Robotika.lt

3D spausdinimo laimėjimai – revoliucija jau įvyko ar jai dar tik ruošiamasi? (Video)

Technologijos.lt balandžio 25, 2016 Pramoniniai robotai

XX a. pa­bai­ga, tiks­liau, de­vin­ta­sis ir de­šim­ta­sis de­šimt­me­tis, ne­abe­jo­ti­nai su­kū­rė stip­rų šiuo­lai­ki­nių kom­piu­te­ri­nių sis­te­mų pa­grin­dą. Ta­čiau aki­vaiz­du, kad XXI a. moks­las tuo pa­si­ten­kin­ti ne­nu­si­tei­kęs. Ge­riau­sias to pa­vy­zdys – nuo­la­tinis įvai­rių pra­mo­nės ša­kų mo­der­ni­za­vi­mas spe­cia­liai pri­taiky­to­mis kom­piu­te­ri­nes sis­te­mas.

Šiuo metu bene dažniausiai linksniuojamas tokių sistemų pavyzdys, žinoma, yra 3D spausdintuvai. Jie palengva keičia nusistovėjusius masinės gamybos stereotipus. Tai itin reikšmingas įvykis, nes XX a. pradžioje Henrio Fordo išpopuliarintą masinės gamybos idėją 3D spausdintuvai dabar yra pajėgūs perkelti ir į kitas pramonės šakas. Tik šį kartą orientuojamasi ne vien į standartizuotą ir greitą gamybą, bet ir į jos unikalumą.

Argi ne keistas sutapimas? Amžiaus pradžia vėl parodo gamybos metodus, o šie linkę taip išpopuliarėti, kad žmoniją vėl neabejotinai pasmerkia naujam pažangos etapui?

Ketvirtą dešimtį skaičiuojanti revoliucija

3D spausdinimas šiuo metu dažnai pristatomas kaip objektų gamybos metodas, naudojant sluoksniavimo techniką. Tačiau dar 1980 m. tai buvo tiesiog sparčios prototipų gamybos metodika. Tačiau tai nesutrukdė 1984 m. pristatyti pirmąjį 3D spausdintuvą, o kiek anksčiau ir stereolitografijos terminą. Jis išliko reikšmingas iki šių dienų – tai vienas iš daugelio šiuo metu žinomų 3D spausdinimo metodų.

Tam tikrą laiką atrodė, kad ilgą laiką vykęs įvairių 3D spausdinimo metodų patentų registravimo žaidimas jokios apčiuopiamos naudos taip ir neduos. Išsklaidyti abejones galėjo tik periodiškai dėl inžinerinio užsispyrimo sukuriami primityvūs 3D spausdintai. Deja, jie buvo nepakankamai tobuli ir labai brangūs, todėl visuotinio pripažinimo neįgijo.

Galima teigti, kad tinkamus ir pritaikomus techninius sprendimus gebame atsirinkti tiesiog iš karto. Tačiau tikrai būna išimčių. Kai kurie iš jų tiesiog turi kantriai sulaukti tinkamo supančios aplinkos evoliucijos etapo ir tik tuomet būna pripažinti.

3D spausdinimas iki pripažinimo ilgai keliavo taip pat ne dėl to, kad visuomenei ar pramonei to nereikėjo. Reikėjo, ir gal net labai, tačiau šio poreikio patenkinimui ilgai nepakako nei kompiuterių skaičiavimo resursų, nei programinės įrangos galimybių, nei plataus gamybai tinkamų medžiagų asortimento. Kitaip sakant, 3D spausdinimo idėjos ilgai negalėjo paplisti dėl technologiją supančios aplinkos netobulumo.

Vertinant mokslo plėtrą ir pažangą, savaime suprantama, per daugiau nei trisdešimt metų galima nuveikti labai daug. Būtent taip ir įvyko. 3D spausdinimo galimybių jau minėti pašaliniai veiksniai seniai neriboja, bet atkreiptinas dėmesys ir dar į kai ką. Ištisus dešimtmečius brandinta revoliucinė idėja ir ankstyva 3D spausdinimo metodų patentų registracija akivaizdžiai išėjo į naudą. Kai kurių su 3D spausdinimu susijusių patentų galiojimo pabaiga, trumpai tariant, uždegė žalią šviesą 3D spausdintuvų gamintojams. Savaime suprantama, šilta vieta tuščia ilgai nebūna, todėl tuojau atsirado norinčių integruotis gan naujoje ir daug žadančioje 3D spausdintuvų rinkoje.

