Możliwości druku 3D

Nessan Cleary dzieli się aktualnymi możliwościami, jakie oferuje technologia druku 3D.

Patrząc wstecz, widzimy, że technologia druku 3D rozwinęła się dość szybko w ciągu ostatnich dziesięciu lat, co z kolei ułatwia dostawcom usług poligraficznych ocenę, czy rynek ten oferuje realną możliwość dywersyfikacji ich działalności. Nie ma wątpliwości, że większość firm poligraficznych powinna posiadać umiejętności niezbędne do przejścia na druk 3D, ale pytanie, które większość drukarzy będzie musiała sobie zadać, brzmi: jakiego rodzaju są to drukarki?

Dzieje się tak, ponieważ druk 3D ewoluował od nowatorskiej technologii do kompletnego sektora rynku wytwarzania przyrostowego. Jednocześnie technologia druku, szczególnie w obszarze wielkoformatowym, jest obecnie szeroko stosowana w wielu gałęziach przemysłu. Dlatego drukarze, którzy postrzegają siebie przede wszystkim jako drukarzy, mogą mieć poczucie, że w grafice szanse na druk 3D są ograniczone.


Jednak firmy bardziej zaangażowane w druk przemysłowy powinny przekonać się, że zapoznanie się z technologią wytwarzania przyrostowego stanowi logiczne uzupełnienie technologii druku, z której już korzystają. W końcu wielu dostawców produkujących prasy, tusze, oprogramowanie i inne komponenty używane w branży poligraficznej już wskoczyło na modę wytwarzania przyrostowego.

Na przykład firma HP opracowała gamę drukarek 3D opartych na tej samej technologii termicznych głowic drukujących, co w jej drukarkach graficznych. Ponadto HP wykorzystuje własne drukarki 3D do produkcji części do swoich drukarek lateksowych. Ricoh sprzedaje wiele drukarek 3D i oferuje usługi drukowania w biurach. Firma Mimaki oferuje już drukarkę 3D, która jest używana głównie do produkcji modeli i prototypów, a firma bada również możliwość wykorzystania druku 3D do opracowywania automatów sprzedających żywność.

Potencjalne aplikacje

Jeszcze kilka lat temu główną szansą rynkową byłoby wytwarzanie prototypów, a także produkcja specjalistycznych osprzętu, osprzętu i przyrządów, a popyt na te produkty nadal jest duży. Istniały pewne możliwości produkcji krótkich serii części do użytku końcowego, ale podobnie jak w początkach druku cyfrowego, krótkim seriom brakowało objętości, która stanowiłaby wyzwanie dla konwencjonalnej produkcji pod względem cen. Jednakże, jak widzieliśmy w przypadku druku cyfrowego, maszyny stały się szybsze i wydajniejsze, w związku z czym nakłady wzrosły do punktu, w którym produkcja przyrostowa jest coraz częściej postrzegana jako opłacalna opcja, szczególnie w przypadku części zamiennych i komponentów, które należy wymieniać w małych ilościach.

Jednocześnie znacznie wzrosła gama materiałów, które można wydrukować w 3D, co prowadzi do niższych cen i większej funkcjonalności. Obejmuje to wiele różnych rodzajów tworzyw sztucznych, zarówno sztywnych, jak i elastycznych, dostępnych w gatunkach konstrukcyjnych o różnych właściwościach, takich jak wysoki stosunek wytrzymałości do masy lub odporność na ciepło lub niektóre chemikalia. Inne materiały obejmują gumę, a nawet włókna na bazie drewna. W ostatnich latach zaobserwowaliśmy także otwarcie rynku druku na metalu, w dużej mierze spowodowane większym wykorzystaniem technologii atramentowej do natryskiwania spoiw. W tym miejscu materiał konstrukcyjny, dostarczany w postaci sproszkowanej, rozprowadza się na podłożu, a następnie płynne spoiwo jest wtryskiwane dokładnie tam, gdzie jest to wymagane, aby część proszku zbryliła się i utworzyła stałą warstwę. Proces ten jest następnie powtarzany, warstwa po warstwie, w celu zbudowania obiektu. Technikę tę można stosować w przypadku wielu różnych materiałów, a także metalu.


