Βρισκόμαστε ακόμη στο αρχικό στάδιο της τρισδιάστατης εκτύπωσης, όσον αφορά στον αντίκτυπο που μπορεί να προσφέρει τόσο τεχνολογικά όσο και εννοιολογικά. Η αποδοχή νέων τρόπων σχεδιασμού ανταλλακτικών είναι το πρώτο βήμα. Από εκεί και πέρα, χρειαζόμαστε την κατάλληλη τεχνολογία που μπορεί να μας βοηθήσει να ανταποκριθούμε στην πολυπλοκότητα των απαιτήσεων της παραγωγής.
Ηπαγκόσμια κοινότητα εκτύπωσης 3D έχει αναπτυχθεί εκθετικά από τότε που εφευρέθηκε το 1983 από τον Charles Hull. Η βιομηχανία έχει δημιουργήσει πλέον καινοτόμα προϊόντα σε διάφορους κλάδους όπως η αεροδιαστημική και η ιατρική, κυρίως λόγω της μεγάλης υιοθέτησης της προσθετικής κατασκευής από διάφορους κορυφαίους οργανισμούς για την ικανοποίηση των σύνθετων αναγκών τους. Η τρισδιάστατη εκτύπωση θεωρείται πλέον «απαραίτητο συστατικό» στη Βιομηχανία 4.0, ενώ ο συνδυασμός των προηγμένων τεχνικών παραγωγής και λειτουργίας με έξυπνες ψηφιακές τεχνολογίες ορίζει την «Τέταρτη Βιομηχανική Επανάσταση».
Αναντίρρητα, το τελευταίο διάστημα εξοικειωνόμαστε όλο και περισσότερο με την προσθετική κατασκευή, ενώ μέχρι πρότινος οι περισσότεροι από εμάς δεν γνώριζαν καν την ακριβή σημασία. Η καμπίνα χειριστή που οδηγείτε στην εργασία μπορεί να διαθέτει μηχανισμούς τροχαλίας με εκτύπωση 3D, που τροφοδοτούν την εργασίας σας. Τα αεροπλάνα που επιβιβαζόμαστε ενδέχεται να έχουν τρισδιάστατο ακροφύσιο καυσίμου, που τροφοδοτεί την πτήση. Η εξέλιξη αυτής της τεχνολογίας βοηθά τον κόσμο της βιομηχανίας, ενώ εξυπηρετεί τη δημιουργία νέων θέσεων εργασίας και την αύξηση της καινοτομίας σε όλο τον κόσμο. Επιπλέον, η άνοδος της προσθετικής κατασκευής στη βιομηχανική παραγωγή προωθεί τη βιωσιμότητα, την αποτελεσματικότητα και την καινοτομία, ενώ περισσότερες εταιρείες αγκαλιάζουν την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού.
Η «προσθετική κατασκευή» έχει ταξινομηθεί ανάμεσα στις ανερχόμενες και καινοτόμες τεχνολογίες, ενώ προσέλκυσε μελετητές παγκοσμίως και έλαβε εκτεταμένη προσοχή σε διάφορους κλάδους, κυρίως επειδή κατορθώνει να δημιουργεί ανθεκτικά και ασφαλή προϊόντα στην αγορά σε μέτριες έως μεγάλες ποσότητες. Μεγάλες εταιρείες λογισμικού όπως η Siemens, η Autodesk και η Dassault Systemes αγωνίζονται για να δημιουργήσουν σε βάθος τον τρισδιάστατο σχεδιασμό και τα μηχανικά εργαλεία για να ξεκλειδώσουν όλες τις δυνατότητες της τρισδιάστατης εκτύπωσης.
Μέχρι σήμερα, έχει διαπιστωθεί ότι το μεγαλύτερο κομμάτι της τρισδιάστατης εκτύπωσης σχετίζεται με την παραγωγή μεταλλικών εξαρτημάτων. Κι αυτό γιατί τα οφέλη είναι πολύ μεγαλύτερα από τις περισσότερες παραδοσιακές διαδικασίες παραγωγής. Η πολυπλοκότητα που προσφέρει η κατασκευή πρόσθετων για την παραγωγή μεταλλικών εξαρτημάτων δεν είναι μόνο γύρω από το σχήμα του εξαρτήματος, αλλά και από το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται.
Πλεονεκτήματα χρήσης της συγκεκριμένης τεχνολογίας
Πολλές βιομηχανίες έχουν ήδη υιοθετήσει την 3D εκτύπωση, ενώ αρκετές σκοπεύουν να εισαγάγουν την συγκεκριμένη τεχνολογία το επόμενο διάστημα. Μια έκθεση του 2019 από την Wohlers Associates, κορυφαία εταιρεία ανάλυσης τρισδιάστατων εκτυπώσεων, υπολόγισε ότι η ετήσια αύξηση στον κλάδο των τρισδιάστατων εκτυπώσεων θα ανέλθει στο 31% μεταξύ 2017 και 2022. Η προβλεπόμενη ανάπτυξη δείχνει ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση θα αποφέρει τελικά περισσότερα από 21 δισεκατομμύρια δολάρια έσοδα σε ολόκληρο τον κόσμο. Η χρήση της τεχνολογίας 3D εκτύπωσης μπορεί να προσφέρει πολλά οφέλη τόσο για άτομα όσο και για τις επιχειρήσεις.
Τα πέντε πιο σημαντικά οφέλη της τρισδιάστατης εκτύπωσης στη βιομηχανία αναλύονται παρακάτω:
1. Σχεδιαστική προσαρμογή και ευελιξία: Χρησιμοποιώντας έναν εκτυπωτή 3D, οι βιομηχανίες μπορούν να προσαρμόσουν σχεδόν κάθε πτυχή του νέου προϊόντος τους. Τα σχέδια των προϊόντων, φυσικά, δημιουργούνται με τη βοήθεια ενός ειδικού λογισμικού σχεδιασμού (computer-aided design /CAD software) στον υπολογιστή. Με αυτόν τον τρόπο, οι βιομηχανίες μπορούν σε ένα πρώτο στάδιο να σχεδιάσουν τα προϊόντα τους χρησιμοποιώντας το συγκεκριμένο λογισμικό CAD, και έπειτα μπορούν να μεταφορτώσουν ή να μεταφέρουν το αρχείο CAD σε έναν εκτυπωτή 3D. Είναι μια απλή διαδικασία, που επιτρέπει ένα εξαιρετικό επίπεδο αναπροσαρμογής και μελέτης σε σχέση με τον σχεδιασμό του προϊόντος.
2. Γρήγορη δημιουργία πρωτοτύπων: Η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να κατασκευάσει εξαρτήματα εντός ωρών, γεγονός που επιταχύνει τη διαδικασία δημιουργίας πρωτοτύπων. Αυτό επιτρέπει κάθε στάδιο της παραγωγικής διαδικασίας να ολοκληρώνεται γρηγορότερα. Σε σύγκριση με την εύρεση και τη δημιουργία πρωτότυπων εξαρτημάτων και ανταλλακτικών, η εκτύπωση 3D προσφέρει ταχύτερα και οικονομικότερα αποτελέσματα, έτσι το τμήμα μπορεί να ολοκληρώσει την παραγωγική διαδικασία σε λίγες ώρες, επιτρέποντας την γρήγορη σχεδίαση και ολοκλήρωση της παραγωγής με πολύ πιο αποτελεσματικό ρυθμό.
3. Εκτύπωση σύμφωνα με προκαθορισμένες ανάγκες: Η εκτύπωση σύμφωνα με προκαθορισμένες ανάγκες είναι ένα άλλο πλεονέκτημα, καθώς δεν απαιτείται η ύπαρξη συγκεκριμένου χώρου για την αποθήκευση του αποθέματος, σε αντίθεση με τις παραδοσιακές διαδικασίες παραγωγής. Αυτό εξοικονομεί χώρο και κόστος, καθώς δεν υπάρχει ανάγκη μαζικής εκτύπωσης, παρά μόνο εάν απαιτείται. Τα αρχεία σχεδίασης 3D αποθηκεύονται όλα σε μια εικονική βιβλιοθήκη καθώς εκτυπώνονται χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο 3D ως αρχείο CAD ή STL, αυτό σημαίνει ότι μπορούν να εντοπιστούν και να εκτυπωθούν ξανά όταν προκύψει η ίδια ανάγκη.
Οι τροποποιήσεις σε σχέδια μπορούν να γίνουν με πολύ χαμηλό κόστος με την επεξεργασία μεμονωμένων αρχείων χωρίς σπατάλη μη ενημερωμένου αποθέματος ενώ αποφεύγεται η άσκοπη επένδυση σε εργαλεία.
4. Λιγότερα απόβλητα: Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές παράγουν επίσης λιγότερα απόβλητα από άλλα εργαλεία και μηχανές που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία. Μολονότι, υπάρχουν διάφοροι τύποι, οι περισσότεροι εκτυπωτές 3D λειτουργούν ακολουθώντας τις εντολές που περιλαμβάνονται σε ένα αρχείο CAD. Επομένως, απελευθερώνουν υλικό μόνο σε περιπτώσεις που χρειάζεται.