Ši konkurencija, žinoma, tapo ypatingai nenaudinga 3D spausdinimo metodų idėjų pradininkams. Vis dėlto, ji šiuo atveju tikrai kaip niekad reikalinga. Dėl konkurencijos vyksta spartesnis nusistovėjusių gamybos metodų modernizavimas, o 3D spausdinimo laimėjimai vis dažniau pritaikomi ir integruojami ne tik pramonėje, bet ir buityje.

Tiesinę priklausomybę keičia eksponentinė

Grįžtant prie patentų, svarbu pabrėžti, kad pirmasis itin reikšmingas baigė galioti dar 2009 metais. Būtent to pakako, kad FDM (angl. Fused Deposition Modeling) spausdinimo metodą naudojančių 3D spausdintuvų kainą sumažėtų nuo dešimčių tūkstančių eurų iki tūkstančių, o kartais – vos šimtų eurų.

Antras 3D spausdinimo idėją populiarinti padėjęs etapas prasidėjo 2013 metais ir, galima sakyti, tęsėsi iki pat 2015 metų. Tuo metu nustojo galioti daugiau nei dešimt patentų, o sąraše taip pat atsidūrė SLS (angl. Selective Laser Sintering) 3D spausdinimo metodas. Pastarasis reikšmingas tuo, kad, juo – kitaip nei FDM – 3D objektus galima kurti ne tik plastiko, bet ir metalo, stiklo, keramikos ir kitų tinkamas savybes turinčių medžiagų. Akivaizdu, galimybė panaudoti įvairias skirtingas medžiagas – itin svarbus 3D spausdinimo galimybių demonstravimo ir pritaikymo aspektas.

Senų patentų galiojimo pabaigos teigiamo efekto skeptikų tikrai netrūko. Iš dalies jie teisūs. Senieji patentai apibrėžė tik bazinius SLS, FDM ar kitų 3D spausdinimo metodų principus. Tuo tarpu visą tolimesnę pažangą, žinoma, saugo nauji, dar ilgai galiojantys patentų aprašai. Bet skeptikai visuomenei visgi bandė primesti pernelyg pesimistines prognozes. Kaip atpigo FDM metodo 3D spausdintuvai, tai pamažu pinga ir SLS 3D spausdinimo metodas. Tokių 3D spausdintuvų kaina dar ne taip seniai žemiau kelių šimtų tūkstančių eurų ribos buvo sunkiai įsivaizduojama. Šiandien ji svyruoja dešimties tūkstančių eurų ribose, tačiau jau šiais metais pasirodys pirmieji komerciniais tikslais platinami SLS metodo 3D spausdintuvai žengiantys į trijų nulių zoną.

Reikia sutikti, tokia kainodara patraukli ne visiems, todėl namų pažangiausius 3D spausdinimo metodus naudojančiais spausdintuvais tikrai neapstatysime. Vis dėlto gamybos pramonei tokia 3D spausdintuvų kaina jau yra priimtina. Tai patvirtina ne tik rinkos analitikų prognozės, bet ir kiekvienais metais neįtikėtinais tempais didėjantis pelnas iš 3D spausdinimo. Ir šis lūžis, kuris tiesinį rinkos pelno augimą pakeitė į eksponentinį, žinoma, glaudžiai susijęs su pirmųjų patentų galiojimo laiko pabaiga.

Daug pasako ir tai, kad tokias kompanijas kaip „Hewlett-Packard“ 3D spausdinimo rinka domina taip pat kaip ir kompiuterių gamyba. Pokyčių bangą išgyvenusi „HP“ teigia matanti laisvą nišą ir jau 2016 m. yra pasiryžusi pradėti platinti savo 3D spausdintuvus. Šie bus ypatingi tuo, kad patvirtins rinkos analitikų prognozes dėl mažėjančios 3D spausdintuvų kainos ir sparčiai didėjančios jų spausdinimo spartos. „HP“ teigia, kad jų sukurtas 3D spausdinimo metodas bus net iki dešimties kartų spartesnis už dabar naudojamus.

Tai ne iliuzija, tai tikrovė

Pingant 3D spausdintuvams, norinčių iš jų išpešti naudos atsiranda vis daugiau. Patrauklumo prideda didėjantis spausdinimo greitis, o kitus ypatingai žavi galimybė racionaliai ir praktiškai be nuostolių panaudoti gamybai skirtas medžiagas.

Atrodytų, viskas susiklostė taip palankiai, todėl stebėdami 3D spausdinimo laimėjimus, lygiagrečiai galime pradėti šią metodiką taikyti pramonėje. Rinka būtent tai ir daro. Kai kurie rinkos segmentai jau dabar džiaugiasi 3D spausdinimo sukuriama pridėtine verte. Tuo tarpu kiti 3D spausdintuvų privalumus ruošiasi išnaudoti artimiausiu metu.

Atsižvelgus į tai, nesudėtinga sudaryti pramonės šakų sąrašą, kurioms 3D spausdinimas duos vis daugiau naudos:

Medicina

3D spausdinimą neabejotinai greičiausiai prisijaukino medicina. Tai kas neseniai buvo įmanoma tik fantastiniuose filmuose, pamažu tampa šios pramonės kasdienybe. Kaukolės, stuburo slankstelių ar šonkaulių implantų bei pažeisto veido atkūrimas naudojant 3D spausdinimą jau yra realybė. Medikai taip pat prakalbo apie atspausdintas kraujagysles, o anksčiau 3D spausdintuvai pasitarnavo spausdinant kaulus ir netgi širdies vožtuvą. Netolimoje ateityje 3D spausdintuvus taip pat tikimasi panaudoti atkuriant odą po nudegimų. Kai kuriais atvejais tai daugiau eksperimentai, kurie pirma išbandomi su gyvūnais, bet yra daugiau nei akivaizdu, kad 3D spausdinimas padeda kurti revoliuciją šiuolaikinėje medicinoje.

Interjeras ir dizainas

Galima net neabejoti, kad 3D spausdinimas sumenkins taip ilgai vertintus rankų darbo gaminius. 3D spausdintuvui nėra sudėtingų formų, o joms įgyvendinti reikia tik fantazijos. Pranašumas čia tas, kad vieną kartą dizainerio galvoje gimusi net ir labai sudėtinga interjero detalė pagal tą patį brėžinį vėliau gali būti gaminama begalę kartų. 3D spausdinimas interjerui ir dizainui neabejotinai suteiks futurizmo pranašumą. O spausdinti galime viską. Pradedant baldais ar stalo įrankiais ir baigiant netradicinio dizaino vazomis, šviestuvais ar tiesiog papuošimui skirtomis dekoracijomis.

Statybos pramonė

Kai kurioms pramonėms įsisavinti 3D spausdinimą sudėtinga dėl poreikio gaminti didelių gabaritų objektus. Tačiau nusistovėjusius stereotipus galima keisti ir tai įrodo statybos pramonė. Kinijoje „WinSun“ bendrovei dar 2014 m. vos per 24 valandas naudojant 3D spausdinimą pavyko „atspausdinti“ dešimt penkiaaukščių namų. Netolimoje ateityje galime išvysti atspausdintus tiltus, o Dubajus 2015 m. vasarą pristatė dar ambicingesnius planus. Šiame prabanga išsiskiriančiame mieste ruošiamasi statyti novatoriško dizaino biurą. Tai iki šiol neregėtas sumanymas, nes šiame biure 3D spausdinimas bus naudojamas tiek struktūriniams komponentams sukurti, tiek interjero dizaino elementams bei baldams spausdinti.

Automobiliai

Techninių sprendimų paremtų 3D spausdinimu naudojimas automobilių pramonėje tikrai ne naujiena. Bet jie pastaruoju metu taip pat kaip reikiant patobulėjo. Pavyzdžiui, „BWM“ ypatingai giriasi savo naujais lenktyniniams automobiliams 3D spausdintuvu gaminamais vandens siurbliais. Jie yra kur kas patvaresni nei anksčiau naudoti, nes gaminami iš aliuminio lydinio ir visiškai nenaudoja plastiko. Tačiau „Local Motors“ įrodė, kad 3D spausdinimas ir automobilių pramonė kartu gali nuveikti dar daugiau. Šios bendrovės sukurtas automobilis „Strati“, žinoma, buvo atspausdintas 3D spausdintuvu. O kad „Strati“ aprūpinus kitais reikiamais komponentais jis puikiai tinkamas nuvykti iš taško A į tašką B, „Local Motors“ taip pat pademonstravo ne vieną kartą.

Ginklų pramonė

Pirmasis iš plastiko atspausdintas šaunamasis ginklas tikrai nepasižymėjo dideliu tikslumu. Tai kėlė abejonių, kad šaunamųjų ginklų pramonėje taip pat pavyks panaudoti 3D spausdinimą. Vis dėlto situacijos supratimas kardinaliai pasikeitė „Solid Concepts“ pademonstravus iš metalo atspausdinto visiškai funkcionalaus ginklo galimybes. Čia 3D spausdinimas buvo naudojamas kiekvienai net ir pačiai smulkiausiai šaunamojo ginklo daliai spausdinti. Vienintelis nespausdintas komponentas – spyruoklės.

Drabužiai ir papuošalai

3D spausdinimas pamažu įrodo, kad permainos drabužių pramonėje taip pat galimos. Šiuo metu tai primena fantastikos filmus, bet dizaineriai jau įrodė, kad naudodami 3D spausdintuvą ir kinematikos subtilybes, gali sukurti sukneles, kurios vinguriuoja ir juda lyg pagamintos iš audinio. Kol kas „Nervous System“ dizaino studijos sąjungininkas tikrai nėra laikas, nes tokios suknelės spausdinimas užtrunka net dvi paras. Nepaisant to, bendrovė vis tiek turi pakankamai ambicijų, o tai patvirtina šiuo metu pardavinėjami 3D spausdintuvu atspausdinti moteriški papuošalai ir aksesuarai.

Maisto pramonė

Sunku tai paaiškinti, bet virtuvėje šalia viryklės ar mikrobangų krosnelės greit gali tekti pasistatyti ir 3D spausdintuvą. Atspausdinti neįtikėtinų formų saldainiai, šokoladai ar torto papuošimai nėra naujiena, bet NASA nori žengti dar toliau. O kam to reikia, labai gerai iliustravo pernai kinuose rodytas filmas „Marsietis“.

Aviacija

Lėktuvai šiuo metu įvardijami kaip saugiausia transporto priemonė pasaulyje. Vis dėlto aviacija ir toliau ieško naujovių. Žinoma, prie to svariai prisideda 3D spausdinimas, o tai įrodo „GE Aviation“ lėktuvams spausdinamos detalės. Pernai kinai atspausdindami didžiulę metalinę konstrukciją taip pat pademonstravo, kad 3D spausdinimas tinkamas ir kariniams lėktuvams. Aviacijoje tokios technologijos panaudojimas itin svarbus, nes padeda sumažinti lėktuvų svorį, o vientisos išlietos detalės kur kas patikimesnės.

Avalynė

3D spausdinimo pasiekimus ne taip seniai pademonstravo ir „Adidas“. Bendrovė skelbiasi aktyviai kurianti specialų 3D spausdinimo metodą, kuris bus naudojamas batų padų gamybai. Šis pareiškimas itin svarbus. Specialūs batų ortopediniai įdėklai greitai gali būti tiesiog nebereikalingi, nes įvertinus pėdos geometrijos ypatumus, tiesiog bus galima iš karto spausdinti individualiai pritaikytą bato padą.

Muzikos instrumentai

Daugybę metų naudoti muzikos instrumentai taip pat keičiasi. Dalis pokyčių susiję su gerai žinomų muzikos instrumentų naujomis dizaino idėjomis. Taigi koncerto metu jau nereikėtų nustebti pamačius smuiką ar gitarą, nė iš tolo neprimenančius klasikinių instrumentų. Gali pasirodyti, kad tai tik tuščia pramoga, tačiau tai – tik dalis galimybių, kurias 3D spausdinimas suteikia muzikos instrumentų industrijai. Kur kas svarbiau, kad 3D spausdintuvai jau padeda kurti naujus muzikos instrumentus. Pasitelkus kompiuterinius skaičiavimus ir 3D spausdinimą, kai kurie instrumentai dabar garsus atkuria dar sodriau ir tiksliau. Pirmasis šiuos itin teigiamus pokyčius patyrė metalofonas.

Procesas įsibėgėja ir to išvengti neįmanoma

3D spausdinimas laužo nusistovėjusius stereotipus ir tai paneigti tikrai sunku. Esamų verslų modernizavimas, suteikiant jiems lankstumą ir gamybinį pranašumą, domina net ir tuos, kurie, atrodytų, iš to negali gauti jokios naudos. Bet laikas eina ir naudą pajunta netgi jie.

Maisto gaminimo ar namų statybos 3D spausdintuvais neįsivaizdavo net fantastinių filmų kūrėjai. Kaip galbūt ir medikai netikėjo, kad 3D spausdinimas taps viena iš pagrindinių priemonių, gydant sudėtingas traumas. Bet visa tai jau vyksta ir kasmet vyks vis akivaizdžiau.

Jonas Bunevičius


technologijos.lt



Facebook komentarai


Komentarai (0)


Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *