Imprimând a 3-a dimensiune (V)

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.

6 răspunsuri to “Imprimând a 3-a dimensiune (V)”

  1. Dragos Ioan Coste Says:

    Ati declarat undeva ca „nu avem modelatori in solide”. Avem, domnule senator, specialisti de tot soiul, doar ca nu-i atrage nimeni inapoi acasa.

    Am emigrat in Spania acum 5 ani, sunt inginer de sisteme AS400 in cadrul HP. Am experienta in topografie, modelare arhitecturala, fotogrametrie. Folosesc tot, de la Revit la Max, chiar si motoare grafice pentru jocuri cum ar fi CryEngine sau Unity.

    Referitor la modelarea pentru imprimante 3d, viitorul nu este in modelarea complexa, ci in simplificarea ei. Ma refer la captura tridimensionala a obiectelor reale si recompunerea lor in calculator ca modele virtuale.

    Fotogrametria este una dintre tehnicile relativ nou aparute (ma rog, veche, dar cu aplicatii noi). Utilizand fotografii aeriene se poate reconstitui terenul si cladirile cu mare detaliu. Stim cu totii problemele google earth in cazu multor sate, comune si chiar orase de la noi. De asemenea complexitatea masuratorilor de suprafata pentru determinarea suprafetelor si volumelor pentru lacurile de decantare, carierele de suprafata, expansiunea sau contractia padurilor.

    Toate acestea pot fi mult usurate cu ajutorul fotogrametriei digitale. Daca v-as spune ca fotografiile aeriene se pot face nu doar cu ajutorul elicopterelor sau avioanelor in cazul carora combustibilul, birocratia si diversele complicatii tehnice sunt o problema ? Am putea avea fotomozaicuri extrem de detaliate, cu rezolutii de exceptie pentru toate urbanizatiile din Romania, cu avantaje imediate pentru o serie de specialisti in turism, cadastru, dar si pentru administratiile locale si regionale. Cum vi s-ar parea ideea unor terminale de unde utilizatorul sa poata vizita in timp real manastirile din bucovina sau centrul vechi al capitalei ? Fara sa platiti zeci de milioane de euro unor firme capusa ?

    Revenind si transferand acest concept in cazul modelarii destinate imprimarii – avem posibilitatea utilizarii programelor de genul Autodesk 123 Catch 3d sau PhotoScan: cu o serie de poze facute obiectivului se poate reconstitui obiectul din realitate.

    El poate fi salvat ca obiect solid, de tip STL sau SAT si importat in software-ul imprimantei.

    Aici e toata smecheria, trecerea de la point cloud (conceptul de baza in fotogrametrie) la solid. Point-cloud-ul devine un mesh, un obiect poligonal extrem de complex, care face dificila manipularea sa rapida si fiabila.

    Pentru simplificarea problemei am avea nevoie de un solid. Exista cateva tehnici, destul de greu de folosit, dar se poate. Eu am experimentat cu succes transferul de la mesh la solid cu Inventor, Fusion sau chiar Rhinoceros.

    Ramanand in sfera de interes a 3d-ului, urmeaza sa apara pe piata Oculus Rift, casca virtuala revolutionara. O casca virtuala e zero barat fara posibilitatea de misca membrele in mod independent, pentru atingerea scopului de realitate virtuala completa, cel putin utilizand doar un singur simt, cel vizual. Avem oameni pentru asta ? Avem, dar nu avem kickstarter pentru tinerii cu idei, dar exista indiegogo, si apoi – ditamai guvernul ar putea investi intr-un cont kickstarter al ambasadei din Washington sau Londra 🙂

    Ca mine sunt sute de mii. Am veni acasa maine, dar nu avem absolut nicio perspectiva. Legislatie, incurajare, nimic. Si atunci ramanem intre straini, uitati de toata lumea.

    • vpambuccian Says:

      Să le iau pe rând:
      1. Cred că este o confuzie la mijloc. Spuneți că am declarat undeva ceva cu „modelatori în solide”. Mie îmi sună ciudat rău sintagma asta și este imposibil să îmi fi ieșit ceva atât de aberant și agramat din gură. Probabil că asta o fi înțeles un ziarist din ce i-o fi spus altul. De aceea nu dau prea multe declarații de presă. Nu am vorbit până acum despre modelare solidă. Am vorbit însă despre nevoia din ce în ce mai mare de ingineri și designeri care să știe să facă și modelare solidă în contextul trecerii de la fabricația tradițională la cea aditivă. Nu doar la noi, ci în lume în general.
      2. Mă tem că viitorul despre care vorbiți nu se va reduce la replicarea unor obiecte existente, ci așa cum se întâmplă deja, la proiectarea, simularea și realizarea de blueprinturi pentru obiecte noi. Și la protejarea lor intelectuală și știința tranzacționării lor. Pentru asta este nevoie de meserii pentru care cererea este în scădere. Numărul celor care aleg specializări exotice făcute de facultăți dubioase în detrimentul științelor naturale, matematicii și științelor inginerești este în creștere. Este un fenomen nefericit care a ajuns și la noi de vreo 10 ani și se amplifică periculos.
      2. Așa este. Pot fi realizate modele virtuale de clădiri sau peisaj. Modele 3D ale clădirilor de patrimoniu armene din România, de exemplu, facem de oarece timp la Uniunea Armenilor. Avem deja un muzeu virtual la Dumbrăveni. Probabil că mai fac și alții așa ceva în țară. Nu văd ce legătură are cu fabricația aditivă.
      3. Există, într-adevăr multe programe care permit reconstrucția unui obiect din imagini ale lui. Un exemplu ieftin și la îndemâna oricui este, de exemplu un Kinect for Windows cu KScan3D. Iar nu văd legătura cu fabricația aditivă. Cel mult le pot lega de replicarea unor obiecte existente. Dacă acesta se face în scop comercial, fără acordul producătorului, vorbim de o încălcare a legislației privind proprietatea intelectuală, ceea ce nu prea este în ordine. Nu problema replicării ci a realizării de obiecte noi, este ceea ce urmează a se dezvolta. Nu mă refer aici la unele situații din medicină, situații în care nu putem vorbi, evident, de o încălcare a proprietății intelectuale pentru un organ care urmează a fi imprimat 3D.
      4. Proiectul despre care vorbește presa în absența unei prezentări publice a lui (care va avea loc în toamnă) se referă la altceva. Se referă la dezvoltarea accelerată a cercetării și producerea de materii prime pentru fabricație aditivă (avem foarte multe patente românești pentru așa ceva), la dezvoltarea cercetării în domeniul tehnologiilor de imprimare 3D (avem și aici patente nevalorificate și centre de cercetare care pot produce mai mult) și la adaptarea sistemului educațional la ce urmează să vină în 10-15 ani din zona fabricației aditive. Faptul că presa pune (în absența declarațiilor) prostii în gura unuia sau altuia, e derutant, dar lipsit de importanță. Puteți detecta faptul că este mintea unui ziarist și nu a mea acolo, din felul aberant în care sună un concept sau din problemele vizibile de gramatică din text.
      5. Problema lipsei de finanțare pentru start-up-uri este una reală și serioasă. Sper ca mediul privat (exemplele pe care le dați sunt toate private) să priceapă că mai există și altceva, în afară de terenuri, construcții și asfalt, în care merită investit. Există și o nepricepere a companiilor în ceea ce privește piața globală de masă. Nu cred că de lucrurile astea poate să se ocupe statul. S-a mai ocupat o dată, cu rezultate modeste.
      În ceea ce privește cercetarea din companiile mari, există multă lume care face lucruri excepționale și în România. Nu le veți găsi în presă, din păcate. Presa este complet tabloidizată. Că asta se cere pe-aici.

  2. Dragos Ioan Coste Says:

    In legatura cu punctul 5, desi oarecum offtopic: tot in presa – declara domnul Vosganian si ulterior domnul Ponta – de implementarea unui proiect de ajutorare al IMM-urilor (startup-uri?) prin care statul sa asigure cofinantarea proiectelor pe bani europeni, in limita a 200.000 de euro si conditionat de angajarea tinerilor.

    E binecunoscuta problema lipsei de lichiditati a tinerilor si de gravele probleme pe care le comporta procurarea acestora. Nu pot contracta credite, familiile nu au de unde, si astfel, desi avem zeci de miliarde de luat de la UE, nu ne putem atinge de ei.

    Despre ce e vorba ? Ar fi o mana cereasca o astfel de masura, probabil ca s-ar tripla numaru de firme infiintate de catre tineri, care au idei foarte bune de afaceri dar le lipsesc banii.

    PS. Multumesc pt accept pe FB.

    PS2. MAE a scos la licitatie proiect de licitatie pentru un portal ce ar urma sa deserveasca ambasadele si consulatele Romaniei – servere, portal, softul de incidente (ticketing), etc. Spune ca va fi nevoie de personal pentru utilizare, apoi niste supraveghetori si niste manageri de proiect. As fi interesat sa lucrez acolo. Personalul de la consulatul/ambasadele din Spania e formati din incompetenti, nu stiu pe ce criterii (probabil politice) sunt angajati.

    • vpambuccian Says:

      Nu știu nimic despre cele două proiecte despre care vorbiți. Mă tem că pe-aici nu prea se face distincția între IMM și startup. Suntem încă în epoca pământului, casei și asfaltului.
      Orice angajare se face în zona publică prin concurs. Concursul fiind organizat de ai noștri, mă tem că va ieși la fel de prost precum ce vedeți pe-acolo.
      Eu sunt foarte sceptic atunci când este vorba de stat. M-am ținut departe de el și tot ce am făcut am făcut pentru piața liberă și companiile și consumatorii din ea. De aceea am și refuzat de fiecare dată să fiu ministru.

  3. Mircea Dunka Says:

    Foarte interesant puzzle-ul prezentat aseara in cadrul conferintei RONUA tinuta la Ubisoft!

    As dori sa ma alatur dvs. in incercarea de a urni / investi in domeniul acesta, al tiparirii „celei de-a treia dimensiuni”. Trebuie sa se poata (de fiecare data cand am primit si refuzat cate o invitatie de a pleca in afara mi-am spus asta: „trebuie sa se poata si la noi!”).

    Da, sunt naiv si nu invat deloc din greseli… 🙂

    Cu stima,
    Mircea Dunka.

    • vpambuccian Says:

      Păi și eu cred la fel. În definitiv avem o poveste de succes a industriei de IT din 1957 încoace. De ce n-am avea și cu fabricația aditivă? Ni se potrivește, avem resurse și are o valoare adăugată mare. Și, mai ales, are un viitor cert.

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s


%d blogeri au apreciat asta: