнеры, которые были подвергнуты RP-технологиям в Университете, начали создавать предприятия по продаже трехмерных печатных изделий интерьера, от светильников и фруктовых чаш до мебели и искусства.
Вероятно, самым влиятельным было Янне Кыттанен в Свободе Творения. Янне поняла силу 3D-печати с точки зрения бизнеса. Он смог создать компанию, продающую геометрически сложные продукты, которые ранее были немыслимы, без необходимости каких-либо капитальных вложений в инструменты. Через Интернет он смог продавать товары почти до того, как они были изготовлены, получая небольшие партии, производимые по требованию сторонними компаниями, которые инвестировали в технологию 3D-печати для обслуживания индустрии RP.
Другие компании, такие как Materialize MGX, вскоре начали объединять трехмерные печатные продукты интерьера от нескольких дизайнеров и продавать их через более традиционные внутренние магазины. Другие дизайнеры продуктов для 3D-печати, такие как Lionel Dean на Future Factory, сотрудничали с существующими производителями интерьеров, такими как освещение Kundalini в Италии, используя свои каналы для вывода на рынок печатной продукции 3D.
И как он используется архитекторами?
В настоящий момент трехмерная печать по-прежнему является очень быстрым инструментом прототипирования для архитекторов. По мере того, как все больше и больше архитекторов перешли из программного обеспечения 2D-программного обеспечения (CAD) в программное обеспечение 3D CAD, им удалось использовать связь между 3D-CAD и 3D-печатью. Архитекторы теперь регулярно производят очень подробные модели зданий, интерьеров, планы 3D-планов и даже целые генеральные планы перепланировок, что стало возможным благодаря связыванию 3D-печати с топологическим сканированием и спутниковыми данными. Можно даже извлечь данные из определенной географической области из Google Планета Земля и 3D-печати в качестве вспомогательного средства для генерального планирования.
Сейчас мы видим, что некоторые компании разрабатывают 3D-технологии специально для строительной отрасли, такие как D-Shape.D-shape разработала крупномасштабную трехмерную печатную систему, в которой используется восстановленный мраморный порошок или песок, который консолидируется путем впрыскивания связующего в материал. В настоящее время D-Shape выпускает относительно большие (около 5 миллионов) архитектурные продукты, такие как беседки, киоски, парковые скамейки и мебель. Другие исследовательские группы смотрят на масштабирование 3D-печати дальше для производства целых зданий, но я думаю, что это может быть на десять-два года от реальности, если вообще.
В какой степени тенденции рынка и ожидания потребителей движут 3D-печатью?
На данный момент существует много интересного и шумихи вокруг 3DP. С одной стороны, это хорошо. Однако, с другой стороны, мы должны быть осторожны, чтобы не перепробовать возможности этой технологии. Эта технология очень хорошо реагирует на некоторые рыночные тенденции, такие как рынок для более стилистических и индивидуальных покрытий для мобильных телефонов. Технология также ответила на рост онлайновых компьютерных игр и социальных сетей, позволяя персонажам онлайн-игр и аватарам воплощаться в осязаемые, но персонализированные продукты.
Но все еще существуют ограничения в отношении экономических и материальных возможностей процесса. Существует ожидание того, что в один прекрасный день трехмерная печать сможет печатать почти все, даже дома, из горшков и сковородок, до разбитых частей стиральных машин, душевых кабин или пульта телевизора. Реальность такова, что мы находимся на много лет от таких систем. Но у нас уже есть относительно базовые системы, направленные на потребительский рынок, которые подходят для производства основных игрушек, игр и любопытств.
Какое влияние оказывает 3D-печать на процессы проектирования и производства?
Одним из наиболее важных аспектов 3D-печати является способность создавать сложные геометрии с небольшим, если не штрафом. Фактически, трехмерная печать часто используется для изготовления продуктов, которые невозможно изготовить с использованием традиционных процессов, таких как литье под давлением из пластмассы. Дизайнеры используют эту геометрическую гибкость, обеспечивая более высокий уровень дифференциации продукта. В конце концов, ни один продукт 3DP никогда не будет таким же.
Это одноблочное серийное производство также является убедительным драйвером для производственного сообщества. В прошлом экономика производства всегда основывалась на создании достаточных компонентов для покрытия расходов на основные средства, такие как инструменты пресс-формы. Но как только вы уберете потребность в инструментах для плесени, экономическая модель резко изменится.
Процесс 3D-печати дает некоторые реальные преимущества в отношении цепочки поставок. Можете ли вы объяснить эти преимущества?
Трехмерная печать - это не просто разрушающая технология, используемая для замены литья, литья или механической обработки, это технология, позволяющая компаниям по-разному думать о своих цепочках поставок и, что более важно, цепочке создания стоимости и взаимодействии с клиентами в их бизнесе. В этой цепочке создания стоимости есть шесть основных преимуществ, возникающих в результате реализации трехмерной печати.
