Nikt w tej chwili nie wie, w którą stronę rozwinie się branża druku 3D. Wiadomo jednak, że technologia ta stwarza niesamowite możliwości. Już dziś drukowanie przestrzenne jest powszechnie stosowane w budownictwie, architekturze, mechanice, sztuce, przemyśle, medycynie, a nawet w przedmiotach codziennego użytku.

Powiązane firmy

– Wiele branż wykorzystuje tę metodę produkcji zarówno do szybkiego prototypowania, jak i tworzenia elementów o skomplikowanej geometrii, aby uzyskiwać błyskawiczną informację zwrotną, czy dany komponent będzie spełniał oczekiwania, czy też należy np. coś poprawić w konstrukcji – mówi Monika Gawryś, menadżer produktu iglidur druk 3D w igus Polska. – igus ze swoimi trybopolimerowymi materiałami iglidur wspiera klientów w produkcji części zużywających się i pracujących w ruchu. Kilka lat temu wprowadzaliśmy na rynek swój pierwszy filament, a dziś drukowane komponenty na szeroką skalę dostarczamy do niemal każdej gałęzi przemysłu: od branży pakującej po automotive. To pokazuje nam, jak szybko ta metoda produkcji się rozwija – dodaje.

O tym, że ciężko jest wyznaczyć konkretną granicę w rozwoju druku 3D, mówi Maciej Patrzałek, CEO firmy Sonda SYS i Solveere: – Większość z czołowych producentów drukarek 3D i materiałów do druku nieustannie prowadzi projekty R&D nad nowymi rozwiązaniami. Sami jesteśmy w trakcie dwóch takich projektów, których wyniki już na etapie pierwszych testów są bardzo obiecujące. Ile takich prac trwa na całym świecie w tej chwili i jak ich wyniki mogą odmienić rynek druku 3D, tego nie wie jeszcze nikt.

Jak dodaje, do poważnej ewolucji, jeśli nie rewolucji, może dojść w obszarze materiałów do druku. – Mam na myśli tzw. materiały inteligentne, które pod wpływem czynników zewnętrznych, jak temperatura, wilgotność czy natężenie prądu, mogą zmieniać pierwotne właściwości wytworzonych przyrostowo elementów i albo po aplikacji w dane miejsce czy wewnątrz innego elementu zachowywać te nowe właściwości fizyczne, mechaniczne lub chemiczne, albo po spełnieniu swojej funkcji wracać do właściwości wyjściowych.

Jak przekonuje Maciej Patrzałek, zaadaptowanie takich rozwiązań zmieni myślenie o wytwarzaniu i całe procesy w tym obszarze.

Andrzej Burgs, CEO firmy Sygnis New Technologies, zwraca uwagę na to, że pionierzy druku 3D cały czas przesuwają granice tej dziedziny w regiony specjalistyczne i dotychczas niedostępne, a to, co niegdyś było klasyfikowane jako druk 3D, możemy obecnie nazywać klasycznym drukiem 3D (technologie FDM, SLS, SLA itd.). – Branża zapuściła korzenie i zadomowiła się w przemyśle. Obecnie nie jest niczym szokującym mówienie o biodruku 3D, próbach drukowania błyskawicznego w pełnej polimeryzacji obiektu w tym samym czasie, druku 3D domów czy elektroniki – zauważa Andrzej Burgs.

Jego zdaniem liczba osób zajmujących się drukiem 3D na świecie osiągnęła poziom masy krytycznej, co wpływa na jej dynamiczny rozwój: – Mamy na tyle dużo specjalistów, że jesteśmy w stanie mówić o kolejnych przełomach w technologiach miesiąc po miesiącu. Gdzie przesuną się granice? Tego, tak jak w przypadku odkryć naukowych, nie da się jasno określić. Wiemy, że na razie jedynym uniwersalnym ograniczeniem jest niedostateczna znajomość fizyki i chemii – twierdzi Andrzej Burgs.

