Trendy 3D tisku pro rok 2021

V letošním roce jsme vstoupili do desetiletí s potenciálem radikální obnovy. Koronavirová krize měla obrovský dopad na každé odvětví a stále nás tlačí k tomu, abychom přemýšleli jinak a ještě více posouvali hranice inovací a kreativity.

Není to poprvé, co má svět další příležitost ke změně. Apple představil svůj iPod hned, jak praskla bublina dotcomu, Airbnb ožilo během finanční krize v roce 2008 a Alibaba spustila své online tržiště na vrcholu epidemie SARS v roce 2003.

Příležitost ke změně má také – v současnosti velmi moderní a populární odvětví – 3D tisk.

„V této době velkých změn musíme podniknout odvážné kroky a opustit to, co pro budoucnost není dostatečně efektivní. Potřebujeme využít základní hodnoty technologií, jako je aditivní výroba (Additive Manufacturing – AM), abychom se posunuli k novým způsobům myšlení a jednání, které mají smysluplný dopad,“ říká Fried Vancraen, generální ředitel a zakladatel belgické společnosti Materialise, která představuje největší sdružení vývojářů softwaru pro 3D tisk.

Je dostatečně prokázáno, že aditivní výroba má v této složitější době stále větší smysl. Schopnost přizpůsobit se, tisknout s menším počtem komponent a s menším množstvím odpadu znamená, že 3D tisk může zajistit řešení, která jsou sociálně inkluzivní a která fungují i v rámci udržitelnosti.

„V krátkodobém horizontu jsme sice stále blokováni koronavirovou krizí, ale trendy, které v letošním roce předpokládáme a na které se chceme zaměřit, nám v 3D tisku přinesou větší hodnotu. Nezapomínejme, že tato hodnota je často vytvářena na začátku produktového řetězce, tedy při digitálním zachycování základních zákaznických dat a požadavků. Na konci tohoto produktového řetězce je pak 3D tisk, který zabalí tuto hodnotu do finálního produktu. Pojďme tedy vytvářet hodnotové řetězce stejně, jako to provedl Apple, Airbnb anebo Alibaba,“ dodává Vancraen.

Jaké jsou vnímané trendy 3D tisku v letošním roce?

Mezi klíčové podle společnosti Materialise patří tři následující:

• návrat na rýsovací prkno k přehodnocení výroby
• personalizace produktů i samotných 3D tiskáren
• co nejrychlejší vytváření nových řešení

1. Zpět na rýsovací prkno

Všude kolem nás koronavirová krize posiluje digitalizaci. Současně na nás klimatická krize stále tlačí kvůli naléhavosti přehodnocení současného stavu našich hospodářských a průmyslových systémů. Setrvalý vznik takových extrémních krizí znamená, že již nemůžeme pokračovat tak, jak se věci děly dříve. Musíme tedy dramaticky přehodnotit způsob, jakým průmyslová odvětví od základu fungují.

Tlaky těchto typů existenčních hrozeb vyžadují více než jen přírůstkové kroky vpřed. Přírůstkové inovační procesy také ponechávají malý prostor pro uplatnění revolučních technologií, jako je aditivní výroba, tedy 3D tisk. Ale tím, že si dovolíme zcela přehodnotit, jak přistupujeme k řešením, otevíráme dveře radikálním novým designům a inovativním procesům, k čemuž je 3D tisk přirozeně navržen.

Vezměme si například společnost Airbus. Nedávno prezentovala plány na zrychlení vývoje komerčních proudových letadel na vodík, čímž úplně přeskočí vývoj hybridních motorů. Tento odvážný skok znamená, že do roku 2035 by svět mohlo spatřit první letadlo s nulovými emisemi, které je klimaticky neutrální. Technologie jako 3D tisk tedy mohou hrát velkou roli při realizaci těchto typů inovativních konceptů.

Více než cokoli dříve globální krize motivuje průmyslová odvětví k rychlejšímu sledování jejich technologických inovací a tato radikální reinvence představuje také příležitost pro 3D tisk, aby se stal nástrojem v oblasti designu a výroby.

„Aditivní výroba osvobozuje designéry od omezení tradičních výrobních technologií a pomáhá jim soustředit se na řešení místo na produkt. Díky tomu nám aditivní výroba dokáže přinést výhody v oblasti výkonu, úspory hmotnosti, času a nákladů. Je tedy ten správný čas tyto výhody skutečně využít“ říká Bart Van der Schueren, technický ředitel společnosti Materialise.

Nemusíme ale začínat úplně z ničeho. Návratem za rýsovací prkno dáme šanci vzniku nových technologií, vytvoříme nové perspektivy a možnosti. Pak jediným limitem všech změn může být jen naše představivost.

2. Personalizace produktů i samotných 3D tiskáren

„Je všeobecně známo a uznáváno, že jedinečnou a charakteristickou vlastností 3D tisku je skutečnost, že výrazně snižuje náklady výsledných produktů. To, co je méně známé a často přehlížené, je možnost personalizace a optimalizace tiskového procesu jako takového,“ říká výkonný předseda Materialise Peter Leys.

Proč je přizpůsobení celého procesu tak důležité? Není ideální představa světa 3D tisku taková, že operátor jednoduše stiskne tlačítko Start a poté vytiskne jakýkoli produkt, který je třeba vytisknout, na základě předinstalované sady parametrů, která je součástí stroje?

Ne. Tato Iluze světa, kde jeden standardní tiskový proces vyhovuje všem aplikacím, je špatná, krátkozraká a v neposlední řadě nebezpečně nudná.

Za prvé, je to špatně, protože 3D tisk je natolik flexibilní technologie, že jeho potenciál by byl z definice nedostatečně využíván, pokud by bylo nasazeno jen několik standardních procesů bez ohledu na vyráběný produkt. Pokud chcete využívat aditivní výrobu v plném rozsahu, musíte každý parametr stroje a proces vyladit na konkrétní produkt, který chcete vytisknout. V kontextu prototypů byla tato možnost a potřeba méně zásadní, protože úsilí o přizpůsobení procesu konkrétnímu produktu bylo možné v nejlepším případě jen u velmi malého možství produktů. Vzhledem k tomu, že 3D tisk je stále více využíván pro sériovou výrobu, očividně je stále důležitější potřeba vymyslet optimální postup pro každý konkrétní produkt zvlášť.

Za druhé, filozofie jednoho procesu, který se hodí pro všechny produkty, je krátkozraká, protože zcela přehlíží skutečnost, že personalizace a lokalizace jdou ruku v ruce. Nebo jinak: 3D tiskárny lze nasadit pouze v distribuovaném výrobním prostředí, pokud mají místní operátoři svobodu a schopnost přizpůsobit proces své místní realitě. Primární parametry by byly obvykle nastavovány centrálně a poté by konkrétnější sekundární parametry byly upraveny inženýry v příslušných lokalitách tak, aby vyhovovaly jejich místním potřebám.

A konečně, svět, kde by provozovatel nemohl přispět přidanou hodnotou svých odborných znalostí k celkovému tiskovému procesu, by byl nudný, když by stačlo jen stisknout jedno tlačítko. Svět standardních procesů by byl navíc nejen nudný, ale také nebezpečný, protože by to byl svět s menší konkurencí. A nedostatek konkurence znamená ve výsledku nedostatek inovací.

Čím více operátorů má pravomoc doladit, optimalizovat a přizpůsobit proces 3D tisku, tím větší bude hodnota celého 3D tisku. Ten by tedy měl být rychlejší, levnější a spolehlivější. Abychom se tam ale dostali, musí být 3D tisk stále více personilazovaný.

3. Co nejrychlejší vytváření nových řešení

Viceprezidentka pro zdravotnictví Materitize Brigitte de Vet říká: „Covidová epidemie uvedla svět do stavu neustálé naléhavosti. Zdravotničtí pracovníci i běžní spotřebitelé byli konfrontováni s nedostatkem a problémy s kvalitou, jak u základních zdravotnických produktů, tak i u každodenního spotřebního zboží, což je důsledek globálního tržního modelu, který závisí na centralizované hromadné výrobě. Věci, které jsme dříve brali jako samozřejmost, již nejsou nutně dostupné ani vhodné a je třeba rychle vyvíjet nová řešení.“

Digitalizace se zrychluje v každé oblasti, protože společnosti investují do technologií, které jim mohou pomoci přizpůsobit se tomuto novým trendům – vyplňování mezer v dodávkách, vzdálené práci a lokálním řešením. Ale v rámci tohoto přizpůsobení je třeba si vybrat procesy na základě rizika, nákladů a rychlé návratnosti investic (ROI).

3D tisk je jednou z digitálních technologií, které mohou poskytovat krátkodobou návratnost investic, nízkonákladovou výrobu a nízké riziko, ale vstup na trh obvykle vyžaduje delší čas učení. Některé společnosti zahájily svoji aditivní výrobu před deseti lety, a mají tedy dobré předpoklady pro větší posun v technologii. Ale nové společnosti na trhu již nemají tento luxus času.

„V důsledku toho vidíme rostoucí trend služeb, které vedou společnost tímto směrem,“ dodává Brigitte de Vet. „Vidíme to například v lékařském prostředí, kde je hodnota personalizované medicíny dobře známá, ale existuje nízká tolerance k nejistotě. Nová řešení tedy musí nabídnout silný důkaz, že jsou bezpečná a účinná a mohou poskytovat vysoce kvalitní standard péče.“

Jaké trendy se v 3D tisku očekávají u nás?

Na české trendy v 3D tisku jsme se zeptali odborníků ze společností 3DWiser a Fillamentum.

„O 3D tisku panuje spousta mýtů, očekávání jsou vyšponovaná až do oblasti čiré sci-fi. Pokud se ale na rozšiřující se možnosti technologií aditivní výroby podívají realisticky a s potřebným rozhledem zástupci českých organizací z výzkumu, vývoje a výroby, zřejmě s překvapením zjistí, kolik je po ruce nových možností, jak si usnadnit a zlevnit práci,“ říká Tomáš Soóky, spolumajitel společnosti 3DWiser.

„3D tisk si již postupně vydobyl své pevné místo v mnoha společnostech a zaznamenáváme velký zájem napříč odvětvími. Stačí se podívat k Fordu, VW či třeba do Škody Auto. Jde o velmi pružný výrobní nástroj, který – zvláště nyní, v době zpřetrhaných dodavatelských řetězců – velmi pružně doplňuje či nahrazuje tradiční výrobní postupy. Je zřejmé, že obliba 3D tisku u firem i v hobby segmentu bude rapidně narůstat, čemuž napomáhají investice jednotlivých značek do vývoje technologie, softwaru a materiálu.

3D tisk má řadu výhod. Kromě zrychlení a zlevnění vývoje například umožňuje vyrábět až ve chvíli, kdy jsou díly potřeba – a kde jsou právě potřeba. Mnohé montážní nástroje jsou dnes už běžně vyvíjeny a otestovány v centrále, data obratem posílána do výrobních provozů na druhém konci kontinentu a teprve tam probíhá jejich 3D tisk. Odpadá složitá logistika i skladování. Obsluha 3D tiskáren je stále přístupnější a jejich dostupnost roste, ať už jde o termoplasty, kompozity, nebo kovy,“ dodal Soóky.

„3D tisk je nástroj, který pomáhá zejména v krizových dobách rychle reagovat a zhotovovat například díly v malých množstvích bez nutnosti výroby drahých forem,“ říká Josef Doleček, CEO společnosti Fillamentum. „Vydáváme se cestou cirkulární ekonomiky, která se stává tématem číslo jedna ve společnosti, pomocí přelomových materiálů jako jsou například wood filamenty Timberfill nebo NonOilen, který je možné recyklovat bez toho, aniž by se nějakým výrazným způsobem ztrácely mechanické vlastnosti. To je naší prioritou, kam směrujeme. Udržitelnost je jedním z hlavních principů ve Fillamentum, které je připraveno tento ohleduplný přístup k životnímu prostředí šířit i mezi ostatní s cílem zajistit kvalitní život budoucím generacím,“ uzavírá Josef Doleček.