"

Vodič po 3D tisku – 2.del – 3D tisk v luči klasične proizvodnje

facebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmailfacebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmail

Vodič po 3D tisku – 2. del

Primerjava 3D tiskanja s klasično proizvodnjo

Vodič po 3D tisku

3dtisk.si vam predstavlja vodič o tehnologijah 3D tiskanja v več delih

Kako se pravzaprav aditivna proizvodnja ali 3D tisk odreže na poligonih, kjer trenutno dominira klasična proizvodnja? Vse od prve industrijske revolucije v 18. stoletju, ko so ročno delo zamenjali parni stroji in avtomatizacija, kasneje pa še pravi tekoči trak ter brizganje materialov, so novi načini izdelovanja predmetov, rezervnih delov ali celih izdelkov krojili pot sveta v tehnološko čudo. Danes stojimo na pragu naslednje velike transformacije, kjer se množična proizvodnja in transport izdelkov po vsem svetu počasi umika lokalno-proizvedenim in visoko-personaliziranim načinom ustvarjanja, izboljševanja in tudi, kot piše prof. Christensen v Inovatorjevi dilemi, inkrementalnega inoviranja.

The Innovators Dilemma

Knjižna uspešnica The Innovators Dilemma

Že tekom prve industrijske revolucije so proizvodni stroji svoje delo opravljali tako dobro in hitro, da se nekatere dežele morale z zakoni zavarovati vnos določenih dobrin, ki so bile proizvajane ročno v teh deželah. Na kratki rok je to seveda spravilo kar nekaj ljudi ob delo, a je tehnologija prinesla toliko dobrega, da je prevladala in kaj kmalu tudi spremenila svet. Parni stroji so drastično izboljšali zmogljivosti, ki so bile prej omejene na moč človeka ali živine, saj so omogočali neverjetno moč – a mobilno; neodvisno od lokacije (npr. vodni mlini so bili lahko postavljeni le ob vodotokih).

Parni stroj

Parni stroj – ključni del industrijske revolucije

Sedaj smo pred vrati nečesa, čemur bodo mogoče rekli kar tretja industrijska revolucija, saj aditivna proizvodnja res prinaša neverjetne možnosti, ki bodo razburkale ustaljene tehnološke postopke (oz. se je to ponekod že zgodilo).

Trenutna velika neučinkovitost

Dandanes so tradicionalni načini množične proizvodnje – struženje, brizganje, laserski razrez, transport  materialov po celem svetu, obdelava surovih materialov v polizdelke, sestavljanje polizdelkov v končne produkte zahteva serijsko proizvodnjo v velikih številkah, saj lahko le tako stroški izdelave postanejo dovolj nizki, da lahko potrošniki prebavimo ceno. Seveda pa paše zraven še vsa distribucija izdelkov po svetu (predvsem iz delov sveta, kjer je delovna sila cenejša) do gromozanskih skladišč, nato pa še do trgovin, preden ti izdelki dejansko dosežejo potrošnika. Celoten proces je zelo neučinkovit s stališča končnega potrošnika, vse poteka počasi in vsaka vmesna stopnja zahteva kos pogače. Prav zaradi teh visokih stroškov množična proizvodnja favorizira izdelke, ki privlačijo večino ljudi (one-size-fits-all), pri tem pa sta personalizacija in prilagoditev osebnim željam popolnoma spregledani. Množična proizvodnja je zato zelo toga, napredek počasen, celoten cikel pa terja tudi ogromen davek na energijske zaloge in onesnaženost planeta.

Cikel razvoja izdelka

Cikel razvoja izdelka

 

Življenski cikel izdelka

Življenski cikel izdelka

 

Subtrakcijski postopki

Ker aditivne metode izdelave omogočajo proizvodnjo že dokončanih izdelkov – tudi takšnih z gibljivimi deli, npr. ležaji znotraj koles – 3D natisnjeni predmeti zahtevajo drastično manj končnih postopkov in dodatnih procesov, ki jih zahteva klasična proizvodnja.

Klasični postopki, ki spadajo med subtrakcijske metode (struženje, vrtanje, lomljenje, poliranje in razrez) zahtevajo veliko dela in materiala že samo za osnovne pol-izdelke. Vsak postopek zahteva svoj proces, četudi se zdi tako majhen, kot je npr. vrtanje luknje, krivljenje kosa kovine ali poliranje brušenega roba, s tem pa tudi svoj nadzor (ali celo stroj v liniji) in v veliko primerih tudi posredovanje človeka. Vse to doda k visokim stroškom proizvodnje.  3D tisk poenostavi postopke, drastično skrajša čas izdelave in prihrani veliko materiala – s tem pa tudi stroškov. Kjer mora biti luknja, 3D tiskalnik preprosto ne porabi nič materiala.

