Druk 3d: przedwczesna nowa nadzieja ? – Dzisiejsze wady technologii jutra

O technologii druku 3d (drukowanie przestrzenne / 3d printing) wspominałem już kilkakrotnie,czas najwyższy omówić tą technologię dokładniej. Jak zwykle w przypadku nowych technologii i ta została przewidziana m.in. w fantastyce naukowej,np. w serialu Star Trek, gdzie istniały tzw. „replikatory„. Od czasów stereolitografii technologia poszła znacząco do przodu,komercyjnie dostępne dla większości ludzi drukarki 3d pracują na tworzywach sztucznych (plastiki), w tym już dość wytrzymałym tworzywie ABS.Znane są jednak urządzenia pracujące również z wykorzystaniem włókna węglowego, a nawet komercyjne wykorzystujące np. beton czy metale. Zaawansowane drukarki 3d są urządzeniami dzięki którym można tworzyć np. protezy „na miarę” pod konkretnego użytkownika. Mało tego. Istnieją również urządzenia takie jak RepRap,czyli drukarki 3d które nie tylko są OpenSource (właściwie: OpenHardware !),ale mają też umożliwić docelowo (bo na razie można uzyskać raczej tylko części plastikowe) wyprodukowanie identycznego urządzenia na danym urządzeniu !

RepRap 1.0 - Darwin

RepRap 2.0 - Mendel

No dobrze.Czy zatem czeka nas świetlana przyszłość w której maszyny tego rodzaju będą mogły wykonać wszystko, a tradycyjne metody produkowania zostaną wyparte z rynku ? Niekoniecznie. A w każdym razie niekoniecznie jeszcze dziś czy jutro ponieważ wiele rzeczy wymaga jeszcze stanowczo dopracowania. I ja właśnie wyjaśnię tutaj dlaczego wymagają dopracowania lub dlaczego nie pasują one do każdego zastosowania.Oto powody – rosnąco:

  • Drukarka przestrzenna (zwłaszcza ta tańsza) jest wciąż rozwiązaniem kosztownym. Może i w wypadku plastików ceny zeszły już poniżej 1 $ za cm3 obecnie może to być nawet kilkanaście groszy za cm3 . Niby nic wielkiego, bo ceny spadają i będą spadać – ale jeśli chodzi o coś dużo wytrzymalszego jak plastik i metal, koszty urządzenia i produkcji nadal będą przez lata dość znaczne.
  • Drukarka przestrzenna ma ograniczenia co do dokładności wytwarzania obiektów i materiałów.W wypadku tańszych urządzeń komercyjnie dostępnych dla przeciętnego człowieka są to co prawda wartości rzędu 0,05-0,1 mm – wg danych handlowych – ale są.Ponadto produkcja niektórych rzeczy z plastików to za mało, powiedzmy sobie szczerze – tworzywa są tanie,ale nie należą do najwytrzymalszych materiałów…
  • Drukowanie przestrzenne wymagać może pewnej wiedzy.Zrobienie projektu w odpowiednim programie,określenie co jest wykonalne a co nie,ewentualne określenie wytrzymałości danego podzespołu jeśli to nie jest tylko prosta zabawka (a czasem i wtedy!)…
  • Drukarka przestrzenna drukuje większe lub bardziej dokładne (jeśli chodzi o rozdzielczość,nie stopień komplikacji) struktury przez dłuższy czas.W wypadku większych (bądź dokładniejszych) rzeczy mówimy tutaj o całych godzinach i dobach.
  • Drukarka przestrzenna drukuje podzespoły które musisz złożyć ty. Jeśli to będzie zamek do drzwi czy cokolwiek innego, składającego się z kilku/kilkunastu/kilkuset/… części to ty to musisz po wszystkim złożyć  – maszyna niestety nie zrobi tego za ciebie…        W praktyce, póki co nie wiem nic o urządzeniach które wykonują elementy z podzespołów,więc zakładam, że ich nie ma,tym bardziej,że problem robota przemysłowego składającego samodzielnie części jest problemem trudnym nawet dla specjalistów od sztucznej inteligencji. Choćby dlatego ludzie po automatyce i robotyce znający się na swojej pracy jeszcze przez lata będą mieli zapewnioną pracę w automatyzujących się coraz bardziej fabrykach…
  • Drukarka przestrzenna łączy uzyskiwany materiał za pomocą specyficznych dla niej metod,co rzutować może na późniejszą mikrostrukturę i właściwości,co ogranicza je – dla przeciętnych konstruktorów i ludzi  w przeciwieństwie do mnie jest to wada niedostrzegalna.Zawsze można przecież zrobić grubsze/dołożyć inny materiał itd. co ? Wbrew pozorom nie zawsze, a w materiałach właśnie też kryje się jakość,mikrostruktura uzyskana w takim czy innym procesie technologicznym może zadecydować o dużo większej jakości, a co za tym idzie – niezawodności.Co prawda dzisiaj w dobie planowego postarzania produktu dla fabryk nie ma to takiego znaczenia – ale dla konsumenta powinno.Chodzi bowiem nie tylko o oszczędność czasu i pieniędzy (energii i materiałów – ta prawdziwa ekologia !) poświęconych na wydrukowanie zamiennika,ale także o nasz czas i zadowolenie z otrzymanego produktu, który nie powinien być oddawany zbyt często do naprawy. Możliwe jest oczywiście poddawanie pewnej obróbce po wyprodukowaniu.Ale to nie to samo.
  • Ze względu na oszczędności stosowana jest często struktura pełna pęcherzyków/rusztowań zamiast litej, co w określonych warunkach może wpływać na czas niezawodnej pracy, właściwości mechaniczne i nie tylko produktu końcowego.
  • Zejście poniżej pewnej skali (np. celem produkcji elektroniki użytkowej) wymaga zmniejszenia liczby błędów urządzenia oraz zapewnienia specyficznych warunków (cleanroom/atmosfera ochronna/próżnia itd)
  • Produkcja śmieci dzięki dostępności druku3d będzie narastać ze względu na ewentualne błędy,awarie oraz brak należytej kontroli jakości produktów.
  • W wypadku urządzeń typu RepRap i nie tylko istnieje problem utrzymania lub podnoszenia dokładności w kolejnych generacjach ze względu na ryzyko nawarstwiania się błędów i niedokładności produkcyjnych…

Opisane przykładowe problemy wskazują na kilka rzeczy:

  • Tam gdzie ważna jest struktura materiałowa i czas, lub lita struktura nadal popularne jeszcze będą przez dłuższy czas frezarki i tokarki CNC.
  • Przez dłuższy czas struktury kute i odlewane, oraz uzyskiwane z użyciem technologii specjalnych nie wyjdą z użytku i nie zostaną wyparte przez druk 3d,jednak druk przestrzenny może się okazać użytecznym narzędziem wspomagającym branżę odlewniczą, jak również – być może – w niektórych przemysłowych procesach specjalnych.
  • Konieczne jest przyspieszenie działania drukarek przestrzennych i zapewnienie jakiejś kontroli jakości ich funkcjonowania, oraz korekcji ewentualnych błędów.Być może również skorzystanie z dziedzictwa innych technologii,w tym dziedzictwa przemysłowych procesów specjalnych.
  • Istnieje nadal problem z rozszerzaniem zakresu stosowanych materiałów oraz potrzeba zapewnienia możliwości ich obróbki w trakcie realizacji procesu produkcyjnego („wydruku”), co zwiększyłoby przewagę i znaczenie urządzeń drukowania przestrzennego.
  • Istnieje i będzie prawdopodobnie narastał problem z zagospodarowaniem śmieci uzyskanych w wyniku druku 3d oraz ich recyklingiem.
  • W wypadku urządzeń typu RepRap i innych dokładność nie powinna być tylko czynnikiem mechanicznym – aby uzyskać odtwarzalność a nawet możliwość wytwarzania lepszych urządzeń w kolejnych generacjach.
  • Konieczny jest postęp w zakresie autonomicznego składania podzespołów uzyskiwanych w procesach drukowania przestrzennego,szczególnie przy składaniu w małych skalach.
Reklamy

3 thoughts on “Druk 3d: przedwczesna nowa nadzieja ? – Dzisiejsze wady technologii jutra

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s