3D принтирането - решението на нашите проблеми?

Водещи организации смятат, че 3D печатът може да се превърне в един от най-големите технологични постижения в историята.

Кой друг производствен процес може да се види, че оказва толкова силно влияние върху много други индустрии, колкото 3D принтирането?

Дяволът е в детайлите

При 3D принтирането, известно още като адитивно производство, изделията се произвеждат слой по слой.

Физическите обекти се произвеждат чрез последователно добавяне на тънки слоеве материал един върху друг до завършване на крайния продукт.

С помощта на компютърно подпомагано проектиране (CAD) 3D принтирането превръща цифровите обекти във физическа форма чрез този адитивен процес.

Този метод се различава от традиционните техники, които са субтрактивни, като например формоване или леене.

Бележка под линия в историята

Преди 36 години, през 1986 г., Чарлз Хъл поставя началото на 3D принтирането.

Той патентова стереолитографията - процес, при който се използва движещ се лазерен лъч с компютърно управление за оформяне на обекти.

Едва в средата на 2000 г. тази технология започна да се разнообразява и да процъфтява.

По това време 3D принтирането започва да се специализира в производството на единични и къси серии компоненти благодарение на ниските разходи за изработка на инструменти и настройка.

Тази диверсификация продължава да набира скорост и до днес, като гъвкавостта на процеса води до това, че той намира приложение в почти всяка индустрия.

Самолети, влакове и автомобили - и 3D принтиране?

Електрическите крушки, парните машини, автомобилите и самолетите са революционни постижения в човешката история.

Мнозина от производствените индустрии твърдят, че силата на 3D принтирането може да се присъедини към този изключителен клуб.

С появата на нови приложения с всеки изминал ден пълната сила и потенциал на адитивното производство все още не са напълно разгърнати.

Той се оценява толкова високо заради своите:

1. Персонализиране - Този процес предлага много възможности. Могат да се произвеждат множество продукти едновременно, без допълнителни разходи.
2. Сложност - 3D принтирането осигурява сложен производствен процес, който просто не може да бъде повторен от хората. Специфични части в определени индустрии, като например аерокосмическия сектор, многократно показват сложността, която предлага тази техника.
3. Ефективност - Той може да намали или дори да премахне разходите за производство на инструменти и труд. В резултат на това тя става все по-привлекателна техника за производителите, тъй като спестява разходи, време и труд, като същевременно елиминира човешките грешки.
4. Устойчивост - В условията на климатична криза 3D принтирането се разглежда като изключително енергийно ефективна технология. Той осигурява много по-малко отпадъци, може да спести при транспортирането на готовите продукти, което в комбинация с ефективността му дава намален въглероден отпечатък.

Разнообразен подход

Адитивното производство се отличава с гъвкавост и разнообразие дори на 21^st век не е виждал досега.

Какви други производствени процеси могат да:

• Изработване на малки сложни части за стабилизиране на самолет
• Изработване на медицински консумативи за ранени войници в Украйна
• Създаване на ядлива храна "World-beating
• Сглобяване на смъртоносни огнестрелни оръжия в собствената ви спалня

Потенциалът на 3D принтирането е безкраен.

Обхватът на материалите, които могат да се използват в този процес, се увеличава.

Дървото, платът, хартията и камъкът понастоящем са с ограничена употреба, тъй като не могат да се нанасят като тънки слоеве в разтопено или течно състояние.

Не е изненадващо, че пластмасите са най-често използваните материали в този процес на добавяне.

Характеристиките на пластмасите ги правят идеално подходящи за създаване на продукти с разнообразни цветове, размери и форми.

До 2027 г. се очаква стойността на пазара на пластмаси за 3D принтиране да достигне $1,9 милиарда евро.

Но използването на метали процъфтява и в сферата на 3D принтирането.

Производството на кобалтово-хромови горивни дюзи чрез 3D принтиране в момента е в ход в авиационната индустрия. Тази малка част от двигател показва адитивното производство в целия му блясък: възможност за персонализиране; сложност; ефективност и устойчивост.

Тези горивни дюзи се състоят от 20 отделни части, които се заваряват заедно.

3D печатът ги произвежда като едно цяло парче, което тежи 25% по-малко и е пет пъти по-здраво.

Те се превърнаха в бестселър в авиационната индустрия, тъй като високата им ефективност спестява приблизително $3 милиона на самолет.

Храна за размисъл

Много експерти в областта на печатането на храни смятат, че в недалечно бъдеще 3D принтерът ще бъде основен елемент в кухнята на всяко домакинство.

Колкото и странно да звучи принтираната храна, тя работи по същия процес на добавяне като металите и пластмасите.

В резултат на това той работи най-добре с вискозни материали, поради което твърдите, цели храни не са съвместими с него.

Пастите и пюретата са най-разпространените 3D принтирани храни, но плановете за производство на принтирано месо не са далеч в това постоянно развиващо се пространство.

Като черешка на тортата, 3D печатът е отговорен за "Най-доброто тирамису в света в последното издание на Световната купа по тирамису.