Με έναν εκτυπωτή 3D, οι βιομηχανίες μπορούν να επιτύχουν μια πιο αποτελεσματική διαδικασία παραγωγής που ελαχιστοποιεί τα απόβλητα. Επιπλέον, οι μέθοδοι παραγωγής μέσω τεχνολογίας 3d printing, χρησιμοποιούν συνήθως μόνο το υλικό που απαιτείται για την κατασκευή ενός εξαρτήματος.
Οι περισσότερες διαδικασίες χρησιμοποιούν πρώτες ύλες που μπορούν να ανακυκλωθούν και να επαναχρησιμοποιηθούν σε περισσότερες από μία κατασκευές.
Ως αποτέλεσμα, η διαδικασία παραγωγής μέσω προσθετικής κατασκευής παράγει πολύ λίγα απόβλητα.
5. Ισχυρά και ανθεκτικά προϊόντα: Τέλος, η εκτύπωση 3D υποστηρίζει τη δημιουργία ισχυρών και ανθεκτικών προϊόντων. Η αντοχή και η ανθεκτικότητα ενός προϊόντος 3D-εκτύπωσης, φυσικά, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το υλικό από το οποίο έχει κατασκευαστεί. Έτσι, οι εκτυπωτές 3D μπορούν να κατασκευάσουν προϊόντα χρησιμοποιώντας μια σειρά διαφορετικών υλικών, πολλά από τα οποία είναι ισχυρά και ανθεκτικά. Τα πολυμερή υλικά, για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται συχνά σε εκτυπωτές 3D. Συνήθως, τα πολυμερή υλικά θερμαίνονται στον εκτυπωτή 3D, και έπειτα απελευθερώνονται μέσω της κεφαλής του ακροφυσίου. Μόλις στεγνώσει, το υλικό σκληραίνει για να δημιουργήσει ένα ισχυρό και ανθεκτικό προϊόν. Σήμερα, οι βιομηχανίες καταβάλλουν προσπάθειες για την μετατροπή των πλαστικών απορριμμάτων σε χρησιμοποιούμενα πολυμερή. Τα πλαστικά είναι αρκετά ανθεκτικά υλικά σε σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες, οι βιομηχανίες, λοιπόν, είναι σε θέση να τα αξιοποιήσουν, για την παραγωγή νέων προϊόντων με νέα χρηστική αξία.
Επιπρόσθετα, τα πλαστικά προσφέρουν πλεονεκτήματα καθώς είναι ελαφρύτερα από τα μεταλλικά τους ισοδύναμα. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε βιομηχανίες όπως η αυτοκινητοβιομηχανία και η αεροδιαστημική όπου η παραγωγή ελαφρύτερων εξαρτημάτων είναι ένα ζήτημα ζωτικής σημασίας και μπορεί να προσφέρει μεγαλύτερη απόδοση καυσίμου.
Νέα σκέψη = Νέα εργαλεία
Παρά την ιστορία της στις παραδοσιακές μεταποιητικές βιομηχανίες, είμαστε ακόμα στις πρώτες μέρες της τρισδιάστατης εκτύπωσης σε σχέση με τον αντίκτυπο που μπορεί να προσφέρει τόσο τεχνολογικά όσο και εννοιολογικά.
Η αποδοχή νέων τρόπων σχεδιασμού ανταλλακτικών είναι το πρώτο βήμα. Μία από τις μεγάλες προκλήσεις εδώ είναι ότι το λογισμικό πρέπει πραγματικά να ενημερωθεί από όλη τη διαδικασία της τρισδιάστατης εκτύπωσης, από το σχεδιασμό έως την παραγωγή.
Ψηφιακά εργοστάσια του μέλλοντος
Ο ορισμός του όρου ψηφιακό εργοστάσιο, προκαλεί ακόμη σύγχυση. Αυτός ο όρος έχει χρησιμοποιηθεί αρκετά το τελευταίο διάστημα και έχει πολλούς ευρείς ορισμούς. Το πλήρες χαρτοφυλάκιο των προϊόντων υλικού και λογισμικού αυτοματοποιεί και επικοινωνεί για να επιτρέψει την ολοκληρωμένη ενσωμάτωση δεδομένων από την ανάπτυξη, την παραγωγή και τους προμηθευτές. Τα ψηφιακά εργοστάσια θεωρούνται ως ένα από τα βασικά στοιχεία των βιομηχανικών οργανισμών, που υιοθετούν την τρισδιάστατη εκτύπωση.
Μια έκθεση της PWC ανέφερε ότι το 91% των βιομηχανικών εταιρειών επενδύουν σε ψηφιακά εργοστάσια, αλλά μόνο το 6% δήλωσε ότι έχει ενσωματώσει πλήρως και αφομοιώσει αυτήν την ιδέα. Οι εταιρείες που σκοπεύουν να επιτύχουν ένα ολοκληρωμένο ψηφιακό εργοστάσιο πρέπει να επενδύσουν εσωτερικά και εξωτερικά για να το καταστήσουν εφικτό. Αυτό σημαίνει ότι οι εταιρείες θα πρέπει να προσλαμβάνουν και να αναπτύσσουν άτομα, να διαχειρίζονται σημαντικές ποσότητες αλλαγής της ροής εργασίας και να ενσωματώνουν νέες λύσεις λογισμικού στις ροές εργασίας τους.
Η Προσθετική κατασκευή φέρνει νέες δυνατότητες
Καθώς αυτή η τεχνολογία συνεχίζει να γίνεται φθηνότερη και πιο προηγμένη, η εκτύπωση 3D παίζει όλο και πιο σημαντικό ρόλο στην βιομηχανική περιοχή. Αυτά τα πλεονεκτήματα είναι απλώς μια γεύση για το πώς μπορεί να αναπτυχθεί η παραγωγή πρόσθετων τα επόμενα χρόνια και ποιες δυνατότητες μπορεί να προσφέρει.
Το μέλλον μπορεί να είναι αβέβαιο, αλλά όλα τα σημάδια δείχνουν ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση αυξάνεται μεταξύ των βιομηχανιών. Αυτή η ευκολία πρόσβασης έχει αλλάξει άλλωστε τη διαδικασία παραγωγής και τα αποτελέσματα της χρήσης της συγκεκριμένες τεχνολογίας θα γίνουν ορατά μέσα στο προσεχή διάστημα. Η εκτύπωση 3D επαναπροσδιορίζει πλήρως τον τρόπο σύλληψης, σχεδιασμού, παραγωγής και διανομής των προϊόντων, μειώνοντας σημαντικά το κόστος, απλοποιώντας πάρα πολύ την εφοδιαστική αλυσίδα και μειώνοντας αισθητά το αποτύπωμα άνθρακα.
Καθώς οι εταιρείες εξοικειώνονται με την εκτύπωση 3D, τα big data, το AI και τον αυτοματισμό, θα οδηγήσει στη ζήτηση για πιο προηγμένα εργαλεία για να ωθήσει την ψηφιακή παραγωγή στο υψηλότερο επίπεδο. Το μέλλον της βιομηχανικής παραγωγής θα είναι τολμηρό, συνδεδεμένο και εξαιρετικά αποτελεσματικό. Καθώς ο κόσμος γίνεται πιο ολοκληρωμένος και βασίζεται σε δεδομένα, οι εταιρείες θα είναι σε θέση να υιοθετήσουν νέες τεχνολογίες με ρυθμό που ο κόσμος δεν έχει δει ποτέ. Η προσαρμοσμένη σχεδίαση, η τοπική κατασκευή και οι κατανεμημένες αλυσίδες εφοδιασμού θα κυριαρχήσουν στο μέλλον.
Καθώς οι εταιρείες σχεδιάζουν και αποκτούν εμπειρία με ψηφιακές λύσεις παραγωγής, συγκεντρώνουν μια σαφή εικόνα των πλεονεκτημάτων της δημιουργίας ενός Digital Factory. Για την δημιουργία ενός πραγματικού digital factory είναι απαραίτητο να επιτρέπεται στο λογισμικό και στις μηχανές αλλά και στις άλλες τεχνολογίες να επικοινωνούν με βάση ένα κεντρικό εργαλείο.
Η PWC δήλωσε ότι το 29% των εταιρειών που προχωρούν στη δημιουργία ψηφιακών εργοστασίων έχουν εφαρμόσει κάποια μορφή τεχνολογιών δικτύωσης που συνδέουν λογισμικό, μηχανήματα, διαχείριση παραγωγής και αλυσίδα εφοδιασμού. Ενώ υπάρχει ακόμη χρόνος μέχρι η προσθετική κατασκευή να απελευθερώσει πλήρως τις δυνατότητές της, οι εταιρείες καλούνται να αξιολογήσουν επαρκώς πώς η προσθετική κατασκευή μπορεί να τις βοηθήσει στην προώθηση των στόχων απόδοσης, ανάπτυξης και καινοτομίας. Με την υιοθέτηση της προσθετικής κατασκευής,είναι σίγουρο ότι οι βιομηχανίες θα είναι σε θέση να παράγουν σε ακόμη υψηλότερο επίπεδο.
