10 3D-tulostuksen periaatteet

Leikkaus "Fabricated: 3D-painatuksen uusi maailma"

Vielä kauan sitten sain sähköpostia, jossa kysyisin, haluaisinko tarkastella Cornellin tutkijan Hod Lipsonin ja teknologiaanalyytikko Melba Kurman kirjoittamaa tekstiä Fabricated: The New World of 3D Printing . Wiley Publishingin äskettäinen otsikko kattaa lisäaineiden valmistuksen historian ja tulevaisuuden, tai 3D-painatus, kun tekniikka tunnetaan kollektiivisesti.

Yhdessä elektronisen kopion kirjan kanssa he lähettivät minulle ote, joka niin täydellisesti tiivistää koko 3D-tulostus vallankumouksen, että pudotin, mitä olin tekemässä aloittanut lukemisen juuri silloin ja siellä.

Fabricatedin kirjoittajat ovat olleet 3D-tulostuksen alusta lähtien:

Heidän kokemuksensa ja tietämyksensä lisäaineiden valmistuksen markkinarako on heti ilmeinen ja kirja avautuu spekulatiivisella tavalla, joka kuvaa kirkasta tulevaisuutta, jossa 3D-painatus on syvästi särkynyt elämäämme. Se on sekä huvittavaa että inspiroivaa ja lukee hyvää tiede-fiktiota. Kuitenkin 3D-painatus, tekijät väittävät helposti, ei ole fiktiota. Se on jo tullut olennainen osa pienen erän valmistusprosessia, ja sen rooli on vain kasvussa.

Sinulla on todellinen merkitys, että tulevaisuus Lipson & Kurman kuvailee hyvin mahdollisuuden valossa. Jotkut hohdokkaimmista asioista, joista he puhuvat, kuten biopainotuista elimistä tai elintarvikkeiden replikaattoreista, ovat vielä vuosikymmenien päässä, olemassa vain mahdollisuuksien kaukana horisontissa. Mutta muitakin asioita, esimerkiksi ketterän valmistuksen nousu ja nopea prototyyppaus tapahtuvat aivan silmämme edessä.

Minulle annettiin lupa julkaista ote Fabricatedin varhaisilta sivuilta.

Koska se on niin upea yleiskuva siitä, mitä 3D-tulostus voi lopulta merkitä maailmalle, mielestäni teknologiaan kiinnostuneita ihmisiä kokevat sen olevan kiehtovaa. En pidä enää mitään kommentteja kirjaa varten nyt - meillä on täysi arvostelu myöhemmin myöhemmin tässä kuussa.

Tässä ote:

3D-painatuksen kymmenen periaatetta

Tulevaisuuden ennustaminen on paskiainen. Kun kirjoitimme tämän kirjan ja haastattelimme ihmisiä 3D-painatuksesta, havaitsimme, että muutamat perustana olevat "säännöt" jatkuivat. Laaja ja monipuolinen valikoima teollisuudenaloja sekä taustoja ja osaamistasoja kuvasivat samanlaisia ​​tapoja kuin kolmiulotteinen painaminen auttoi heitä menemään avainhintaan, ajan ja monimutkaisuuden esteisiin.

Olemme tiivistäneet, mitä olemme oppineet. Tässä on kymmenen 3D-tulostuksen periaatetta, toivomme auttavan ihmisiä ja yrityksiä hyödyntämään täysimääräisesti 3D-tulostustekniikoita:

• Periaate: valmistuskompleksi on vapaata. Perinteisessä valmistuksessa monimutkaisempi kohteen muoto, sitä enemmän se maksaa. 3D-tulostimella monimutkaisuus maksaa samalla tavoin kuin yksinkertaisuus. Koristeellinen ja monimutkainen muotoilu ei vaadi enemmän aikaa, taitoa tai kustannuksia kuin yksinkertaisen lohkon tulostaminen. Vapaa monimutkaisuus häiritsee perinteisiä hinnoittelumalleja ja muuttaa tapaa, jolla lasketaan asioiden valmistuksen kustannukset.

• Toinen periaate: Variety on ilmainen. Yksittäinen 3D-tulostin voi tehdä monia muotoja. Kuten ihmisen käsityöläinen, 3D-tulostin voi valmistaa eri muodon joka kerta. Perinteiset valmistuskoneet ovat paljon vähemmän monipuolisia ja voivat tehdä asioita vain rajallisessa muodossa. 3D-tulostus poistaa ylimääräiset kustannukset, jotka liittyvät ihmisten koneistimien uudelleenkoulutukseen tai työkoneiden uudelleenkäsittelyyn. Yksittäinen 3D-tulostin tarvitsee vain erilainen digitaalinen suunnitelma ja tuore raaka-aine.

• Kolmas periaate: Ei tarvita asennusta. 3D-tulostusmuodot lukittuvat. Massatuotanto on rakennettu kokoonpanolinjan selkärankaan. Nykyisissä tehtaissa koneet tekevät identtisiä esineitä, jotka myöhemmin koota robotit tai ihmisen työntekijät, joskus maanosat pois. Mitä enemmän osia tuote sisältää, sitä kauemmin se kestää, ja kalliimpi se tulee tekemään. Tehdä esineitä kerroksittain, 3D-tulostin voi tulostaa oven ja kiinnitetyt lukitukset saranoista samanaikaisesti, kokoonpanoa ei tarvita. Vähemmän kokoonpano lyhentää toimitusketjuja, säästää rahaa työhön ja kuljetuksiin. lyhyemmät toimitusketjut ovat vähemmän saastuttavia.

• Neljä periaate: Nolla läpimenoaika. 3D-tulostin voi tulostaa tarpeen mukaan, kun objekti on tarpeen. Paikan päällä tapahtuvan valmistuksen kapasiteetti heikentää yritysten tarvetta varastoida fyysistä inventaariota. 3D-tulostimien ansiosta yritys voi tehdä erityyppisiä tai muokattuja esineitä asiakkaiden tilausten perusteella. Nolla-lead-time-valmistus voisi minimoida pitkän matkan merenkulun kustannukset, jos painetut tavarat tehdään silloin, kun ne ovat tarpeen ja lähellä niitä, missä niitä tarvitaan.

• Viisi periaatetta: rajoittamaton muotoilutila. Perinteiset valmistusmenetelmät ja ihmisen käsityöläiset voivat tehdä vain rajallisen muotoilun ohjelmiston. Meidän kykyämme muodostaa muotoja rajoittavat käytettävissämme olevat työkalut. Esimerkiksi perinteinen puu sorvi voi tehdä vain pyöreitä esineitä. Mylly voi tehdä vain osia, joihin pääsee jyrsintätyökalulla. Muottikone voi tehdä vain muotoja, jotka voidaan kaataa ja sitten purkaa muotista. 3D-tulostin poistaa nämä esteet, avautuvat suuret uudet muotoilutilat. Tulostin voi valmistaa muotoja, joita tähän asti on ollut mahdollista vain luonnossa.

• Kuudennen periaate: Nolla taitotuotanto. Perinteiset käsityöläiset kouluttavat harjoittelijoina vuosia saadakseen tarvittavat taidot. Massatuotanto ja tietokoneohjattu valmistuskone vähentävät ammattitaitoisen tuotannon tarvetta. Kuitenkin perinteiset valmistuskoneet vaativat yhä ammattitaitoista asiantuntijaa säätämään ja kalibroimaan niitä. 3D-tulostin saa suurimman osan ohjauksestaan ​​suunnittelutyökalusta. Yhtä monimutkaisen kohteen aikaansaamiseksi 3D-tulostin vaatii vähemmän käyttäjän taitoa kuin ruiskuvalukone. Kouluttamaton valmistus avaa uusia liiketoimintamalleja ja tarjoaa uusia tuotantomuotoja kaukaisissa ympäristöissä tai äärimmäisissä olosuhteissa.

