Blog

3d stampanje

Kako 3D štampa menja proizvodnju i utiče na dalje trendove

Nova tehnologija izrade predmeta pomoću 3D štampača, zahtevala je i naše preispitivanje ove tehnologije, uticaje na proizvodnju i eventualne nove trendove i načine organizovanja proizvodnje.

Većina tekstova koji se bave sferom industrije (pa i mnogim drugim oblastima) počinju u stvari  zaključkom da je „danas tehnologija (medicina, hemija itd.) toliko uznapredovala da…“

Ova krilatica će se, kao što je to bivalo u prošlosti, naravno zadržati još dugi niz godina i verovatno će nas nadživeti, jer kao što to i jeste, upravo na dan kada čitamo ovaj tekst, ljudsko društvo nikada nije bilo razvijenije, ali neće ni biti, kao što će to bivati sutra.

I zaista, potrebe koje stvara čovek, razlikuju se iz dana u dan i svaka potreba uslovljava novu, koja mora biti savršenija i bolja od prethodne. Kada bi te potrebe svrstali u kontekst npr. industrije proizvodnje računara, videli bismo da nam više nije dovoljan računar koji je mogao, pre pet godina i više nego da nam obavi sve poslove (nove potrebe uslovljavaju kompletniji softver, koji nadalje uslovljava hardver itd.). Konkretno ovaj fenomen je opisao i Gordon Mur (Gordon Moore), jedan od osnivača Intela, koji kaže da se snaga računara udvostručuje na svakih 18 do 20 meseci, po kome je ovaj zakon i dobio ime Murov zakon. Tako da danas naš mobilni telefon sadrži veću kompjutersku snagu, nego cela organizacija NASA koja je 1969. godine poslala dva čoveka na Mesec ili npr. video-igre koje troše više kompjuterski resursa da bi simulirale trodimenzionalne situacije, nego što je to imao jedan mejnfrejm kompjuter prethodne decenije (Kaku, 2011).

Ovde odmah treba razdvojiti dve stvari. Potrebe koje su danas svakodnevne, taj kompjuter ne bi mogao da izvrši, ali druga strana priče, kada se gleda uopšteno, taj kompjuter je, kao što je i spomenuto, bio dovoljan da se čovek lansira na mesec. Dakle, napredak nauke postao je oslobođen zavisnosti od brzine npr. procesora i uveliko je akcenat na drugim granama, koje eventualno koče napredovanje. Kratko, nauka dvosmerno komunicira sa kompjuterom i prilagođava ga sebi.

Ipak, nisu samo potrebe jedine koje „guraju“ čovečanstvo napred. Želje koje čovek stvara, nevezano od toga da li mu je to potrebno ili ne, otvara jedan potpuno novi prostor za utrkivanje industrija da mu ponudi baš ono što želi ili ono što bi želeo, a da još toga nije svestan. Ne smemo zaboraviti i marketing, koji potkrepljuje celu priču sa time da nam to i jesu u stvari potrebe i ono bez čega ne možemo, a ne samo želje koje nam i nisu toliko neophodne. Kada uz to uvrstimo čoveka kao socijalno  kulturološko biće, koji hoće da se razlikuje od ostalih i da formira svoj identitet koji će da oslikava njegovo unutrašnje duhovno stanje (što je donekle i potreba i želja), dobijamo veoma zamršenu sliku današnjeg kupca, iz ugla npr. kompanije koja želi da proda svoj auto, gde ta kompanija mora da utroši nemale resurse, da istraži i oblikuje svoju ponudu, bez da je i ušla u proizvodnju tog auta.

Kako onda proizvesti taj proizvod, a da to bude nešto što neko želi? Kakva su to istraživanja i koja je najbolje sprovesti, a da to bude odraz stvarne želje kupca i nešto što će neko kupiti, a da to ne stoji na zalihama i gubi vrednost? Jedna od načina kako je najbolje praviti proizvod, je taj da sam kupac kaže šta očekuje od tog proizvoda, a da mi potom budemo sigurni da ćemo mu ga i prodati. Naravno, druga strana problema je kako uz što manje resursa to sve i ostvariti, a ispoštovati svakog kupca pojedinačno.

Prvi koji su ponudili odgovor na ovo pitanje, jesu zagovornici novog pristupa u proizvodnji. Pristup koji se pojavio pre nekih dvadesetak godina, upravo nudi način razmišljanja i filozofiju organizovanja proizvodnje, za uvažavanje svih ovih zahteva uz iznalaženje rešenja za zadovoljavanje tih zahteva, na obostranu korist. Dakle, proizvesti ono što svaki kupac želi i može da plati i ostvariti profit. Ovaj pristup zove se mass customizationKovanica koja je nastala od dve engleske reći Mass (masa, masovan, mnoštvo) i reči Customization (navika, naviknutost, običaj, prilagođavanje), što bi u prevodu značilo masovno prilagođavanje u smislu mogućnošću prilagođavanja (individualizacije) proizvoda u masovnoj proizvodnji kao takvoj (Prema Suzić, 2014).

Proizvodnja danas

Postoji dosta prilaza proizvodnji, ali onaj koji je uzeo najviše maha i najviše se primenjuje danas, jeste kastomizacija. Kada se govori o kastomizaciji, ona se uvek svrstava u vreme u kojem živimo i pretpostavke vezane za kastomizaciju su uglavnom da ona propisuje kakva proizvodnja je najbolja i kako prilaziti projektovanju proizvoda i proizvodnje. Kastomizacija ne propisuje kakva proizvodnja je najbolja i kako kreirati proizvod. Kastomizacija je pristup i način razmišljanja, a najbolji načini i najbolje prakse proizvodnje su samo posledica ovoga pristupa i uopšte odluke da se u proizvodnji (kreiranju) primeni ovakav vid razmišljanja.

Ovom pristupu su se povinovale sve uspešne kompanije i izgradile uspešne sisteme sa kojima su uspele da organizuju svoju proizvodnju tako da najbolje odgovore tržištu. Kastomizacija je spomenuta u cilju naznačavanja potrebe da se sistem organizuje u smeru smanjenja ulaznih veličina u proizvodnju, u odnosu na izlazne, te je tako ona kao pristup odigrala veoma značajnu ulogu.

Ovo je uvelo velike promene u načinu kreiranja proizvoda, ali ipak, u srži, način proizvodnje nije se izmenio. Ponuđena je samo bolja organizacija.

Dodavanje i oduzimanje materijala

Dosadašnja proizvodnja se temelji na principu oduzimanja materijala. To u praksi znači da se uzima komad većih dimenzija od dimenzija finalnog proizvoda i materijal se skida sa komada, dok se komad ne dovede do finalne dimenzije. Ovakav način proizvodnje i danas je dominantan u proizvodnoj industriji. Naravno, postoje izuzeci, kao što su proizvodi dobijeni procesima livanja, duvanja, utiskivanja i slično, ali ovi načini ne daju dovoljnu „naknadnu“ slobodu u oblikovanju proizvoda, već su ograničeni prethodnom pripremom (šabloni, strukture materijala itd.).

Način proizvodnje koji nudi 3D štampa, upravo je suprotan navedenom načinu i nudi proizvodnju dodavanjem materijala. Ovaj način proizvodnje temelji se na principu dodavanja materijala, do dobijanja finalne dimenzije.

3D štampa

Do pre par godina, ovaj prilaz se činio kao naučna fantastika, ali upravo je inženjerstvo doprinelo da se započne sa ovakvim vidom proizvodnje. U trodimenzionalnoj štampi objekat se kreira sukcesivnim nanošenjem slojeva materijala.Omogućava izradu  delova i sklopova od više različitih materijala, različitih mehaničkih i fizičkih svojstava (Wikipedija, 2015).

Ako zadremo u suštinu 3D štampe, ona je mogla da postoji od kada je i „tečnih materijala“, ali je inženjerstvo doprinelo tome da se kombinacijom CNC[1] mašine i običnog ekstrudera (koji može da potiskuje neki materijal), dobije mogućnost stvaranja objekta u tri dimenzije, što je prikazano na slici 1.

nastanak 3d stampe

Slika 1 - Kombinacija CNC mašine i plastičnog ekstrudera (Sečenje kartona na cnc, 2015) (What’s New in the World of 3D Printing? , 2015) (3D printing, 2015)

Naravno, vremenom su se razvile sofisticiranije metode ovog tipa i tehnike spajanja nanesenih slojeva, gde se konstantno dobija bolja završna obrada, novi materijali, poboljšava konstrukcija samih štampača itd. Treba spomenuti i nedavno predstavljen štampač firme Carbon3D čiji su konstruktori bili inspirisani filmom „Terminator 2“, gde se oblikuje predmet koji se izvlači iz tečne smole (Slika 2). Kako je rekao jedan od tvoraca ovogštampača Joseph DeSimone, 3Dštampačisu u stvari 2D štampači, koji ponavljaju proces iznova i iznova, i taj proces (bar za sada) traje jako dugo. Ovaj štampač „jednostavno“ iz fluida izvuče ceo predmet, koji je prethodno oblikovan uz pomoć svetlosti i pruža od 25 do 100 puta brže štampanje (Carbon3D, 2015).

3d stampa iz fluida

Slika 2 - Princip rada 3D štampača firme Carbon 3D. (Carbon3D, 2015)

3D štampa i proizvodnja

Već sada se može videti kako se primena 3D štampača širi u sve oblasti industrije, pa tako već sada postoje ištampani delovi tela, školjke automobila, pribor za jelo, garderoba, pa čak kuće i zgrade itd. Npr. Boing danas štampa više od 20 000 delova za svoje avione (DICKEY, 2015).