- Цифровое и нетребовательное производство, позволяющее увеличить разброс продуктов и сократить производство небольших партий для поддержки конкретных географических, демографических или социальных тенденций
- Эксплуатация свободы дизайна - позволяющая производить продукцию с растущими уровнями геометрической сложности, с небольшим штрафом без затрат
- Включение персонализации продукта - соединение низкого объема с серийным размером одного со сложной геометрией для реализации индивидуализированных продуктов
- Предлагая новый опыт в розничной торговле - привлечение потребителя к опыту разработки продукта через доступ в Интернет или в магазине к интуитивным программным инструментам или 3D-сканированию
- Обращение к развивающимся рынкам - связывание персонализации продукта с розничной доступностью для стареющего и изменяющегося населения
- Озеленение цепочки поставок - сокращение запасов, уменьшение отходов упаковки, сокращение логистики и сокращение производства CO2
Фактически, трехмерная печать может полностью переориентировать цепочку поставок, поскольку она ставит потребителя как на заднем, так и на переднем конце цепи. Потребители могут участвовать в первоначальном дизайне продукта, или они могут заказывать по требованию, при этом продукты производятся после обмена платежами. Трехмерная печать может обеспечить как гибкую, адаптивную цепочку поставок, так и то, что является скудным - мы называем это законным производством.
Каковы материальные ограничения 3D-печати и какие успехи достигнуты для преодоления этих ограничений?
Как мы уже говорили, у нас все еще есть материальные ограничения. Некоторые из них физические, некоторые из них экономичны, некоторые из них эстетичны, а некоторые - экологические. Процессы трехмерной печати по-прежнему не позволяют достичь механических свойств формованных пластмасс или металлических деталей, обработанных из твердого материала. Но в лабораториях и университетах по всему миру ведется большая работа по расширению ассортимента материалов и улучшению того, что у нас уже есть.
Мы также видим, что в цепочку поставок материалов больше компаний, которые снижают стоимость сырья, что, конечно же, влияет на экономику произведенных конечных деталей. Мы также видим лучшее определение цвета и прозрачность, улучшая эстетику деталей, а также более устойчивые материалы, такие как зеленые полимеры, такие как Nylon 11 и PLA, полученные от растений, а не из масла. Нам еще предстоит пройти долгий путь, но мы движемся быстро и движемся в правильном направлении.
Каковы основные камни преткновения для 3D-печати, которые становятся основной технологией?
Как мы уже говорили, материалы являются проблемой, но это может быть смягчено в некоторой степени за счет разработки продукта.Экономика также является проблемой, поскольку производственные 3D-печатные машины и материалы относительно дороги и относительно медленны, поэтому детали, которые они производят, выглядят более дорогостоящими, чем производственные технологии массового производства. Однако по мере снижения материальных цен и повышения производительности экономика 3D-печати становится более приемлемой.
Другим основным ограничением является знание. Многие компании просто не понимают, как использовать 3D-печать или разместить ее в своей цепочке создания стоимости. Их нынешняя производственная цепочка поставок чувствует себя уязвимой, их разработчики не понимают, как использовать геометрические преимущества и их маркетинговые функции, чтобы понять, как интегрировать трехмерную печать в цепочку создания стоимости клиента. Я предполагаю, что именно здесь мы пришли в качестве консультанта, помогая компаниям понять эти проблемы, оценить технологии, разработать бизнес-пример и внедрить в поток создания ценности.
С появлением недорогих портативных настольных 3D-печатных машин было разговоры о том, что мы скоро их получим в наших домах. Насколько вероятен этот сценарий?
У меня в доме две машины для 3D-печати, и мои дети любят их. Но опять же, гробовщик, вероятно, имеет нечетный гроб из двух в гараже. Серьезно, интерес к домашней 3D-печати был феноменальным в последние пару лет, так же как и рост компаний, производящих машины для обслуживания рынка. В прошлый раз, когда мы подсчитали, мы нашли более 40 компаний по всему миру, делающих недорогие домашние и потребительские принтеры. Большинство из них основано на том же проекте с открытым исходным кодом для экструдирования расплавленного полимера через сопло, но некоторые используют другие подходы. В прошлом году было продано около 15 000 домашних принтеров. Мы ожидаем, что в этом году число будет ближе к 60 000 (возможно, больше). Так что не каждый дом - пока.
На данный момент большинство домашних машин используются людьми, заинтересованными в технологии или заинтересованными в разработке продукта. Мы видим, что все больше людей покупают, чтобы поддержать их хобби, независимо от того, делают ли это детали с дистанционным управлением или даже делают индивидуальные рыболовные приманки. Они великолепны с точки зрения образования - возьмите 3D-принтер, какую-нибудь кошенильскую пищевую окраску, уксус и бикарбонат соды, и у вас есть лучший проект, посвященный домашнему заданию на вулкане.
Какой совет вы дадите предпринимателям, которые стремятся исследовать 3D-печать в качестве потенциальных инвестиций в бизнес?
Вы должны знать свой рынок, знать своих клиентов и знать свои навыки. В цепочке поставок есть много возможностей: от разработки 3D-печатной продукции, розничной продажи в Интернете или на высокой улице, разработки программных интерфейсов, позволяющих другим заниматься процессом проектирования, формулировать новые материалы или для более глубоких карманов, настраивая производственные мощности, Для компаний ключ заключается в понимании опыта работы с клиентами и ценности технологии. Для некоторых компаний трехмерная печать - это бесшумный помощник, что облегчает жизнь компаний. Для других 3D-печать - это «крючок», причина существования продукта, дифференциатор. Когда компании понимают, как 3D-печать может повысить ценность, тогда им нужно понять, как ее использовать и когда ее использовать, но это еще одна история.
Freshome благодарит доктора Фила Ривза за его экспертную оценку мира 3D-печати. Все изображения, представленные в этой статье, были предоставлены Свободой Творения