• Seitsemän periaate: Pienikokoinen, kannettava valmistus. Tuotantotilavuuden mukaan 3D-tulostimella on enemmän tuotantokapasiteettia kuin perinteinen valmistuskone. Esimerkiksi ruiskuvalukone voi tehdä esineitä huomattavasti pienemmäksi kuin itse. Sitä vastoin 3D-tulostin voi valmistaa suuria esineitä kuin sen tulostuspatja. Jos 3D-tulostin on järjestetty niin, että sen tulostuslaite voi liikkua vapaasti, 3D-tulostin voi valmistaa itselleen suurempia objekteja. Suuri tuotantokapasiteetti neliöjalkaa kohti tekee 3D-tulostimista ihanteellisen kotikäyttöön tai toimistokäyttöön, koska ne tarjoavat pienen fyysisen jalanjäljen.

• 8. periaate: Vähemmän sivutuotteita. 3D-tulostimet, jotka toimivat metallissa, tuottavat vähemmän jätetuotteita kuin perinteiset metallinvalmistusmenetelmät. Metallin työstäminen on erittäin tuhlaavaa, koska arviolta 90 prosenttia alkuperäisestä metallista pääsee pois maasta ja päätyy tehtaalle. Kolmiulotteinen tulostus on metallien valmistukseen entistä tuhlaampaa. Painomateriaalien parantuessa "Netto-muodon" valmistus voi olla vihreämpi tapa tehdä asioita.

• 9. periaate: materiaalien äärettömät sävyt. Erilaisten raaka-aineiden yhdistäminen yhdeksi tuotteeksi on vaikeaa nykyisten valmistuskoneiden avulla. Koska perinteiset valmistuskoneet karsivat, leikkaavat tai muovat tavarat muotoon, nämä prosessit eivät voi helposti sekoittaa yhteen erilaisia ​​raaka-aineita. Monimuotoisen 3D-tulostuksen kehittyessä saamme kapasiteetin sekoittaa ja sekoittaa erilaisia ​​raaka-aineita. Uudet aikaisemmin saavuttamattomat raaka-aineyhdistelmät tarjoavat meille paljon suuremman, enimmäkseen tuntemattoman paletin materiaaleista, joilla on uusia ominaisuuksia tai hyödyllisiä käyttäytymismalleja.

• Kymmenen periaate: Tarkka fyysinen replikaatio. Digitaalista musiikkitiedostoa voidaan kopioida loputtomasti ilman minkäänlaista äänenlaadusta. Tulevaisuudessa 3D-tulostus laajentaa tätä digitaalista tarkkuutta fyysisten objektien maailmaan. Skannaustekniikka ja 3D-tulostus luovat yhdessä korkean resoluution muodonmuutoksen fyysisen ja digitaalisen maailman välillä. Skannaamme, muokkaamme ja kopioimme fyysisiä objekteja luomalla tarkkoja jäljennöksiä tai parantaaksemme alkuperäistä.

Jotkut näistä periaatteista ovat jo nyt totta. Toiset tulevat voimaan seuraavan vuosikymmenen tai kahden (tai kolmen) aikana. Poistamalla tuttuja ja arvostettuja valmistusrajoituksia 3D-tulostus asettaa vaiheen jatkokehittelyyn. Seuraavissa luvuissa tutkitaan, miten 3D-tulostusteknologiat muuttavat tapoja työskennellä, syödä, parantaa, oppia, luoda ja toistaa. Aloitetaan vierailulla tuotannon ja suunnittelun maailmaan, jossa 3D-painotekniikat helpottavat mittakaavaetujen tyranniaa.

Tekijä Bios:

Tekijät Hod Lipson ja Melba Kurman ovat 3D-painatuksen asiantuntijoita, jotka usein puhuvat ja neuvovat tätä teknologiaa teollisuudelle, tiedemaailmalle ja hallitukselle. Cornsonin yliopiston Lipsonin laboratorio on edelläkävijä tieteidenvälisessä tutkimuksessa 3D-painatuksessa, tuotesuunnittelussa, tekoälyssä ja älykkäissä materiaaleissa. Kurman on teknologian analyytikko ja liiketalouden strategiakonsultti, joka kirjoittaa pelin muuttuvista tekniikoista selkeässä, kiehtovaa kieltä.

Lisätietoja on Wiley Publishingissä.

Jäljitellään julkaisijan Wiley, valmistajalta: Hod Lipsonin ja Melba Kurmanin 3D-painatuksen uusi maailma. Copyright © 2013.