„Tobulėjant
technologijoms ir mažėjant sąnaudoms, 3D spausdinimas gali vaidinti svarbų
vaidmenį gamyboje.
DEVENS, Mass. –
Mašinos yra 20 pėdų aukščio, sveria 60 000 svarų ir yra technologinė 3-D
spausdinimo riba.
Kiekviena mašina
skleidžia 150 lazerio spindulių, projektuojamų iš portalo (į tiltą panaši
viršutinė konstrukcija su platforma laikančia įranga, pvz., kranu, geležinkelio
signalais, šviesomis ar kameromis) ir greitai judančių pirmyn ir atgal, gamindama
aukštųjų technologijų dalis įmonėms, klientams tokiose srityse, kaip aviacija,
puslaidininkiai, gynyba ir medicininiai implantai.
Titano ir kitų
medžiagų dalys yra kuriamos sluoksnis po sluoksnio, kiekviena maždaug tokia
plona, kaip žmogaus plaukas, iki 20 000 sluoksnių, priklausomai nuo detalės
konstrukcijos. Mašinos yra hermetiškai uždarytos. Viduje atmosferą daugiausia
sudaro argonas, mažiausiai reaktyvus iš dujų, todėl sumažėja priemaišų, kurios
sukelia dalies defektų, tikimybė.
3-D spausdinimo
liejykla Devens mieste, Masačusetso valstijoje, maždaug 40 mylių į šiaurės
vakarus nuo Bostono, priklauso VulcanForms, pradedančiajai įmonei, kuri išėjo
iš Masačusetso technologijos instituto. Ji surinko 355 mln. dolerių rizikos
finansavimo. Per praėjusius metus jos darbuotojų skaičius išaugo šešis kartus
iki 360, atėjusių iš pagrindinių gamintojų, tokių, kaip „General Electric“
ir „Pratt & Whitney“, ir technologijų įmonių, įskaitant „Google“ ir
„Autodesk“.
„Mes įrodėme, kad
technologija veikia“, – sakė Johnas Hartas, „VulcanForms“ įkūrėjas ir M.I.T.
mechaninės inžinerijos profesorius. „Dabar turime parodyti stiprius finansus, kaip
įmonė ir tai, kad galime valdyti augimą.
Gamybos ekspertų,
verslo vadovų ir investuotojų teigimu, 3-D spausdinimo srityje, kurios ištakos
siekia devintąjį dešimtmetį, technologijos, ekonomikos ir investicijų
tendencijos pagaliau gali sutvarkyti pramonės komercinį proveržį.
Jie sako, kad 3-D
spausdinimas, dar vadinamas adityvinė gamyba, nebėra naujovė kai kuriems plataus
vartojimo ir pramonės produktams arba kuriant prototipų dizaino koncepcijas.
„Dabar tai
technologija, kuri pradeda užtikrinti pramoninio lygio gaminių kokybę ir
spausdinti didelius kiekius“, – sakė McKinsey & Company gamybos ekspertas
Jörgas Brombergeris. Jis yra naujausios konsultacinės įmonės ataskaitos „Adityvinės gamybos integravimas“ pagrindinis autorius.
3D spausdinimas
reiškia kažko kūrimą nuo pat pradžių, po vieną sluoksnį. Kompiuteriu valdomi
lazerio spinduliai išlydo metalo, plastiko ar kompozicinių medžiagų miltelius,
kad sukurtų sluoksnius.
Tradicinėje
„atimančioje“ gamyboje, pavyzdžiui, išliejamas metalinis blokas, o tada dalis
staklėmis išpjaustoma į reikalingą formą.
Pastaraisiais
metais kai kurios įmonės naudojo adityvinės gamybos technologiją specializuotoms dalims
gaminti. „General Electric“ naudoja 3D spausdinimą, kad gamintų kuro purkštukus
reaktyviniams varikliams, „Stryker“ gamina stuburo implantus, o „Adidas“
spausdina aukštos klasės bėgimo batelių padus su grotelėmis. Dantų implantai ir
dantų tiesinimo prietaisai yra spausdinami 3-D formatu. Covid-19 pandemijos
metu 3-D spausdintuvai gamino avarinius veido skydus ir ventiliatorių dalis.
Šiandien ekspertai
teigia, kad potencialas yra daug platesnis, nei santykinė sauja nišinių
produktų. Manoma, kad iki 2026 m. 3-D spausdinimo rinka visame pasaulyje
padidės trigubai iki beveik 45 mlrd. dolerių, teigiama gamybos paslaugų rinkos
„Hubs“ ataskaitoje.
Bideno
administracija siekia 3D spausdinimo, kad padėtų Amerikos gamybos atgimimui. Adityvinės gamybos technologija bus vienas iš „šiuolaikinės gamybos 21-ajame amžiuje
pamatų“, kartu su robotika ir dirbtiniu intelektu, sakė Elisabeth Reynolds,
speciali prezidento padėjėja gamybos ir ekonomikos plėtros klausimais.
Gegužę prezidentas
Bidenas išvyko į Sinsinatį, kad paskelbtų iniciatyvą „Additive Manufacturing
Forward“, kurią koordinuoja Baltieji rūmai, bendradarbiaudami su pagrindiniais
gamintojais. Penki pradiniai įmonių nariai – „GE Aviation“, „Honeywell“,
„Siemens Energy“, „Raytheon“ ir „Lockheed Martin“ – vis dažniau naudoja adityvinę gamybą ir įsipareigoja padėti savo mažiems ir vidutiniams Amerikos tiekėjams
pritaikyti šią technologiją.
Savanoriškais
įsipareigojimais siekiama paspartinti investicijas ir sukurti platesnę vietinę adityvinės gamybos įgūdžių bazę.
Kadangi 3-D
spausdinimas yra aukštųjų technologijų skaitmeninis gamybos procesas,
administracijos pareigūnai teigia, kad tam padeda Amerikos stiprybė programinės
įrangos srityje.
Jie priduria, kad
dėl adityvinės gamybos Amerikos gamyba bus mažiau priklausoma nuo liejimo ir metalo
apdirbimo užsienyje, ypač Kinijoje.
Adityvinė gamyba taip
pat žada aplinkosaugos premiją. Taip daug mažiau švaistoma, nei liejimas, kalimas
ir pjaustymas tradicinės gamybos būdu. Kai kurių metalinių dalių 3D
spausdinimas gali sumažinti medžiagų sąnaudas 90 procentų ir energijos
suvartojimą 50 procentų.
Pramoninis 3D
spausdinimas, ekspertų teigimu, gali gerokai sumažinti specializuotų
dalių gamybos išlaidas, jei technologija gali būti pakankamai greita ir
efektyvi, kad būtų galima gaminti didesnę apimtį.
„VulcanForms“ 2015
m. įkūrė daktaras Hartas ir vienas iš jo absolventų Martinas Feldmannas.
Jie siekė naujo
požiūrio į 3-D spausdinimą, kuris naudoja daug daugiau lazerio spindulių, nei
esamos sistemos. Sudėtingam lazerio spindulių šokiui choreografuoti reikėtų
lazerinės optikos, jutiklių ir programinės įrangos naujovių.
Iki 2017 m. jie
padarė pakankamai pažangos, kad manytų, jog gali sukurti mašiną, tačiau tam
reikės pinigų. Pora, prie kurios prisijungė Anupam Ghildyal, serijinių
startuolių veteranas, tapęs VulcanForms komandos dalimi, išvyko į Silicio
slėnį. Jie užsitikrino 2 milijonų dolerių pradinį turą iš „Eclipse Ventures“.
„VulcanForms“
technologija, prisiminė „Eclipse“ partneris Gregas Reichowas, bandė pašalinti
tris 3D spausdinimo trūkumus: per lėtą, per brangų ir per daug defektų.
Startuolis
stengėsi sukurti pirmąją mašiną, kuri įrodė, kad jos koncepcija veikia. Bet
galiausiai pavyko. Ir vėlesnės versijos tapo didesnės, galingesnės ir
tikslesnės.
VulcanForms
teigimu, jo spausdintuvai dabar generuoja 100 kartų daugiau lazerio energijos,
nei dauguma 3D spausdintuvų ir gali daug kartų greičiau gaminti dalis.
Ši spausdinimo
technologija yra pagrindinis bendrovės intelektinis turtas, apsaugotas
dešimtimis patentų.
Tačiau
„VulcanForms“ nusprendė neparduoti savo mašinų. Jos strategija – būti tiekėju
klientams, kuriems reikia pagal užsakymą pagamintų dalių.
Šis metodas
leidžia VulcanForms kontroliuoti visą gamybos procesą. Tačiau tai taip pat yra
nuolaida realybei, kad trūksta adityvinės gamybos ekosistemos. Įmonė pati kuria
kiekvieną gamybos proceso etapą, gamina savo spausdintuvus, projektuoja dalis,
atlieka galutinį apdirbimą ir testavimą.
„Jei norime, kad
pasisektų, turime tai padaryti patys – sukurti visą pluoštą skaitmeninės gamybos“,
– sakė generalinis direktorius p. Feldmannas. „Gamykla yra produktas“.
Devens gamykloje
yra šeši milžiniški spausdintuvai. Iki kitų metų jų turėtų būti 20, pranešė
bendrovė. „VulcanForms“ ištyrė keturias vietas antrajai gamyklai. Per penkerius
metus bendrovė tikisi įkurti keletą 3-D spausdinimo gamyklų.
„Pasidaryk pats“
strategija taip pat padidina riziką ir išlaidas, susijusias su įmonės steigimu.
Tačiau bendrovė įtikino aukšto lygio darbuotojų sąrašą, kad rizikuoti verta.
Brentas Brunell
pernai prisijungė prie „VulcanForms“ iš „General Electric“, kur buvo adityvinės gamybos ekspertas. Didžiųjų lazerių masyvų panaudojimo 3-D spausdinimo
koncepcija nėra nauja, sakė J. Brunell, bet niekas anksčiau tuo taip tikrai
nesinaudojo. Prisijungęs prie „VulcanForms“ ir išnagrinėjęs jos technologiją,
jis sakė: „Buvo akivaizdu, kad šie vaikinai renkasi kitą architektūrą, ir jie
turėjo veiksmingą procesą.
Šalia kiekvienos
mašinos „VulcanForms“ įrenginyje operatorius stebi jos veikimą, naudodamas
jutiklių duomenų srautą ir darbo metu veikiančių lazerio spindulių kameros
vaizdą, nukreiptą į kompiuterio ekraną.
Gamyklos garsas yra žemas elektroninis
dūzgimas, panašus į duomenų centrą.
Pati gamykla gali
būti galinga įdarbinimo priemonė. „Atvedu juos čia ir parodau mašinas“, – sakė
Kipas Wymanas, buvęs „Pratt & Whitney“ vyresnysis gamybos vadovas,
„VulcanForms“ operacijų vadovas. „Įprasta reakcija yra: „Po velnių, aš noriu
būti to dalimi“.
Kai kurioms
pramoninėms dalims vien 3D spausdinimo neužtenka. Reikalingas galutinis
terminis apdorojimas ir metalo apdirbimas. Tai pripažinusi „VulcanForms“ šiais
metais įsigijo „Arwood Machine“.
Arwood yra modernus
mašinų cechas, daugiausia dirbantis Pentagonui, gaminantis dalis naikintuvams,
povandeniniams dronams ir raketoms. Pagal VulcanForms per ateinančius kelerius
metus Arwood planuoja trigubai padidinti savo investicijas ir darbo jėgą, šiuo
metu 90 žmonių.
Privati bendrovė
„VulcanForms“ savo pajamų neatskleidžia. Tačiau ji teigė, kad pardavimai
sparčiai auga, o užsakymai kas ketvirtį išaugo dešimt kartų.
Tvarus
„VulcanForms“ augimas priklausys nuo didėjančių pardavimų klientams, tokiems,
kaip „Cerebras“, kuri gamina specializuotas puslaidininkines sistemas dirbtinio
intelekto programoms. Praėjusiais metais „Cerebras“ kreipėsi į „VulcanForms“,
kad padėtų sukurti sudėtingą galingų kompiuterių procesorių vandens aušinimo
dalį.
Puslaidininkių
kompanija atsiuntė VulcanForms kompiuterinį koncepcijos brėžinį – sudėtingą
mažų titano vamzdelių tinklą.
Per 48 valandas „VulcanForms“ grįžo su dalimi,
prisiminė Andrew Feldmanas, „Cerebras“ generalinis direktorius.
Abiejų įmonių
inžinieriai dirbo toliau tobulindami, o aušinimo sistema dabar naudojama.
Eksperimentų ir
inovacijų tempo spartinimas yra vienas adityvinės gamybos pažadų. Tačiau
šiuolaikinis 3-D spausdinimas, sakė P. Feldmanas, taip pat leidžia inžinieriams
sukurti naujus, sudėtingus dizainus, kurie pagerina našumą. „Negalėjome
pagaminti tos vandeniu aušinimo dalies kitu būdu“, – sakė ponas Feldmanas.
„Adityvinė gamyba leidžia permąstyti, kaip mes gaminame dalykus“, – sakė jis. "Štai kur mes
dabar esame, ir tai yra didelis pokytis."
Rusija irgi garsėja fizikais, matematikais, inžinieriais ir programuotojais. Rusijai taip pat reikalingos brangios titano ir kitų brangesnių komponentų dalys karo pramonei. Todėl Rusijoje šis gamybos būdas gali taip pat suklestėti.
