3D printing, czyli jak i gdzie wykorzystać druk 3D?

Łukasz Puchalski manager Akademickie Inkubatory Przedsiębiorczości w Poznaniu
firma: Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu

Napisz do eksperta

Historia tej technologii sięga lat 70-tych XX wieku. Powstawały wtedy pierwsze koncepcje tworzenia obiektów za pomocą proszku spiekanego laserem w wybranym kształcie. Obecnie druk 3D wykorzystuje różne metody i materiały, aby osiągnąć jak najlepszy - i co najważniejsze - konkurencyjny efekt dla konwencjonalnych technik. Sposób w jaki zostanie wykorzystany zależy tylko od wyobraźni przedsiębiorcy.

Jakie są możliwości i koszty?

Popularność druku 3D ma bezpośredni związek z ofertą niedrogich i prostych urządzeń skierowaną do klientów indywidualnych. Azjatyckie firmy zaczęły masowo produkować i sprzedawać tanie urządzenia w technologii FDM (fused deposition modelling). Korzysta ona ze specjalnego tworzywa termoplastycznego w postaci włókna. Aby efekt pracy był przestrzenny, maszyna potrzebuje specjalnych prowadnic i suwnic, po których precyzyjnie się porusza, nakładając kolejne warstwy włókna rozgrzanego do temp. 170-190 °C. Dla bardziej skomplikowanych modeli stosuje się tzw. supporty, czyli podstawki, które później są usuwane. Różnice w cenie poszczególnych modeli zależą od technologii samego druku jak i od planowanego wykorzystania i spodziewanej wydajności. Najtańsze egzemplarze, dzięki którym wydrukujemy sobie niewielką figurkę czy zabawkę to koszt 100 dolarów (wraz z zestawem filamentów). Bardziej zaawansowane maszyny, charakteryzujące się większą powierzchnią pracy, dokładnością oraz szybkością to koszt min. 1.500 zł. Egzemplarze popularne w biznesie kosztują nawet ponad 10.000 zł. Profesjonalne rozwiązania to wydatek co najmniej kilkuset tysięcy złotych. Cena zwykłego filamentu waha się od 35  do 100 zł za kilogram, jednak cena końcowa będzie zależeć od jego parametrów - rynek oferuje wiele jego rodzajów. Innowacyjnymi rozwiązaniami są żyłki, które swoim wyglądem i fakturą przypominają drewno czy metal, jednak ich cena jest co najmniej dwukrotnie większa. Dla przykładu, koszt wydrukowania własnej głowy wyniesie ok. 10 zł i zajmuje od kilkunastu do kilkudziesięciu godzin (zależnie od pożądanej jakości). Jednak aby tego dokonać, należy skorzystać ze skanera 3D, którego ceny zaczynają się od kilkuset, a kończą na kilkudziesięciu tysiącach złotych (np. stomatologiczne). Ta technologia ma niestety wady, jest to m. in. niska jakość i słaba wytrzymałość wydruków.

Inne, przykładowe metody to:

DMLS (Direct Metal Laser Sintering) charakteryzuje się korzystaniem ze sproszkowanych metali, które następnie są precyzyjnie spiekane ze sobą za pomocą lasera lub wiązki elektronów. W przeciwieństwie do konwencjonalnych metod (jak odlewanie czy metoda ubytkowa) jest znacznie szybsze, tańsze i dokładniejsze. Ponadto, można wykonać bardzo małe obiekty, które są niemożliwe do zrealizowania we wcześniej przytoczonych technikach. Niestety, koszt pojedynczego urządzenia liczony jest w setkach tysięcy dolarów, wymaga też specjalistycznego projektu i skomplikowanej obróbki końcowej. Efekty są tak dobre, że stosuje się je w medycynie do produkcji implantów czy skomplikowanych części dla silników rakietowych.