Jednym ze stosunkowo prostych zastosowań jest produkcja form, przy czym druk 3D jest znacznie szybszy i tańszy niż większość konwencjonalnych metod. Jest to atrakcyjny obszar do pracy, częściowo dlatego, że rzeczywiście oferuje lepsze rozwiązanie, ale także dlatego, że końcowe wyprodukowane części są identyczne z tymi wykonanymi konwencjonalnie, dlatego nie jest wymagana żadna dalsza certyfikacja tych części. Istnieją różne rodzaje form, a szczególnie popularne są odlewy piaskowe. Fujifilm Dimatix właśnie wprowadził na rynek nową głowicę drukującą, przeznaczoną specjalnie do drukowania form do odlewania w piasku, a także natryskiwania spoiwa metalowego. Starfire SG1024 L3F został zaprojektowany tak, aby radził sobie z agresywnym płynem wiążącym, który jest zwykle używany w tego typu zastosowaniach.

Kolejnym rozwijającym się rynkiem jest odzież, w przypadku której do tworzenia guzików na zamówienie wykorzystano drukarki 3D. Stratasys zademonstrował drukarkę 3D skierowaną specjalnie na rynek tekstylny, J850 Techstyle, która może drukować wytłaczane projekty bezpośrednio na tekstyliach. Można go używać do logo i może zawierać tekst i grafikę w wielu kolorach. Techstyle to drukarka Polyjet, która natryskuje materiał żywiczny, który następnie ulega polimeryzacji pod wpływem światła ultrafioletowego. Może drukować na odzieży, takiej jak odzież bawełniana lub dżinsowa, oraz akcesoriach, takich jak torebki.

Przykładów wykorzystania drukarek 3D do produkcji części zamiennych jest mnóstwo. Chiltern Railways drukuje w 3D części zamienne na siedzeniach swoich pociągów pasażerskich. Części, w tym podłokietniki i uchwyty, zostały wyprodukowane na drukarce Stratasys Fortus 450mc FDM przy użyciu żywicy Ultem 9085, która posiada certyfikat zgodności z normami branży kolejowej dotyczącymi ognia, dymu i toksyczności.

W innym przykładzie niemiecka marka Sienna Garden, która sprzedaje szeroką gamę mebli ogrodowych, drukuje w 3D części zamienne na żądanie. Części zamienne, o których mowa, to głównie plastikowe nakładki na stopy lub przeguby, które pękają lub po prostu się zużywają. Części te są małe i stosunkowo niedrogie w drukowaniu w małych ilościach, a drukowanie ich na żądanie pozwala zaoszczędzić koszty zarządzania zapasami związane z przechowywaniem ich w magazynie. Ten sam argument – cięcie kosztów zarządzania zapasami – spowodował przejście z druku książek na druk cyfrowy i stoi za rozwojem cyfrowego druku etykiet i opakowań.

Z perspektywy rynku druku komercyjnego produkcja przyrostowa pozostaje wciąż około 20 lat w tyle za rynkiem druku cyfrowego. W tamtym czasie drukarki komercyjne dopiero zaczynały instalować maszyny cyfrowe, takie jak Xerox iGen czy Kodak Nexpress, a drukarki wielkoformatowe dopiero zaczynały dostrzegać zalety płaskich skanerów UV na rynku wciąż zdominowanym przez maszyny solwentowe zasilane z roli. W praktyce oznacza to, że projektanci i producenci dopiero zaczynają rozważać druk 3D jako opcję w przypadku krótkich serii produkcyjnych. W ciągu około następnej dekady spowoduje to transformację produkcji, ponieważ nie ma potrzeby tworzenia dedykowanych linii produkcyjnych. Pozostawia to otwarte drzwi dla biur, które mogą obsługiwać różne typy organizacji i zastosowań, podobnie jak robią to obecnie dostawcy usług poligraficznych.