Prawie niezauważone przez dużych rynkowych graczy, rewolucyjne technologie produkcyjne rozprzestrzeniają się niczym pożar lasu, a ich pojawienie się zawdzięczamy głównie naukowcom i małym firmom, które w garażach eksperymentowały z tzw. drukiem 3D.
Druk 3D ma już jednak swoją historię. Jeszcze przed epoką Internetu zostały opracowane procesy z wykorzystaniem laserów dla zastosowań przemysłowych takie jak produkcja prototypów i modeli na potrzeby branży np. budowlanej. Wydaje się jednak, że dopiero teraz, w czasach, kiedy cykl życia produktów jest coraz krótszy, a ich mnogość przerasta nasze możliwości poznawcze, 3D – z niestrudzonym automatem drukującym, produkującym kompleksowe przedmioty z precyzją nieosiągalną dla zwykłego śmiertelnika – zasługuje na miano rewolucji. Rewolucji istotnej zwłaszcza dla obszarów takich jak technologia narzędziowa, komponenty budowlane, urządzenia medyczne czy unikalne produkty konsumenckie. W związku z powyższym przy okazji targów K2013 Messe Düsseldorf wspólnie z VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau – Niemieckim Stowarzyszeniem Inżynierów) zdecydowały się wprowadzić markę 3D fab+print, pod skrzydłami której na różnych imprezach targowych, m.in. na drupie 2016, będą prezentowane najnowsze technologie w zakresie produkcji 3D.
Rewolucja 3D w praktyce
HP było pierwszą firmą spośród dużych producentów, która dostrzegła potencjał w druku 3D. W latach 2010-2012 zawarła sojusz z amerykańsko-izraelską firmą Stratasys, w rezultacie którego powstały niedostępne już na rynku urządzenia o nazwie HP Designjet 3D i HP Designjet Color 3D. Obecnie HP przymierza się do drugiego podejścia. Meg Whitman, dyrektor zarządzająca HP zakomunikowała to osobiście: Drukarki 3D wciąż są na etapie niemowlęctwa.
To obiecujący obszar biznesowy, w który bardzo się angażujemy. W połowie 2014 roku będziemy mieli coś do pokazania. Jednocześnie podkreśliła, że droga do rentowności tego typu przedsięwzięcia jest długa, jako że wydajne urządzenia drukujące 3D i materiał bazowy pozostają poza finansowym zasięgiem wielu. Dostępne systemy charakteryzuje bardzo wolna praca. Wydrukowanie butelki może zająć od 8 do 10 godzin – stwierdza Meg Whitman. – Efekt jest ciekawy, ale przypomina to trochę obserwowanie, jak rośnie trawa. Jak dotychczas druk 3D ogranicza się w dużej mierze do laserowych stołów tnących CAD i maszyn wtryskowych, ale pojawiają się nowe koncepcje. Traktowanie druku 3D jako czwartego filaru w kanonie technologii drukarskich – obok fleksografii, offsetu i druku cyfrowego – wydaje się być uzasadnione. Drukarnie internetowe oferują usługi druku na najdziwniejszych obiektach, dlaczego więc nie wyprodukować konkretnego przedmiotu ściśle według oczekiwań klienta? To najlepszy czas, aby technologię 3D wprowadzić do swojej strategii rozwoju, bo tkwi w niej spory potencjał. Wystarczy spojrzeć na akcje wspomnianej już firmy Stratasys – 10 lat temu były one warte 7,58 USD, dziś już 114 USD i wciąż zyskują.
Przegląd rynku
Rozpoczęcie przygody z drukiem 3D jest stosunkowo proste. Zestawy startowe dla początkujących są dostępne już za 300 EUR, choć profesjonalne maszyny to wydatek minimum 3 tys. EUR. Nie znaczy to jednak, że na dłuższą metę mogą one być stosowane do aplikacji przemysłowych. Nie pozwala na to ich wydajność – jeśli „wydrukowanie” ok. 20 cm obiektu zajmuje kilkanaście godzin, to łatwo policzyć, że miesięcznie nie jesteśmy w stanie wyprodukować więcej niż kilkadziesiąt sztuk. Systemy tzw. profesjonalne oferuje obecnie ponad 20 producentów z całego świata. Większość z nich zainspirowała się projektem RepRap, którego ojcem jest Adrian Bowyer, profesor uniwersytetu w brytyjskim Bath. RepRap jest skrótem od Replicating Rapid-Prototyper; to maszyna drukująca 3D, której projekt profesor Bowyer opublikował pod licencją publiczną GNU (wolnego i otwartego oprogramowania) w nadziei na szybkie rozpowszechnienie. Firmy takie jak Ultimaker i Makibox poszły jego śladem, zaś najbardziej znany na świecie producent drukarek 3D, amerykański Makerbot jest w tej chwili oddziałem Stratasys. Zaczynał jako organizacja non-profit, lecz jego obecny system Replicator 2 nie bazuje już na otwartej matrycy. Brytyjski producent Bits from Bytes, który zaczynał od drukarki 3D RapMan – komercyjnej wersji RepRap Darwin, również został przejęty – przez lidera rynku konsumenckiego 3D Systems. Ta amerykańska firma obecnie bardzo intensywnie inwestuje w badania i rozwój – jej główna fabryka w Rock Hill w Południowej Karolinie zbliża się już do granic swoich możliwości produkcyjnych, planowana jest więc budowa kolejnego zakładu, która da pracę ponad 130 osobom. W sektorze profesjonalnym niekwestionowanym liderem jest Stratasys. Koncern posiada 2 kwatery główne – w Eden Praire w stanie Minnesota oraz w miejscowości Rehovot w Izraelu; równolegle funkcjonuje 6 lokalnych biur, m.in. w niemieckim Baden-Baden. W ofercie produktowej Stratasys znajdziemy zarówno niedrogie nabiurkowe drukarki 3D, jak i duże systemy produkcyjne. Ze 150 polimerami i termotworzywami firma ta jest również największym oferentem materiałów specjalnych.
Światowym liderem w sektorze aplikacji przemysłowych jest natomiast bawarska firma EOS GmbH z siedzibą w Krailling k. Monachium, założona w 1989 r. przez dr. Hansa J. Langera i dr. Hansa Steinbichlera. Zaopatruje ona w maszyny drukujące 3D takie firmy jak MTU, EADS, Daimler czy BMW. Rynkiem tym zainteresowały się również Chiny – potrzeby lokalnego rynku zaspokaja TierTime Technology Co. Ltd., założona w 2003 r. w Pekinie. Jej urządzenia sprzedawane są pod nazwą Inspire.
Jedna zasada, wiele procesów
Druk 3D, znany także pod nazwami Rapid Prototyping (szybkie prototypowanie) czy Additive Manufacturing (addytywna produkcja), opiera się na zasadzie nakładania kolejnych warstw różnych tworzyw – ciekłych lub w proszku. Z fizykochemicznego punktu widzenia zachodzą procesy topienia i utrwalania. Z tego powodu najczęściej wykorzystywanymi substancjami są sztuczne żywice, metale, ceramika, papier czy przeróżne tworzywa sztuczne. Producenci stosują obecnie rozmaite procesy „drukowania” 3D, oprócz kilku opatentowanych odmian generalnie bardzo do siebie podobne. Najczęściej wykorzystywane to: laserowe topienie wybiórcze, stapianie wiązką elektronów w przypadku metali, laserowe spiekanie wybiórcze w przypadku tworzyw sztucznych, stereolitografia, działanie światłem czy modelowanie PolyJet w przypadku fotopolimerów, wreszcie stapianie i osadzanie w przypadku termotworzyw. Większość drukarek 3D przetwarza wyłącznie jeden rodzaj materiału, ewentualnie mieszankę. Prowadzone są testy w kierunku wykorzystania tworzyw o różnym stopniu twardości i kolorze w kombinowanym procesie produkcyjnym. Branżowy lider Stratasys opatentował technologię FDM (fused deposition modelling), polegającą na stapianiu delikatnych, półpłynnych włókien termoplastycznego akrylonitrylu butadienu styrenu (ABS) i natryskiwaniu go warstwa po warstwie aż do uzyskania ostatecznego kształtu. Technologia PolyJet wykorzystuje polimery utrwalane natychmiastowo światłem UV –efekt końcowy jest właściwie nie do odróżnienia, bez względu na zastosowaną technologię. Podsumowując: możliwości drukarek 3D, czy chodzi o unikatowy lub ekskluzywny produkt, czy też o produkcję na małą skalę, są obecnie wystarczające, aby sprostać stawianym przed nimi zadaniom. Granicę wyznacza wyobraźnia.
www.pr4print.de
Tłumaczenie: SN
