Archive for March, 2013

Imprimând a 3-a dimensiune (V)

30/03/2013

Ca multe dintre tehnologiile pe care le avem în jurul nostru, fabricația aditivă este astăzi mai cunoscută în zona casnică sau de hobby decât în cea a fabricației propriu-zise. Ceea ce nu înseamnă că că ea lipsește cu desăvârșire tocmai în domeniul în care și-a făcut botezul. Totuși, promisiunea că va fi în curând tehnologia de fabricație dominantă mai are de așteptat.

Principala piedică o constituie faptul că deocamdată imprimantele 3D industriale printează monomaterial. Sigur, lista de materiale cu care pot tipări este impresionantă, dar ele lucrează cu unul singur din listă în timpul unei sesiuni de imprimare. Cum tehnologia utilizabilă în industrie este cea de sinterizare selectivă (despre care am vorbit aici), materiale cu puncte de topire diferite nu pot fi deocamdată imprimate într-o singură trecere. Dezavantajul imprimării nesimultane a componentelor unui obiect multimaterial sunt clare: este necesară postprocesarea componentelor și asamblarea lor. Lucrul acesta face ca marele avantaj legat de costuri și de timp să se reducă semnificativ. Același lucru se întâmplă și în cazul printării obiectelor monomaterial care necesită postprocesare (de exemplu tratamente termice speciale). Partea tristă a acestei probleme o constituie faptul că principalii producători de imprimante 3D se mulțumesc cu cererea din ce în ce mai mare existentă în mass-market și au redus simțitor investițiile în cercetare. Este unul dintre exemplele tipice ale efectului listării la bursă asupra felului în care se dezvoltă o companie. Unii dintre producători încearcă să mențină trendul cu paliative.

Este cazul acestei imprimante de foarte bună calitate a lui Objet care este publicitată ca fiind revoluționară în imprimarea multimaterial. În realitate, ea imprimă utilizând materiale plastice cu puncte de topire apropiate.

Sigur, atunci când vorbim de tipărire prin fotopolimerizare sau prin extruziune, problema imprimării multimaterial este mult mai simplă. Dar prin fotopolimerizare sau extruziune nu se poate tipări cu multe dintre materialele utilizate azi în fabricația aditivă, de exemplu nu se poate tipări cu metal.

A doua problemă o constituie volumul. Aici, producătorii au făcut progrese semnificative, cum este această imprimantă de la ExOne care, în exemplul de mai jos tipărește utilizând granule de nisip.

Astăzi imprimantele industriale care pot produce obiecte într-un spațiu de printare de un metru cub, nu mai reprezintă o problemă. A apărut și varianta imprimantelor cu imprimare continuă, ceea ce face ca una dintre dimensiuni să fie teoretic oricât de mare.

A treia problemă o constituie rezoluția. Cum fabricația aditivă a pătruns din ce în ce mai mult în zona în care procedeele clasice de fabricație nu fac față complexității proiectului, creșterea rezoluției este un aspect care va rămâne critic mult timp de acum înainte. Sigur, imprimantele 3D permit rezoluții foarte bune. Dar aceste rezoluții costă. Deocamdată, utilizarea lor industrială pentru mecanisme din zona high-end, nu a ridicat foarte mult problema costurilor. În filmul de mai jos vedem un radiator din aluminiu printat pentru o mașină de formula 1. Este un obiect imposibil de realizat prin metodele clasice de fabricație. Când vorbim de formula 1, prețul său este un element secundar. S-ar putea însă ca un asemenea radiator să devină foarte interesant pentru industria automotivă de masă. În acel moment, prețul trebuie să scadă.

Și totuși

Cu toate aceste probleme, imprimantele 3D își fac loc, încetul cu încetul în lumea fabricației mari. Au pătrund demult în industria bijuteriilor, a jucăriilor și în cea alimentară. Voi vorbi într-un articol viitor despre aceste aplicații. De câțiva ani, imprimantele 3D încep să fie utilizate în domenii industriale de vârf cum ar fi industria aeronautică și cea automotivă. Atât gigantul american General Electric Aviation cât și European Aeronautic Defense and Space Company au început de ani buni asimilarea 3D printerelor în liniile de producție. Eurofighter Typhoon, model militar produs de către EADS are deja multe componente nestructurale produse cu imprimante 3D. GE Aviation a anunțat un lot de 4000 de motoare cu reacție pentru avioane mici produse cu ajutorul 3D printerelor anul acesta. EADS vorbește de un concept nou de avion de linie pe care intenționează să îl realizeze cu ajutorul unui 3D printer gigant. Conceptul arată foarte bine și merită să îl pun aici:

Numai că un asemenea 3D printer nu există încă. Sigur, el poate fi produs, dar nici o comandă pentru așa ceva nu a fost lansată de către EADS. Până atunci, gigantul european produce cu 3D printere… biciclete! Ca cea din fotografia de mai jos:

110304_EADS_ALM_Airbike_490_318

Sau suporți de aripă pentru Airbus, ca cel de mai jos:

Airbus wing brackets

În industria de automobile, 3D printerele au pătruns de ani buni în mai tot ce înseamnă componentele de plastic. Probabil că și în mașina pe care o conduceți există părți printate, mai ales în zona bordului. Începe însă să se vorbească serios despre printarea întregii caroserii. Iar atunci când lucrul acesta vine de la un designer, Jim Kor, care mai are și idei ecologiste, caroseria va fi absolut neconvențională și foarte ușoară. Kor a propus împreună cu Stratasys un concept nou de caroserie al cărei prototip îl puteți vedea aici:

și a promis că în acest an automobilul realizat astfel va avea 550 Kg și va parcurge distanța dintre San Francisco și New York consumând doar 38 de litri de benzină. Kor a declarat că a adoptat varianta imprimării caroseriei și a unei mari părți a automobilului, deoarece fabricația tradițională nu avea cum să îl realizeze.

Deocamdată, în domeniul fabricației mari, aici suntem. Imprimantele 3D au pătruns acolo unde fabricația tradițională era fie mai scumpă, fie nu reușea să producă obiectele pe care imprimantele 3D le pot produce. Probabil că în cel mult cinci ani de acum înainte vom avea primele imprimante multimaterial care vor putea să imprime, de exemplu, metal și plastic în aceeași trecere. Din acel moment, fabricația aditivă va începe să schimbe radical lumea în care trăim. Vom vedea cum fabricația se duce din ce în ce mai mult în retail, vom vedea cum lanțul care leagă acum fabrica tradițională de locul în care bunul este vândut către cumpărătorul final se va scurta an după an, vom vedea noi meserii apărând și probleme sociale uriașe în țările care sunt azi producătorii planetei. Toate acestea se vor petrece repede. Foarte repede. De la un an la altul. Dar despre toate aceste voi vorbi într-un articol viitor.