Najnowsze drukarki 3D – jak podkreśla Sławomir Gołębiewski, sales engineer w GF Machining Solutions – wyraźnie różnią się od swoich pierwowzorów wydajnością, precyzją wydruku i mnogością materiałów, jakie możemy w nich zastosować. Powstaje zupełnie nowy obszar w technologii obróbki metali, który rewolucjonizuje przygotowanie procesów technologicznych. – Podzieliłbym to na dwie części. Pierwsza to produkcja detali, które do tej pory były bardzo kosztowne w wykonaniu albo ich wykonanie wręcz nie było możliwe ze względu na nietechnologiczność konstrukcji. Dotyczy to przemysłu lotniczego, kosmicznego, samochodowego – wymienia Sławomir Gołębiewski. – Druga część to inne podejście w produkcji oprzyrządowania: wyrzucamy z narzędziowni obszar obróbki zgrubnej, począwszy od cięcia przygotówek, poprzez obróbkę kształtującą aż do etapu obróbki półwykańczającej. Detal w postaci wydruku 3D będzie podlegał tylko obróbce cieplnej i wykańczającej. Powinno to ograniczyć koszt oprzyrządowania, ale przede wszystkim skrócić czas wykonania narzędzia. Skracamy przecież, i to znacznie, cały proces technologiczny – kontynuuje.

Kolejny aspekt, który wymienia, to większa dowolność konstruktorów, którzy już nie muszą być zakładnikami posiadanego parku maszynowego.

Stały rozwój

Produkcja addytywna jest obszarem, który stale rozwija się w zakładach przemysłowych. Niedługo nie powinien już więc dziwić nikogo widok drukarki 3D na biurku w większości działów konstrukcji i rozwoju. Jak zauważa Monika Gawryś z igus Polska, wówczas nie trzeba będzie już czekać kilku dni na dostawę części od producenta, bo wystarczy filament, aby w ciągu maksymalnie kilku godzin brakująca część została uzupełniona pełnowartościowym wydrukiem. – Moje doświadczenie wskazuje na to, że klienci coraz częściej przestają kupować części zużywające się od producentów, tylko samodzielnie je drukują; tak jest szybciej i łatwiej.nDodatkowo zdarzają się komponenty, które nie są już w ogóle produkowane. W takiej sytuacji trzeba całkowicie zmieniać konstrukcję lub je zastąpić odpowiednikiem – wówczas idealnym rozwiązaniem staje się produkcja addytywna – opowiada Monika Gawryś.

Jak dodaje, aby jeszcze bardziej ułatwić proces modelowania drukowanych części, igus udostępnia na swojej stronie internetowej konfiguratory do tworzenia modeli 3D do tulejek, rolek, nakrętek, ślizgów, kół i listew zębatych. – Skomplikowana geometria wytwarzanego komponentu czy produkcja małej serii jest w zasięgu ręki – przekonuje Monika Gawryś.

Oczywiście to, czy i w jakim stopniu zakłady zdecydują się postawić na wykorzystanie druku 3D, zależy od zakresu ich działalności i produkcji. Wszyscy dążą do optymalizacji kosztów i to bardziej niż kiedykolwiek do tej pory, a optymalizacja ta może się objawiać na różnych etapach produkcji i w różnych jej obszarach. – Szybkie prototypowanie z wykorzystaniem drukowania 3D to niby już powszechna dyscyplina, ale kiedy przyjrzeć się bliżej, to w wielu firmach nadal nie jest wykorzystana optymalnie. I tu przyczyn jest wiele: niezrozumienie technologii przyrostowych, brak kadry czy specjalistów, którzy potrafiliby połączyć metody druku 3D z aktualnie stosowanymi w przedsiębiorstwie metodami, potocznie uznawanymi za tradycyjne. Ja głęboko wierzę, że najlepsze czasy dla druku 3D w przemyśle mamy przed sobą, szczególnie w Polsce, która trochę goni swoich sąsiadów – mówi Maciej Patrzałek.

Kombajny drukarek 3D

Druk 3D znacząco zmienia dziś podejście do wytwarzania. – Do tej pory produkcja polimerowej części wiązała się z wykonaniem kosztownej metalowej formy wtryskowej, więc wszelkie zmiany w konstrukcji były drogie i czasochłonne. Dziś taką formę możemy wydrukować i wtrysnąć w nią żądany komponent, znacznie ograniczając koszty uruchomienia produkcji, zwłaszcza gdy produkcja ma być małoseryjna – wyjaśnia Monika Gawryś.

Drugą dotychczas stosowaną metodą wytwarzania elementów z polimeru była obróbka mechaniczna z półfabrykatów. Niestety nie każdy element, jak podkreśla Gawryś, da się wykonać tą metodą, a dorabianie niezbędnych narzędzi wiązało się z dużymi nakładami czasowymi. – Aktualnie możemy bardzo łatwo i szybko wytwarzać niestandardowe komponenty o skomplikowanej geometrii, nie tracąc na jakości i właściwościach materiałów. Igus corocznie opracowuje nowe materiały, które mogą być wykorzystywane do produkcji elementów ruchomych metodą produkcji addytywnej. Dzięki temu są one szeroko wykorzystywane m.in. w branży spożywczej, lotniczej, kolejowej czy w aplikacjach wysokotemperaturowych – wylicza.

W przekonaniu Macieja Patrzałka, jeśli drukowanie 3D miałoby zupełnie zrewolucjonizować podejście do produkcji, niezbędne jest opracowanie wspomnianych już inteligentnych materiałów o zmi niających się właściwościach. – Wtedy całe procesy wytwórcze mają szansę ulec przeobrażeniu: jeden wyprodukowany element może, po poddaniu go odpowiednim czynnikom, zmieniać swoje właściwości tak, że finalnie zastąpi nawet kilka innych, które dziś odgrywają konkretne role w całym procesie lub też są wykorzystywane na poszczególnych etapach – twierdzi Maciej Patrzałek.

Jak dodaje, już dziś widzimy znaczną ewolucję w procesach wytwórczych, a drukowanie 3D pozwala na bardzo szybkie zmiany w produkcji. – Wystarczą poprawki w plikach i w niemal kilka chwil możemy się przestawić z produkcji jednej części na wytwarzanie kolejnej. Dzięki wirtualnym bibliotekom plików przechowywanym w chmurze produkcja elementów może zostać rozproszona między różne zakłady produkcyjne, co daje znaczące oszczędności w ich transporcie, każdy oddział bowiem może wytworzyć daną część samodzielnie, a nie, jak dotychczas, czekać, aż zamówione w centralnym systemie elementy zostaną wyprodukowane w innym zakładzie i dostarczone – przybliża Maciej Patrzałek.

Takie rozwiązanie ogranicza czas wytworzenia nowych produktów, a ponadto skraca przestoje produkcyjne w wyniku awarii – pobieramy plik z biblioteki i za kilka godzin mamy gotowy element zamienny. – W znaczący sposób ogranicza to nie tylko produkcję „na zaś”, ale i przechowywanie części i elementów, co ogranicza koszty magazynowania – podkreśla Patrzałek.

Przyszłość druku 3D w zakładach przemysłowych, zdaniem Andrzeja Burgsa, może być dwojaka. Z jednej strony może to być tworzenie drukarek 3D ściśle specjalizowanych do danej produkcji i optymalizujących jej personalizację. Z drugiej – budowa uniwersalnych maszyn wytwórczych. – Głęboko wierzę, że w ciągu najbliższych 20 lat integralną częścią fabryk 4.0. będą kombajny drukarek 3D i maszyn skrawających. Takie fabryki przyszłości będą miejscami wytwórczymi, w których będzie można zlecić dowolne produkcje z całego świata. Czy obecnie ograniczenie transportu nie jest jednym z podstawowych wyzwań w walce z nadmierną emisją CO2? A gdyby sieci logistyczne zawęzić do przesyłania danych do lokalnej fabryki wytwórczej, która jest w stanie produkować na potrzeby regionalne dowolne produkty, zamiast specjalizować się np. tylko w wycieraczkach samochodowych i rozsyłać je z jednego miejsca po całym globie? – zastanawia się Burgs i dodaje: – Uważam, że nowa rewolucja społeczna zacznie się od zmian w fabrykach zlokalizowanych lokalnie, podejmujących produkcję zróżnicowaną. To przemodeluje obecne procesy nadprodukcyjne i długie łańcuchy logistyczne, jakie dziś posiadamy. To po prostu ogólnoświatowa konieczność.