І виробники, і виробники мріяли про той день, коли замість того, щоб відправляти за частиною, вони зможуть швидко й легко випробувати та зробити її самостійно.

Ця мрія ближче, ніж будь-коли, до того, щоб стати реальністю, оскільки наука та мистецтво 3D-друку стають все більш масштабними та популярнішими. Ця технологія дає змогу окремим особам і компаніям друкувати індивідуальні компоненти на місці з постійно зростаючим набором властивостей і функцій.

«Я ще не зустрічався з галуззю, якій не може допомогти 3D-друк», – сказав Майк Нейгель, менеджер з бізнес-технологій компанії Advanced Technology Systems, під час презентації на цьогорічному симпозіумі з технічних знань Асоціації маркетингу продукції (PMA). Нагель працював у ряді галузей промисловості, включаючи харчову промисловість та сільське господарство, над впровадженням систем 3D-друку.

3D-друк уже використовується для виготовлення таких предметів, як людські органи, протези, конструкційні форми та деталі транспортних засобів. Більше 1,000 деталей останнього літака Airbus надруковано на 3D-принтері.

За словами Нагеля, основою 3D-друку є інший погляд на виробництво. Традиційний метод називається субтрактивним, коли великий шматок сировини зменшується, формується і формується в бажаний кінцевий продукт. У світі мистецтва скульптор є основним практиком субтрактивного виробництва.

«Для порівняння, аддитивний, або 3D, бере те, що ви проектуєте, і друкує лише те, що вам потрібно», — сказав Нагель.

Традиційне виробництво може означати тривалий час виконання, дорогу інструментальну техніку та обмеження дизайну, і часто більше підходить для великих обсягів продукції, сказав Нагель. Поява технології 3D-друку забезпечує швидшу реакцію, можливість друкувати лише необхідні частини, а також можливість тестувати та викидати з мінімальним ризиком. Цей тип виробництва краще підходить для кастомізації та малого обсягу продукції.

Існують різноманітні технології, які використовуються в 3D-друкі, але, мабуть, найкращий спосіб зрозуміти технологію — це подумати, як додають глазур до торта. Принтер, працюючи на основі попередньо запрограмованого комп’ютерного проектування (CAD), наносить потрібний матеріал шарами для створення кінцевого продукту.

Дві з основних технологій друку — це моделювання поліструйного нанесення та плавленого осадження, або FDM. Поліструйний друк подібний до традиційного двовимірного друку, починаючи з сирої рідини, що подається через сухий шар, який пошарово викидає матеріал на поверхню. Ультрафіолетове світло використовується для приклеювання матеріалу для друку на бажаній поверхні. FDM – це старіша технологія. Він подає пластикову нитку з потрібного матеріалу через приводний двигун. Потім матеріал нагрівають і екструдують, також шар за шаром.

Принтери відрізняються за розміром і складністю, і використовуються домашніми любителями (які об’єдналися в онлайн-спільноти ентузіастів на таких веб-сайтах, як thingiverse.com) до великих виробників.

«У нашому магазині ми маємо продукти від традиційного двовимірного настільного принтера для паперу, аж до систем вагою 8,000 фунтів і розміром з великий позашляховик, а потім і все, що між ними», – сказав Нагель.

Сільське господарство також вивчає переваги 3D-друкованих деталей і матеріалів. Nagel і Advanced Technology Systems співпрацювали з компаніями, що займаються сільськогосподарською технікою, над друком таких компонентів, як комбіновані насадки та спеціальні аплікатори насіння. У меншому масштабі веб-сайт FoodRising.org пропонує безкоштовне програмне забезпечення для 3D-друку для виготовлення таких предметів, як клапани, затискачі та фітинги.

Машинобудівна компанія традиційно виготовляє насадки для машин за допомогою ротаційного формування, що не змогло досягти всієї бажаної геометрії та форми. 3D-друк дозволив компанії недорого виготовити прототипи навісного обладнання для комбайна з 12 головками та перевірити їх ефективність у різноманітних польових умовах.

«Це не те, на чому вони зароблятимуть мільйони», - сказав Нагель. «3D-друк зменшує їх ризик і дозволяє йому спробувати щось нове та спробувати різні форми та розміри».

Інші види виробництва харчових продуктів все частіше використовують 3D-друк. Вони включають:

  • Розлив: Лінія розливу, яка потребує частої зміни розмірів ємностей та супутніх змін в інструменті, може скористатися технологією 3D-друку для розміщення пляшок різноманітних розмірів.
  • Продукти для сніданку: виробники зернових використовують 3D-друк, щоб виготовляти штампи для нової екструзії та нових форм для зернових – у продовженні ця сама концепція може застосовуватися до унікальних нарізок продуктів та інших видів їжі.
  • Упаковка: оскільки форми та розміри упаковок змінюються все частіше, і потрібні більш унікальні форми, 3D-друк використовується для виготовлення форм, які використовуються для цих нових стилів.
  • Роздрібна торгівля: приладдя для магазинів і дисплеї в місцях покупки все частіше виготовляються за допомогою 3D-друку. Це може бути особливо важливим під час тестування розмірів предметів, які повинні максимізувати ефективність доступного місця на полицях.

Майбутнє 3D-друку обіцяє ширше використання цієї технології та можливість друкувати більше типів об’єктів. Принтери вже можуть створювати один об’єкт з до 70 різними фізичними властивостями — набагато більше, ніж було б потрібно, сказав Нагель.

Принтери також мають бути більш доступними.

«Спочатку великі компанії купували багато 3D-принтерів і розміщували їх в одному місці. Усі інженери надсилали файли до центрального центру, а центр роздруковував усі деталі та відправляв їх назад людям, які їх розробили. Вони думали, що це ультраефективна хвиля майбутнього. Тепер все навпаки. Перевага 3D-друку полягає в тому, щоб він був поруч з вами, і саме цим займаються компанії. Вони частіше пробуватимуть нові речі і використовуватимуть їх так, як хочуть».

Для створення проектів, які використовують принтери, потрібні технічні навички та досвід, які надходять від людей із навчанням у CAD. Певний рівень навичок також потрібен, щоб сканувати проекти на принтер. Однак один день — це все, що потрібно, щоб навчити когось працювати з принтером, — сказав Нагель.

«Якщо ви прийдете до нашого магазину в Сент-Полі, штат Міннесота, ви побачите 15 різних типів принтерів, і одна людина може ними керувати», – сказав Нагель. «Ключ до цієї технології та її головна перевага полягає в тому, що вона дуже проста в експлуатації».

Ця простота експлуатації також повинна сприяти поширенню 3D-принтерів для особистого домашнього використання. Прості принтери доступні всього за 500 доларів, і їх кількість може зрости так само, як і домашні комп’ютери.

Як і з іншими технологіями, очікуйте прогрес у можливостях 3D-друку. У майбутньому все, що комусь може знадобитися зробити, це відсканувати зображення об’єкта, щоб почати роботу з його друку. Також можуть виникнути інші методи, ніж шарування, наприклад створення готових об’єктів із запасу сировини.

І тоді Нагелю завжди задають питання: чи можна друкувати їжу? Хіба настане день, коли ми зможемо натиснути кнопку і отримати хрустке, соковите яблуко Honeycrisp або помідор реліквії?

Відповідь: ми вже «друкуємо» їжу, якщо цю концепцію можна застосувати до кексів і закусок, таких як Twinkies. Основний матеріал — тісто — формується і формується, а потім зверху наносять глазур і глазур. Але найбільшою перешкодою для друку їжі з базових інгредієнтів є проблема багатьох інших продуктів: чи буде вона смачною? Це може бути причиною того, що одним із найпоширеніших продуктів, які зараз експериментують для 3D-друку, є шоколад.