Zanim pojawił się druk 3D, projektanci przemysłowi rzeźbili piankę, obrobione drewno i formowaną glinę, które były procesami powolnymi i pracochłonnymi. Nic dziwnego, że ta branża szybko przyjęła druk 3D.
Drukarki 3D: narzędzie handlu
Chociaż nie ma jeszcze drukarki 3D w każdej firmie zajmującej się wzornictwem przemysłowym, popularność tej technologii rośnie, ponieważ jest ona bardziej przystępna cenowo niż kiedykolwiek wcześniej, twierdzą projektanci.
„W swojej karierze widziałem, jak drukarki 3D stają się nowością, drogim narzędziem i bardziej istotną częścią usług projektowych” – mówi Nathan Pollock, założyciel Katapult Design w Byron Bay w Australii. „Większa niezawodność, lepszy UX i znacznie lepsza jakość miały duży wpływ na akceptację”.
Kilku producentów drukarek oferuje użytkownikom biznesowym łatwiejsze do zaprogramowania maszyny, szerszą gamę materiałów oraz zintegrowane ekosystemy oprogramowania, materiałów i szkoleń. Te postępy, wraz z niższymi cenami, przyciągnęły lojalną i rosnącą liczbę profesjonalistów.
„W tym czasie w projektowaniu produktów druk 3D stał się narzędziem handlu” – mówi David Block, dyrektor Studio Redeye na Brooklynie w Nowym Jorku. „Jeśli nie masz drukarki 3D i znajdujesz się w obszarze rozwoju produktu, jesteś w tyle” – przypomina Jonathan Thai, współzałożyciel i partner HatchDuo w San Francisco.
Podnieś jakość swoich usług
Projektanci twierdzą, że jedną z zalet tej technologii jest nieodzowne ożywienie całego procesu twórczego.
„Największą zaletą jest przede wszystkim prędkość” – mówi Pollock. „Możemy uzyskać szybkie oceny na poziomie koncepcji i natychmiast dostosować lub udoskonalić nasze myślenie”.
Katapult Design pracuje obecnie nad zamkniętym pojemnikiem na chusteczki dla niemowląt, a możliwość szybkiego drukowania 3D i testowania wariantów projektu była niezwykle pomocna w zapewnieniu klientowi szybkiego i opłacalnego rozwiązania, mówi Pollock.
Poza wstępnymi koncepcjami, drukarki 3D mogą dostarczać funkcjonalne części mechaniczne i skomplikowane, wieloskładnikowe prototypy. W rzeczywistości projektanci twierdzą, że dzięki drukowaniu 3D są w stanie zbliżyć się do końcowego wyglądu, wrażenia i funkcjonalności produktu niż w przypadku jakiejkolwiek innej metody prototypowania.
„Drukujemy wszystko, od szybkich modeli blokowych, aby przetestować formę i proporcje projektu, aż po prototypy robocze o wysokiej wierności, które pozwalają nam dopracować detal lub mechanizm” – mówi Oscar Daws, dyrektor Tone Product Design w Londynie. „Drukowanie 3D pozwala nam szybko iterować złożone kształty i dokładne szczegóły, co oznacza, że nie musimy iść na kompromis w kwestii projektu prototypu, aby go fizycznie przetestować”.
Przy projektowaniu przez Tone nowych wiszących pojemników Josepha Josepha zespół projektowy od samego początku wykorzystywał wydruki 3D, aby eksperymentować z wieloma opcjami proporcji produktu. „Po opracowaniu wstępnej koncepcji projektu wykorzystaliśmy wydruki SLA o wysokiej rozdzielczości do dopracowania szczegółów technicznych i przetestowania danych CAD przed rozpoczęciem produkcji” – mówi.
Tone uruchamia swoją drukarkę żywiczną firmy Formlabs i drukarkę filamentową Ultimaker S5 kilka razy w tygodniu, tworząc iteracje wszystkiego, od innowacyjnych gadżetów kuchennych po urządzenia elektroniczne.
Pokaż, nie opowidaj, z wydrukowanymi prototypami
„Drukarki 3D umożliwiają nam pokazywanie klientom fizycznych prezentacji ich przyszłych produktów oraz prac inżynieryjnych, które wykonaliśmy do tej pory” – mówi Lucas Lappe, partner w Doris Dev w Nowym Jorku. „Drukarki 3D pozwoliły nam wyprzedzić konkurencję, a bez wydrukowanych w 3D prototypów klienci często nie rozumieją, na jakim etapie opracowywania są ich produkty”.
W Inventindia Innovations, jednej z największych firm zajmujących się projektowaniem przemysłowym w Indiach, CEO Sanandan „Sandy” Sudhir jest podobnie zależny od swoich drukarek 3D. „Przy prawie 40 trwających projektach w dowolnym momencie, druk 3D jest niezwykle potrzebny dla wszystkich naszych projektów” – mówi. „Używamy części wydrukowanych w 3D na bardzo wczesnym etapie naszego procesu projektowania, aby wykonać kilka szybkich testów modeli koncepcyjnych, a na późniejszym etapie do bardziej wyrafinowanych części w celu złożenia funkcjonalnych prototypów pierwszego poziomu”.
Inventindia przez lata korzystała z szeregu drukarek 3D i obecnie prowadzi kolekcję wielkoformatowych drukarek do filamentów i żywic firmy Mingda. „Technologia druku 3D bardzo się rozwinęła w ciągu ostatnich 20 lat” – mówi Sudhir. „Starsze technologie, takie jak FDM, SLA i SLS, stały się bardzo popularne i opłacalne, a drukarkę FDM 3D można kupić już za 300 USD. Z drugiej strony bardziej zaawansowane technologie firm HP i Objet, które pozwalają na płynną integrację wielu materiałów i kolorów w jednej części, są droższe, ale zapewniają dużo większą elastyczność pod względem eksploracji i możliwości tworzenia modeli wyglądu ”.
Outsourcing modeli wzornictwa przemysłowego
Firmy zajmujące się projektowaniem przemysłowym nie muszą posiadać własnych drukarek 3D, aby czerpać korzyści z tej technologii. Na całym świecie nastąpił boom na usługi druku 3D, w tym Jawstec i Sculpteo oraz platformy porównawcze usług druku 3D, takie jak Craftcloud.
Usługi te łącznie dają projektantom możliwość zamawiania części z różnych materiałów, od gumowatych tworzyw sztucznych po polerowaną stal, o rozmiarach do ponad metra kwadratowego.
Zamówienie części w profesjonalnym serwisie pozwala w krótkim okresie zaoszczędzić pieniądze na zakupie własnych drukarek, a nawet może być szybsze niż drukowanie we własnym zakresie. Oprócz oferowania szerszej gamy technologii, niż większość firm projektowych może sobie pozwolić na utrzymanie we własnym zakresie, wiele usług drukarskich oferuje wskazówki, dzięki którym wydruki będą wyglądały dokładnie tak, jak powinny.
Jednak w dłuższej perspektywie „drukowanie we własnym zakresie powinno zaoszczędzić część kosztów drukowania i naprawdę zaoszczędzić koszty wysyłki wszystkich tych części i skrócić czas realizacji” – mówi Ian Peterman, dyrektor generalny Peterman Design w Los Angeles.
Projektanci nadal zwracają się do usługodawców ze względu na złożoność druku 3D, ale wielu profesjonalistów twierdzi obecnie, że nie stanowi to już dużego problemu.
„Każdy inżynier w firmie jest przeszkolony w zakresie zarządzania drukarkami 3D” – mówi Lappe.
Lappe pracował z przemysłowymi drukarkami 3D firmy Stratasys, w tym z drukarkami Fortus i Connex FDM, ale podczas pandemii, kiedy zamknięto biuro jego firmy, on i inni projektanci mogli kontynuować pracę, przywożąc do domu drukarki żywiczne Formlabs Form 3, ponieważ są one małe i przenośne, mówi.
Porady dotyczące zakupu drukarki 3D
Różne technologie druku 3D i marki drukarek oferują różne zalety i wady pod względem dostępnych materiałów, jakości końcowych drukowanych części, łatwości użytkowania, szybkości drukowania i kosztów. Niewtajemniczonym może się to wydawać labiryntem mylącej terminologii i cech.
„Uważnie zastanów się, do czego będziesz go używać, ponieważ będzie to miało duży wpływ na wybraną technologię” – mówi Daws. „Projektantom przemysłowym radzę zacząć od wysokiej jakości drukarki FDM, która pozwoli na wykonanie większości zadań szybko i stosunkowo tanio”.
FDM (Fused Deposition Modeling), czyli maszyny, które drukują za pomocą szpuli z włókna z tworzywa sztucznego, mogą wahać się od kilkuset dolarów do kilku tysięcy. Dostępne są różne materiały, od miękkich, giętkich tworzyw sztucznych po super mocne tworzywa sztuczne, a także opcje z recyklingu i zrównoważone.
„Wolimy używać zwykłych drukarek FDM do wstępnego sprawdzania modeli koncepcyjnych, abyśmy mogli wykonać szybkie wydruki oraz przetestować nasze pomysły” – mówi Sudhir.
FDM to najpopularniejszy typ drukarki 3D, najłatwiejszy w obsłudze i utrzymaniu.
„Kup coś, z czego mogą korzystać wszyscy członkowie Twojego zespołu” – mówi Lappe. „Coś, co jest łatwe i nie wymaga dedykowanego technika. To pozwala większej liczbie osób korzystać z drukarki i sprawia, że jest ona częścią przepływu pracy każdego ”.
„Drukarki SLA nadają się do używania przezroczystych materiałów, aby zrozumieć związane z dopasowaniem i wykończeniem, a także mechaniczną ingerencję w części wewnętrzne” – mówi Sudhir. „Ale generalnie części SLA są kruche, więc nie nadają się do symulowania dokładnych właściwości materiału części z tworzyw sztucznych”.
Chociaż większość materiałów SLA lub żywic jest krucha, niektóre są elastyczne, a producenci szybko poszerzają swoją ofertę, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na tekstury, kolory i wytrzymałość.
Projektanci mają nadzieję na przyszłe udoskonalenia drukarek
Pomimo niemal wszechobecnej obecności drukarek 3D w firmach zajmujących się projektowaniem przemysłowym, nie rozwiązały one wszystkich problemów związanych z prototypowaniem.
„Nadal musimy wykonać wiele ostatecznych prototypów na maszynach CNC, które zlecamy na zewnątrz, i czekamy na czas, kiedy druk 3D dorówna zarówno pod względem wykończenia, jak i wytrzymałości strukturalnej” – mówi Sahdir.
„Uwielbiamy możliwość drukowania na miękkich materiałach, więc mamy nadzieję, że zobaczymy więcej ulepszeń w miękkich gumowych elastomerowych materiałach, ponieważ wykonujemy wiele projektów związanych z wkładkami dousznymi i słuchawkami” – mówi Thai.
Częstym problemem dotyczącym wydruków FDM jest szlifowanie i polerowanie lub malowanie, które jest niezbędne do uzyskania gładkich powierzchni, co zwiększa nakład czasu i pracy na prototypy.
„Chciałbym zobaczyć gładsze opcje ścian bez prac po druku, aby rzeczy takie jak szkice o gładkich ścianach można było lepiej przetestować przed rozpoczęciem produkcji form wtryskowych” – mówi Peterman, który planuje zwiększyć możliwości druku 3D swojej firmy w 2021 roku, dodając więcej drukarek 3D
Pollock z Katapult Design planuje również zakup większej liczby drukarek w 2021 r. „Najprawdopodobniej nasze nowe drukarki będą miały inną technologię, aby sprostać szerszemu spektrum wymagań” – mówi. W międzyczasie Lappe twierdzi, że jego firma chce dodać do swoich własnych możliwości wielkoformatową drukarkę żywiczną Formlabs Form 3L.
Projektanci przemysłowi byli jednymi z pierwszych użytkowników druku 3D i prawdopodobnie nadal będą poligonem doświadczalnym dla nowych technologii i materiałów.
Żródło: https://all3dp.com/
