10 Αρχές τρισδιάστατης εκτύπωσης

Ένα απόσπασμα από το "Κατασκευασμένο: Ο Νέος Κόσμος της Τρισδιάστατης Εκτύπωσης"

Όχι πολύ καιρό πριν, έλαβα ένα μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου με το οποίο θα ρωτούσα αν θα ήθελα να αναθεωρήσω το Fabricated: The New World of 3D Printing , που γράφτηκε από τον ερευνητή Cornell Hod Lipson και την τεχνολογική αναλυτή Melba Kurman. Ο πρόσφατος τίτλος από την Wiley Publishing καλύπτει το ιστορικό και το μέλλον της παραγωγής προσθέτων ή την εκτύπωση 3D, καθώς η τεχνολογία είναι γνωστή.

Μαζί με ένα ηλεκτρονικό αντίγραφο του βιβλίου μου έστειλαν ένα απόσπασμα, το οποίο τόσο άψογα συνοψίζει ολόκληρη την επανάσταση της εκτύπωσης 3D, ότι έριξα αυτό που έκανα ένα αρχισμένο ανάγνωση που κατασκευάστηκε τότε και εκεί.

Οι συγγραφείς του Fabricated είναι γύρω από την εκτύπωση 3D από την αρχή:

Η εμπειρία και η γνώση τους στην εξειδικευμένη παραγωγική θέση είναι αμέσως προφανής και το βιβλίο ανοίγει με μια κερδοσκοπική μετάβαση που περιγράφει ένα λαμπρό μέλλον, όπου η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει γίνει βαθιά ριζωμένη στη ζωή μας. Είναι τόσο διασκεδαστικό και εμπνευσμένο, και διαβάζει σαν καλή επιστημονική φαντασία. Ωστόσο, η τρισδιάστατη εκτύπωση, οι συγγραφείς βεβαιώνουν εύκολα, δεν είναι το υλικό της φαντασίας. Έχει ήδη γίνει ουσιαστικό μέρος της διαδικασίας παρασκευής μικρών παρτίδων και ο ρόλος της είναι μόνο αυξανόμενος.

Έχετε μια πραγματική αίσθηση που περιγράφει το μέλλον του Lipson & Kurman είναι πολύ μέσα στο χώρο της δυνατότητας. Ορισμένα από τα πιο λαμπερά πράγματα που μιλάνε, όπως τα βιο-τυπωμένα όργανα ή οι αντιγραφείς τροφίμων εξακολουθούν να είναι δεκαετίες μακριά, υπάρχουν μόνο στον μακρινό ορίζοντα της πιθανότητας. Αλλά άλλα πράγματα, η άνοδος της ευέλικτης κατασκευής και των γρήγορων πρωτοτύπων, για παράδειγμα, συμβαίνουν ακριβώς μπροστά στα μάτια μας.

Μου δόθηκε άδεια να δημοσιεύσω ένα απόσπασμα από τις πρώτες σελίδες του Fabricated .

Δεδομένου ότι είναι μια τόσο φανταστική επισκόπηση του τι 3D εκτύπωση μπορεί τελικά να σημαίνει για τον κόσμο, νομίζω ότι κάποιος που ενδιαφέρεται για την τεχνολογία θα το βρείτε αρκετά συναρπαστικό. Θα παρακρατήσω οποιαδήποτε σχόλια για το ίδιο το βιβλίο για τώρα - θα έχουμε μια πλήρη αναθεώρηση μέχρι αργότερα αυτό το μήνα.

Εδώ είναι το απόσπασμα:

Οι δέκα αρχές της 3D εκτύπωσης

Η πρόβλεψη του μέλλοντος είναι μια crapshoot. Όταν γράψαμε αυτό το βιβλίο και συνεννοήσαμε τους ανθρώπους για την εκτύπωση 3D, ανακαλύψαμε ότι συνεχίστηκαν μερικοί βασικοί "κανόνες". Οι άνθρωποι από μια ευρεία και ποικίλη ποικιλία βιομηχανιών και υπόβαθρα και επίπεδα εμπειρογνωμοσύνης περιγράφουν παρόμοιους τρόπους με τους οποίους η εκτύπωση 3D τους βοήθησε να περάσουν από τα βασικά εμπόδια κόστους, χρόνου και πολυπλοκότητας.

Συνοψίσαμε τι μάθαμε. Εδώ είναι δέκα αρχές της 3D εκτύπωσης ελπίζουμε ότι θα βοηθήσει τους ανθρώπους και τις επιχειρήσεις να επωφεληθούν πλήρως από τις τεχνολογίες 3D εκτύπωσης:

• Αρχή 1: Η πολυπλοκότητα της παραγωγής είναι ελεύθερη. Στην παραδοσιακή κατασκευή, το πιο περίπλοκο σχήμα ενός αντικειμένου, τόσο περισσότερο κοστίζει να κάνει. Σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή, η πολυπλοκότητα κοστίζει το ίδιο με την απλότητα. Η κατασκευή ενός περίτεχνα και περίπλοκου σχήματος δεν απαιτεί περισσότερο χρόνο, δεξιότητα ή κόστος από την εκτύπωση ενός απλού μπλοκ. Η ελεύθερη πολυπλοκότητα θα διαταράξει τα παραδοσιακά μοντέλα τιμολόγησης και θα αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο υπολογίζουμε το κόστος κατασκευής των πραγμάτων.

• Αρχή δύο: Η ποικιλία είναι ελεύθερη. Ένας μόνο εκτυπωτής 3D μπορεί να κάνει πολλά σχήματα. Όπως ένας ανθρώπινος τεχνίτης, ένας 3D εκτυπωτής μπορεί να κατασκευάζει ένα διαφορετικό σχήμα κάθε φορά. Οι παραδοσιακές μηχανές κατασκευής είναι πολύ λιγότερο ευπροσάρμοστες και μπορούν να κάνουν μόνο τα πράγματα σε ένα περιορισμένο φάσμα σχημάτων. Η τρισδιάστατη εκτύπωση καταργεί τα κόστη που σχετίζονται με την επανακατάρτιση των μηχανικών του ανθρώπινου δυναμικού ή την εκ νέου επεξεργασία των μηχανών εργοστασίου. Ένας απλός τρισδιάστατος εκτυπωτής χρειάζεται μόνο ένα διαφορετικό ψηφιακό σχέδιο και μια νέα παρτίδα πρώτης ύλης.

• Αρχή τρία: Δεν απαιτείται συναρμολόγηση. Η τρισδιάστατη εκτύπωση σχηματίζει ενδιάμεσα σημεία. Η μαζική κατασκευή είναι χτισμένη στη ραχοκοκαλιά της γραμμής συναρμολόγησης. Στα σύγχρονα εργοστάσια, τα μηχανήματα κατασκευάζουν όμοια αντικείμενα που αργότερα συναρμολογούνται από ρομπότ ή ανθρώπινους εργάτες, μερικές φορές από ηπείρους. Όσο περισσότερα εξαρτήματα περιέχει ένα προϊόν, τόσο περισσότερο χρειάζεται η συναρμολόγηση και τόσο πιο ακριβό γίνεται. Κατασκευάζοντας αντικείμενα σε στρώματα, ένας τρισδιάστατος εκτυπωτής μπορεί να εκτυπώσει ταυτόχρονα μια πόρτα και τους συναρμολογημένους μεντεσέδες, χωρίς να απαιτείται συναρμολόγηση. Λιγότερη συναρμολόγηση θα μειώσει τις αλυσίδες εφοδιασμού, εξοικονομώντας χρήματα για εργασία και μεταφορά. μικρότερες αλυσίδες εφοδιασμού θα είναι λιγότερο ρυπογόνες.

• Αρχή τέσσερις: Μηδενικός χρόνος παράδοσης. Ένας τρισδιάστατος εκτυπωτής μπορεί να εκτυπώσει όταν ζητηθεί ένα αντικείμενο. Η ικανότητα επιτόπιας παραγωγής μειώνει την ανάγκη για επιχειρήσεις να αποθηκεύουν φυσικό απόθεμα. Νέοι τύποι επιχειρηματικών υπηρεσιών καθίστανται δυνατοί, καθώς οι εκτυπωτές 3D επιτρέπουν σε μια επιχείρηση να δημιουργεί αντικείμενα ειδικής ή προσαρμοσμένης ζήτησης κατόπιν αιτήματος των πελατών. Η παραγωγή μηδενικού χρόνου θα μπορούσε να ελαχιστοποιήσει το κόστος της ναυτιλίας σε μεγάλες αποστάσεις εάν τα τυπωμένα προϊόντα κατασκευάζονται όταν χρειάζονται και κοντά στα σημεία που χρειάζονται.

• Αρχή πέντε: Απεριόριστος χώρος σχεδιασμού. Οι παραδοσιακές τεχνολογίες κατασκευής και οι ανθρώπινοι τεχνίτες μπορούν να κάνουν μόνο ένα πεπερασμένο ρεπερτόριο σχημάτων. Η ικανότητά μας να διαμορφώνουμε σχήματα περιορίζεται από τα εργαλεία που διαθέτουμε. Για παράδειγμα, ένας παραδοσιακός ξύλινος τόρνος μπορεί να κάνει μόνο στρογγυλά αντικείμενα. Ένας μύλος μπορεί να παράγει μόνο εξαρτήματα που μπορούν να προσεγγιστούν με ένα εργαλείο φρεζαρίσματος. Μια μηχανή χύτευσης μπορεί να φτιάξει μόνο σχήματα που μπορούν να χυθούν και στη συνέχεια να εξαχθούν από ένα καλούπι. Ένας 3D εκτυπωτής απομακρύνει αυτά τα εμπόδια, ανοίγοντας τεράστιους νέους χώρους σχεδιασμού. Ένας εκτυπωτής μπορεί να κατασκευάσει σχήματα που μέχρι τώρα ήταν δυνατά μόνο στη φύση.

• Αρχή έξι: Κατασκευή μηδενικών δεξιοτήτων. Οι παραδοσιακοί τεχνίτες τρένονε ως μαθητευόμενοι για χρόνια για να αποκτήσουν τις δεξιότητες που χρειάζονταν. Η μαζική παραγωγή και οι μηχανολογικοί μηχανισμοί παραγωγής καθοδηγούνται από υπολογιστή μειώνουν την ανάγκη για εξειδικευμένη παραγωγή. Ωστόσο, οι παραδοσιακές μηχανές παραγωγής απαιτούν ακόμα έναν εξειδικευμένο εμπειρογνώμονα να τα προσαρμόσει και να τα βαθμονομήσει. Ένας 3D εκτυπωτής παίρνει το μεγαλύτερο μέρος της καθοδήγησής του από ένα αρχείο σχεδίασης. Για να γίνει ένα αντικείμενο με την ίδια πολυπλοκότητα, ένας 3D εκτυπωτής απαιτεί λιγότερη ικανότητα χειριστή απ 'ό, τι μια μηχανή χύτευσης με έγχυση. Η ανειδίκευτη παραγωγή ανοίγει νέα επιχειρηματικά μοντέλα και μπορεί να προσφέρει νέους τρόπους παραγωγής για άτομα σε απομακρυσμένα περιβάλλοντα ή ακραίες συνθήκες.

• Αρχή επτά: Συμπαγής, φορητή κατασκευή. Ανά όγκο χώρου παραγωγής, ένας τρισδιάστατος εκτυπωτής έχει μεγαλύτερη παραγωγική ικανότητα από μια παραδοσιακή μηχανή παραγωγής. Για παράδειγμα, μια μηχανή χύτευσης με έγχυση μπορεί να κάνει μόνο αντικείμενα σημαντικά μικρότερα από τον εαυτό της. Αντίθετα, ένας τρισδιάστατος εκτυπωτής μπορεί να κατασκευάσει αντικείμενα τόσο μεγάλα όσο το κρεβάτι εκτύπωσης. Εάν είναι τοποθετημένος ένας τρισδιάστατος εκτυπωτής έτσι ώστε η συσκευή εκτύπωσης του να μπορεί να κινηθεί ελεύθερα, ένας 3D εκτυπωτής μπορεί να κατασκευάζει αντικείμενα μεγαλύτερα από τον εαυτό του. Η υψηλή παραγωγική ικανότητα ανά τετραγωνικό πόδι καθιστά τους εκτυπωτές 3D ιδανικούς για οικιακή χρήση ή χρήση γραφείου, καθώς προσφέρουν ένα μικρό φυσικό αποτύπωμα.

• Αρχή οκτώ: Λιγότερο απόβλητο υποπροϊόν. Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές που λειτουργούν στο μέταλλο δημιουργούν λιγότερα υπολείμματα υπολειμμάτων από τις παραδοσιακές μεθόδους κατασκευής μετάλλων. Η κατεργασία μετάλλων είναι εξαιρετικά σπάταλη, καθώς εκτιμάται ότι το 90 τοις εκατό του αρχικού μετάλλου παίρνει έδαφος και καταλήγει στο πάτωμα του εργοστασίου. Η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι πιο άχρηστη για την κατασκευή μετάλλων. Καθώς βελτιώνονται τα υλικά εκτύπωσης, η κατασκευή "καθαρού σχήματος" θα μπορούσε να είναι ένας πιο πράσινος τρόπος για να γίνουν τα πράγματα.

• Αρχή εννέα: Άπειρες αποχρώσεις υλικών. Ο συνδυασμός των διαφορετικών πρώτων υλών σε ένα και μόνο προϊόν είναι δύσκολο με τη χρήση σύγχρονων μηχανών παραγωγής. Δεδομένου ότι οι παραδοσιακές μηχανές κατασκευής χαράζουν, κόβουν ή μορφοποιούν τα σχήματα σε σχήμα, αυτές οι διαδικασίες δεν μπορούν εύκολα να συνδυάσουν διαφορετικές πρώτες ύλες. Καθώς αναπτύσσεται η πολυ-υλική εκτύπωση 3D, θα αποκτήσουμε την ικανότητα να αναμειγνύουμε και να αναμιγνύουμε διαφορετικές πρώτες ύλες. Τα νέα προηγουμένως απρόσιτα μείγματα πρώτης ύλης μας προσφέρουν μια πολύ μεγαλύτερη, ως επί το πλείστον ανεξερεύνητη παλέτα υλικών με νέες ιδιότητες ή χρήσιμους τύπους συμπεριφορών.

• Αρχή δέκα: Ακριβής φυσική αναπαραγωγή. Ένα αρχείο ψηφιακής μουσικής μπορεί να αντιγραφεί ατελείωτα χωρίς απώλεια ποιότητας ήχου. Στο μέλλον, η εκτύπωση 3D θα επεκτείνει αυτή την ψηφιακή ακρίβεια στον κόσμο των φυσικών αντικειμένων. Η τεχνολογία σάρωσης και η τρισδιάστατη εκτύπωση θα εισαγάγουν ταυτόχρονα μορφές μετατόπισης υψηλής ανάλυσης μεταξύ του φυσικού και του ψηφιακού κόσμου. Θα σαρώσουμε, θα επεξεργαστούμε και θα αντιγράψουμε φυσικά αντικείμενα για να δημιουργήσουμε ακριβή αντίγραφα ή για να βελτιώσουμε το πρωτότυπο.

Ορισμένες από αυτές τις αρχές ισχύουν ήδη σήμερα. Άλλες θα γίνουν πραγματικότητα την επόμενη δεκαετία ή δύο (ή τρεις). Αφαιρώντας τους γνωστούς, χρονοβόρους κατασκευαστικούς περιορισμούς, η εκτύπωση 3D θέτει το στάδιο για μια σειρά κλιμακωτών καινοτομιών. Στα επόμενα κεφάλαια θα διερευνήσουμε πώς οι τεχνολογίες 3D εκτύπωσης θα αλλάξουν τους τρόπους με τους οποίους δουλεύουμε, τρώμε, θεραπεύουμε, μαθαίνουμε, δημιουργούμε και παίζουμε. Ας ξεκινήσουμε με μια επίσκεψη στον κόσμο της κατασκευής και του σχεδιασμού, όπου οι τεχνολογίες 3D εκτύπωσης διευκολύνουν την τυραννία των οικονομιών κλίμακας.

Συγγραφέας Bios:

Οι συν-συγγραφείς Hod Lipson και Melba Kurman είναι κορυφαίοι ειδικοί στην 3D εκτύπωση, συχνά μιλώντας και συμβουλεύοντας την τεχνολογία αυτή στη βιομηχανία, στον ακαδημαϊκό χώρο και στην κυβέρνηση. Το εργαστήριο του Lipson στο Πανεπιστήμιο Cornell πρωτοπόρασε διεπιστημονική έρευνα στην τρισδιάστατη εκτύπωση, το σχεδιασμό προϊόντων, την τεχνητή νοημοσύνη και τα έξυπνα υλικά. Ο Kurman είναι αναλυτής τεχνολογίας και σύμβουλος επιχειρησιακής στρατηγικής ο οποίος γράφει για τις τεχνολογίες που αλλάζουν παιχνίδι σε διαυγή, συναρπαστική γλώσσα.

Για περισσότερες πληροφορίες, επισκεφτείτε τη Wiley Publishing.

Απόσπασμα με άδεια από τον εκδότη, Wiley, από το Fabricated: Ο Νέος Κόσμος της Τρισδιάστατης Εκτύπωσης από τους Hod Lipson και Melba Kurman. Πνευματικά δικαιώματα © 2013.