Ulivanje ali brizganje

Večina delov s določenim časom trajanja, ko so deli za avtomobile, letala in nebotičnike, je izdelanih s postopkom ulivanja tekoče kovine v vnaprej-pripravljene modele. Tehnologijo so v preteklosti razširili tudi na plastične materiale in z brizganjem plastike v modele dobimo klasične izdelke. Tudi steklo je ulivano – tako dobimo okna.

Seveda pa za vse to potrebujemo tudi modele – orodja, ki jih je potrebno zasnovati in izdelati s pomočjo prej opisanih subtrakcijskih postopkov. En model lahko uporabimo za izdelave le enega tipa izdelka – več kot imamo variant/delov, več modelov potrebujemo. Prav to je razlog za minimalne količine pri vzpostavitvi serijske proizvodnje.  Kontrastno, 3D printerji omgočajo ustvarjanje novih modelov, npr. iz voska, kar omogoča izdelovalcem hitro prilagajanje modelov, če so potrebne časovno-kritične spremembe. Sicer pa bi lahko za manjše število izdelkov proizvajalci uporabili kar 3D tiskalnik in z vsakim tiskom vnesli želene spremembe. Zato 3D tiskalniki postajajo vedno bolj pomembni tam, kjer je treba narediti le nekaj primerkov predmeta (maloserijska proizvodnja) in kjer je kompleksnost prevelika za tradicionalne načine izdelave.

Prednosti 3D tiska

Računalniški modeli preko interneta potujejo po svetu mnogo hitreje, kot si lahko zamislite. To omogoča vsem, da izdelajo lastne verzije izdelkov. Kjerkoli po svetu. V splošnem lahko prednosti 3D tiskanja strnemo v sledeče:

  • Personalizacija – izbira oblike, materiala, oblikovanja je prepuščena končnemu uporabniku
  • Kompleksnost – zaradi narave serijskega nanašanja plasti je s 3D tiskanjem mogoče ustvariti zapletene strukture, ki jih klasična proizvodnja ne more. Deli, ki jim ni potrebno nositi bremena, so lahko votli ali pa jih sploh ni. Če je teža dela izziv, s posebnimi strukturami (npr. v obliki satja) lahko 3D printamo notranjost in tako drastično znižamo težo izdelka. Sama izdelava delov za večje strukture se lahko preseli na lokacijo gradnje same, ali pa se dejansko stvar prekopira na drugo lokacijo (npr. hiša z vsem pohištvom).
  • Trajnost – možnost nadzora nad gostoto in elastičnostjo materiala znotraj samega kosa predmeta prinaša mnoge prednosti, neposredno (manjša poraba materiala) kot tudi posredno (manjša teža, različne lastnosti, prihranki pri gorivu za transport, itn.) Tudi pri tisku s spajanjem slojev (FDM – fused deposit modeling) je izbira materiala lahko okoljsko prijazna. V nasprotju z ABS (Akrilonitril butadien stiren) je PLA (poliaktična kislina) plastika rastlinskega izvora (iz koruze ali sladkorne pese). 3D tiskalniki pa lahko printajo tudi z drugimi materiali, kot je npr. beton ali pesek.
  • Reciklaža in planiranje zastaritve – Z novimi, dosoptnimi načini izdelave, ki jih prinaša 3D tisk, lahko pozabimo na zastarevanje imetja. S 3D tiskom nekateri že sedaj obavljajo stare avtomobile, za katere se delov ne dobi več že nekaj desetletij. S te perspektive proizvajalcem v prihodnosti sploh ne bi bilo potrebno skladiščiti starih rezervnih delov ampak le digitalne dizajne, dele pa bi printali po potrebi! Čeprav je 3D tisk z uporabo trajnostnih metod zelo ekološki, lahko naredimo še več z samo reciklažo že obstoječih materialov in delov, ki jih ne potrebujemo več. Nekako bi lahko stare stvari posodabljali vsako leto – brez da bi kupovali nove – podobno, kot posodabljamo računalniško programsko opremo.
  • Ekonomija obsega – V primeru aditivne proizvodnje je cena posameznega izdelka vedno enaka, ne glede na obseg. Zaradi tega proizvajalcem ne bo potrebno iskati lokacij za proizvodnjo v državah, kjer je delovna sila poceni in kjer so zakoni pisani na kožo velikim proizvodnjam. Zmanjšala se bo količina transporta po svetu in s tem poraba goriva.

V 3. delu si lahko preberete več o trenutnem stanju 3D tiska – česa vsega je tehnologija zmožna in česa ne. Predstavili bomo različne tehnologije in materiale v 3D tisku.

facebooktwittergoogle_plusvimeofacebooktwittergoogle_plusvimeo

One thought on “Vodič po 3D tisku – 2.del – 3D tisk v luči klasične proizvodnje

  1. Pingback: 3D tiskanje - Vodič - 1.del: Uvod

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen. * označuje zahtevana polja

""