Kako ova tehnologija postaje sve jeftinija i dostupnija, poznavaoci ove oblasti predviđaju da će se ovakav vid proizvodnje preseliti sa industrije na kupce. Uz 3D štampače ljudi će moći da kreiraju svoje modele, modifikuju postojeće i prilagođavaju proizvode svojim potrebama. Već sada se na internetu može pronaći dosta besplatnih modela, koji se mogu preuzeti i direktno štampati.

Ipak, ako pogledamo banalan primer, mnogi danas u svojim domovima imaju „obične“ 2D štampače, ali i dalje postoje kopirnice, pa i oni koji  imaju štampače, štampaju u kopirnicama. Slično će biti i sa 3D štampačima. Za to postoji više razloga, od kojih su neki:

-          Ekonomski,  jer je još uvek masovna proizvodnja jeftinija od pojedinačne.

-          Bolja završna obrada, gde većina pojedinca neće imati uslove da sprovedu kvalitetnu završnu obradu, kao što to imaju profesionalci.

-          Znanje o ovoj oblasti, među kojima su karakteristike materijala, konstruktivna znanja, poznavanje softvera za obradu.

-          Kreativne sposobnosti pojedinca.

-          Fizička ograničenja štampača.

Što se tiče zadovoljavanja potreba kupaca, 3D štampa pruža neizmerno veće mogućnosti prilagođavanja proizvoda željama kupca, nego što je bila u mogućnosti da ponudi tradicionalna proizvodnja na bazi oduzimanja materijala. Ali gledano i sa tačke proizvođača, ona omogućava proizvodnju bez viškova (otpada) materijala, smanjenja broja mašina, manji troškovi skladištenja itd. Takođe, i ovde ostaje mesta za gore spomenutu kastomizaciju, gde se mogu unapred proizvoditi platforme proizvoda, na koje će se moći doštampavati željeni oblici i dodatno izaći u susret kupcima, sa brzinom isporuke i slično. Takođe, biće otvorena mogućnost i ostavljanja nedovršenog proizvoda, gde će se kao takav isporučivati kupcu, a kupac će nadalje moći svojim štampačem da doštampa proizvod.

U nastavku se nalazi par primera dobijenih 3D štampom

Prilog 1 - Kineska kompanija WinSunspecijalizovana za gradnju kuća pomoću 3D tehnologije, "odštampala" je svoju prvu višespratnicu

 

3d zgrada

Slika 3 – Odštampana zgrada - http://svetzanimljivosti.com/zgrada-iz-stampaca-prva-visespratnica-po-3d-tehnologiji/ 

unutrasnjost 3d zgrade

Slika 4 - Unutrašnjost odštampane zgrade - http://kiko-unico.com.hr/hocemo-li-u-skoroj-buducnosti-printati-stambene-objekte-luksuzne-vile/

Prilog 2 - Kompanija Local Motors proizvela je auto gde su konstruktivni elementi i delovi karoserije štampaju se na 3D štampaču, a zatim se u automobil ugrađuju dodatne komponente

3d auto

Slika 5 - Auto čiji su delovi odštampani - http://www.b92.net/automobili/razno.php?yyyy=2015&mm=01&nav_id=946245

Prilog 3 - 3D puška i pištolj

 

3d puska

Slika 6 - 3d puška - http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2295283/3D-printing-gunsmiths-make-blueprints-available-free-download-granted-firearms-licence.html 

3d stampan pistolj

Slika 7 - http://www.bbc.com/news/science-environment-22421185

Prilog 4 - 3D ruka za osobe sa invaliditetom

3D ruka

Slika 8 - 3D ruka - http://edition.cnn.com/2014/04/14/tech/innovation/carpenter-fingers-robohand-3-d/

Izvori

3D printing. (2015, 4 14). Retrieved from Wikipedia, the free encyclopedia: http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing

Carbon3D. (2015, 04 5). Retrieved from Carbon3D | CLIP Technology - Breakthrough technology centered on tunable photochemical process for layerless 3D printing:: http://carbon3d.com/

DICKEY, M. R. (2015, 4 15). Hope You Trust 3D Printers — Boeing Uses Them To 'Print' Parts For Its Planes. Retrieved from Business Insider: http://www.businessinsider.com/

Kaku, D. M. (2011). Physics of the future.

Sečenje kartona na cnc. (2015, 4 14). Retrieved from elitesecurity.org - web forumi: http://www.elitesecurity.org/t415702-0

Suzić, N. (. (n.d.). Novi Sad.

What’s New in the World of 3D Printing? . (2015, 4 14). Retrieved from Brit + co: http://www.brit.co/3d-june/

Wikipedija. (2015, 04 12). 3D štampa. Retrieved from Wikipedia: http://sr.wikipedia.org/sr-el/3%D0%94_%D1%88%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B0



[1] CNC (eng. computer numerical control)  je mašina koja za svoje kretanje koristi unapred unete koordinate, koje se pak unose u zavisnosti od željenih pozicija u posmatranom koordinatnom sistemu