Multijet printing/modeling przypomina działaniem domowe drukarki atramentowe, jednak w tym wypadku tusz zastąpiony jest materiałem światło utwardzalnym, a dysza drukująca emituje specjalne wiązki promieniowania elektromagnetycznego w wybranym zakresie. Jak nazwa wskazuje, urządzenie korzysta z wielu dysz, dzięki czemu może zastosować różne materiały jednocześnie. Urządzenia tego typu nie wymagają skomplikowanej obsługi, dlatego stają się coraz bardziej popularne. Jednak oprócz samego urządzenia należy posiadać również stację myjącą.

SLS to selektywne spiekanie laserowe, często wykorzystywane w szybkim prototypowaniu w przemyśle. Technologia polega na nakładaniu warstw polimeru, a następnie utwardzania go laserem. Nieutwardzony materiał zostanie usunięty za pomocą strumienia powietrza. Niewątpliwą zaletą tej metody jest możliwość zastosowania jej na większą skalę, a wytworzone produkty cechują się dużą wytrzymałością. Kwota inwestycji liczona będzie w milionach złotych.

Perspektywy dotyczące wykorzystania 3D printingu są tak szerokie, że ciągle dowiadujemy się z doniesień prasowych o nowych pomysłach na jego zastosowanie. Przykładem są przedsiębiorstwa testujące drukowanie...domów. Proces ten polega na nakładaniu na siebie kolejnych warstw budulca przez automatyczne ramię. Firma Apis Cor w 2017 r. pokazała światu, że w niecałe 24 godziny i za ok. 40.000 zł można „wydrukować” w pełni funkcjonalny dom o powierzchni 38 metrów kwadratowych. Możliwości są o wiele większe, a wizja napawa optymizmem, gdyż do obsługi przenośnego żurawia wystarczy jeden samochód dostawczy i dwie osoby, które w pół godziny odpowiednio rozstawią sprzęt i przystąpią do pracy. Obecnie firma oferuje urządzenie drukujące do 132 m² w jednym ustawieniu. Tego typu usługi zainteresują nie tylko osoby marzące o własnym domu, ale mogą okazać się przydatne na terenach dotkniętych klęską żywiołową czy zniszczonych wojną.

Inne rozwiązania można spotkać w branży gastronomicznej, gdzie drukarki zaczynają tworzyć niespotykane dotąd w formie i smaku desery. Są w stanie poradzić sobie też z daniami głównymi i przystawkami. Jedną z pierwszych restauracji serwujących takie potrawy jest Food Ink Restaurant w Londynie. Restauracja wydrukowała także stoły, krzesła, a nawet sztućce. Obecnie na świecie jest znacznie więcej takich miejsc.

Gdzie szukać klientów?

Do najbardziej popularnych sposobów wykorzystania technologii druku 3D zalicza się prototypowanie. Klienci korzystający z takiej usługi mogą oszczędzić nie tylko czas, ale i pieniądze, gdyż pomyłki w procesie produkcji mogą być bardzo kosztowne. Warto wspomnieć o ogromnym postępie w dziedzinie medycyny, który wywołały drukowane protezy czy implanty. Poza tym, niektóre podzespoły w skomplikowanych maszynach wręcz wymagają tej technologii, gdyż nie udałoby się ich wykonać za pomocą odlewów czy CNC. Dalej można wymieniać niezliczone projekty zabawek, modele znanych samochodów, budynków i rzeźb. Muzea zainteresowane są „drukowaniem” eksponatów, których kopie mogłyby być bezpośrednio udostępnione zwiedzającym. Z technologii druku 3D korzysta również wielu hobbystów np. do tworzenia elementów makiet kolejowych czy plansz gier figurkowych. Pomysłów jest wiele, bo możliwości są ogromne! Osoba planująca otworzyć firmę specjalizującą się w druku 3D (lub poszerzyć ofertę funkcjonującej firmy o usługi drukowania przestrzennego) powinna dobrze rozeznać się w potrzebach lokalnego rynku. Wszystko jednak będzie sprowadzać się do posiadanego kapitału, gdyż efekt końcowy będzie zależał od jego wielkości. Wyobraźnia właściciela i profesjonalizm z pewnością poradzą sobie w każdych warunkach.

Oceń artykuł:

Dodałeś ocenę, dziękujemy.