Неочакван съюзник

Украйна е бенефициент на адитивното производство.

Във време на отчаяние и кръвопролития 3D принтирането се оказа ценен, но неочакван съюзник на украинските войници.

Около 5 000 турникета за многократна употреба бяха изпратени на фронтовата линия, за да се попълнят критичните дефицити.

С помощта на цифрови файлове в огромни количества се произвеждат и бинтове, шини и приставки за АК-47.

Като се има предвид, че адитивното производство на оръжия беше сравнително нечувано преди руската инвазия, това беше бърза, но успешна мисия.

Изготвяне на обосновка

3D принтирането се смята за бъдещето на строителството.

На него се гледа и като на решение на много от проблемите, свързани със съвременното строителство.

Отпечатаните домове ще:

• Намаляване на вредното въздействие на строителната индустрия върху околната среда
• Увеличаване на скоростта и ефективността на строителството
• Намаляване на веригата за доставки и човешките грешки
• Намаляване на екстремното нарастване на разходите за материали
• да задоволявате нарастващото търсене на строителни услуги в целия свят
• Намаляване на материалните отпадъци по време на строителството

До 2030 г. Дубай има визия 25% от сградите му да бъдат 3D отпечатани.

В Малави, а скоро след това и в Мадагаскар, се появяват първите в света печатни училища.

3D принтирането се разглежда като решение на проблема с недостига на училища в развиващите се страни, където само Мадагаскар се нуждае от около 22 000 нови училища.

Голямо търсене

3D принтирането запълва дупки в много други индустрии:

• Медицински
• Зъболекарски
• Aerospace
• Автомобилна индустрия
• Бижута
• Изкуство/дизайн/скулптура
• Мода

Медицинската работа се възползва значително от напредъка на тази технология.

В началото на този месец светът видя първото трансплантирано по медицински път ухо. Процесът на отпечатване на ухото отне по-малко от 10 минути.

Повече от 100 000 тазобедрени протези са отпечатани на 3D принтер през последното десетилетие. Този процес ще даде достъп до повече операции от подобно естество в бъдеще.

През последните 17 години почти всеки слухов апарат е отпечатан на 3D принтер.

Адитивният печат играе огромна роля в автомобилната сфера, особено във високооктановата Формула 1.

Тези аеродинамични машини се нуждаят от стотици специфични и сложни части, за да преминат през карирания флаг.

Във Формула 1 3D принтирането:

• Повишена производителност
• Повишена ефективност
• Намалени разходи
• По-голяма свобода на проектиране

Частите от F1, произведени чрез адитивно производство, са по-леки от възможното досега, като същевременно увеличават горивната ефективност.

Те позволиха да се повиши производителността на автомобила и да се намали износването на тези деликатни животни.

В модната индустрия обувките са най-разпространеният продукт, изработен по този начин.

Тъй като индустрията за бърза мода е подложена на критики заради неустойчивите си практики, 3D принтирането предлага решение.

Макар да произвежда по-малко емисии по време на производството, той също така осигурява 35% по-малко материални отпадъци.

Прогнозите са, че до 2028 г. стойността на 3D отпечатаните очила ще достигне $3,4 милиарда евро.

Пушещ пистолет

Един огромен недостатък на това предстоящо завладяване на съвременните индустрии е потенциалната загуба на работни места.

Процес с такава бързина и ефективност, без възможност за човешка грешка, може да доведе до загуба на работата на много хора в различни отрасли, които решат да използват тази техника.

Там, където се откриват възможности и нови работни места, старите възможности и предприятия могат да бъдат закрити.

Техника с такъв огромен потенциал винаги ще има възможност да бъде използвана неправомерно.

През юни 2022 г, 18-годишен заподозрян в Западна Австралия е арестуван с напълно функционален полуавтоматичен пистолет, отпечатан на 3D принтер..

Произведени в собствения му дом, тези видове огнестрелни оръжия остават нелицензирани и нерегулирани.

Предвид лекотата, с която е произведена, с помощта на обикновен настолен 3D принтер и леснодостъпни материали, не е изненадващо, че този проблем става все по-тревожен.

Толкова е обезпокоително, че през последния месец Европол излезе с изявление, в което показва колко сериозно приема заплахата.

Често наричани "призрачни оръжия", 3D-отпечатаните оръжия са трудни за проследяване, тъй като нерегламентираните оръжия нямат сериен номер.

Закопчайте коланите

Адитивното производство предлага невероятни решения, които подобряват живота, продуктите и работните места в много индустрии и общности.

Въпреки това ще е необходимо международно сътрудничество и подобряване на законодателството, за да се гарантира, че 3D принтирането ще продължи да бъде сила за добро, а не инструмент за нарушители, които търсят евтин, нерегулиран и непроследим начин за производство на контрабандни изделия, като например самоделни огнестрелни оръжия.

Шумът, който се чува в индустрията, е силен.

3D принтирането се разраства и от нас и от тези, които ни управляват, зависи да се уверим, че тази очарователна технология ще продължи да се развива по правилния път.