Technology |
|
Tehnologija |
3D printing
|
|
3D ispis
|
Simply click to manufacture
|
|
Jednostavno kliknite za proizvodnju
|
Additive manufacturing
|
|
Aditivna proizvodnja
|
Form follows function
|
|
Forma slijedi funkciju
|
Practical use
|
|
Primjena u praksi
|
Digital production plant
|
|
Digitalni proizvodni pogon
|
Future applications
|
|
Primjene u budućnosti
|
A customised future
|
|
Prilagođena budućnost
|
|
|
|
|
3D printing
Filton, just outside Bristol, is where Britain's fleet of Concorde supersonic airliners was built.
In a building near a wind tunnel on the same site, something even more remarkable is being created.
Little by little a machine is "printing" a complex titanium landing-gear bracket, about the size of a shoe, which normally would have to be laboriously hewn from a solid block of metal.
Brackets are only the beginning.
The researchers at Filton have a much bigger ambition: to print the entire wing of an airliner.
Far-fetched as this may seem, many other people are using three-dimensional printing technology to create similarly remarkable things.
These include medical implants, jewellery, football boots designed for individual feet, lampshades, racing-car parts, solid-state batteries and customised mobile phones.
Some are even making mechanical devices.
At the Massachusetts Institute of Technology (MIT), Peter Schmitt, a student, has been printing something that resembles the clock.
It took him a few attempts to get right, but eventually he removed the plastic clock from a 3D printer, hung it on the wall and pulled down the counterweight.
It started ticking...
|
|
3D ispis
Grad Filton u neposrednoj blizini Bristola je mjesto gdje se proizvodila britanska flota zrakoplova Concorde.
U zgradi koja se nalazi u blizini zračnog tunela na istoj lokaciji, stvara se nešto što je još više zapanjujuće.
Malo po malo, stroj "ispisuje" kompleksan nosač od titana za stajni trap zrakoplova, veličine cipele, kojeg bi inače bilo potrebno mukotrpno izglodati od čvrstog bloka metala.
Nosači su samo početak.
Istraživači u Filtonu imaju mnogo veću ambiciju: ispisati cijelo krilo zrakoplova.
Nevjerojatno kako se ovo čini, i mnogi drugi ljudi koriste tehnologiju trodimenzionalnog ispisa kako bi stvorili slične izvanredne stvari.
One uključuju medicinske implantate, nakit, kopačke dizajnirane za individualne noge, sjenila, dijelove trkaćih automobila, baterije u čvrstom stanju i mobilne telefone prilagođene željama.
Neki čak proizvode i mehaničke uređaje.
Na Tehnološkom institutu u Massachusettsu (MIT), Peter Schmitt, student, ispisao je nešto što nalikuje satu.
Trebalo mu je nekoliko pokušaja da uspije, ali na kraju je uklonio plastični sat iz 3D pisača, objesio ga na zid i povukao protuuteg.
On je počeo otkucavati...
|
Simply click to manufacture
The printing of parts and products has the potential to transform manufacturing because it lowers the costs and risks.
No longer does a producer have to make thousands, or hundreds of thousands, of items to recover his fixed costs.
Mass-manufacturing identical items may not be necessary or appropriate, especially as 3D printing allows for a great deal of customisation.
Indeed, in the future some see consumers downloading products as they do digital music and printing them out at home, or at a local 3D production centre, having tweaked the designs to their own tastes.
That is probably a faraway dream.
Nevertheless, a new industrial revolution may be on the way.
Printing in 3D may seem bizarre.
In fact it is similar to clicking on the print button on a computer screen and sending a digital file, say a letter, to an inkjet printer.
The difference is that the "ink" in a 3D printer is a material which is deposited in successive, thin layers until a solid object emerges.
The layers are defined by software that takes a series of digital slices through a computer-aided design.
Descriptions of the slices are then sent to the 3D printer to construct the respective layers.
They are then put together in a number of ways...
|
|
Jednostavno kliknite za proizvodnju
Ispis dijelova i proizvoda ima potencijal promijeniti i samu proizvodnju jer smanjuje troškove i rizike.
Proizvođač više ne mora načiniti tisuće ili stotine tisuća artikala kako bi pokrio svoje fiksne troškove.
Masovna proizvodnja identičnih predmeta ne mora uvijek biti neophodna ili prikladna, pogotovo kad se uzme u obzir da 3D ispis pruža velike mogućnosti prilagodbe prema želji.
Doista, neki ljudi smatraju da će u budućnosti potrošači preuzimati proizvode u digitalnom obliku i ispisivati ih kod kuće, ili u lokalnom 3D proizvodnom centru, nakon što prilagode dizajn prema vlastitom ukusu.
Ovo je vjerojatno dalek san.
Pa ipak, nova industrijska revolucija mogla bi biti na pomolu.
Ispis u tri dimenzije mogao bi se činiti bizarnim.
U stvari, nalik je kliku na tipku za ispis na zaslonu računala i slanju digitalne datoteke, recimo pisma, na inkjet pisač.
Razlika je u tome što je "tinta" u 3D pisaču materijal koji se nanosi u uzastopnim, tankim slojevima sve dok se ne dobije čvrsti objekt.
Slojevi su definirani softverom koji uzima niz digitalnih isječaka projektiranjem pomoću računala.
Opisi isječaka se zatim šalju na 3D pisač kako bi se izgradili pojedini slojevi.
Oni se zatim slažu na više načina...
|
Additive manufacturing
Making low-volume, high-value and customised components is all very well, but could additive manufacturing really compete with mass-production techniques that have been honed for over a century?
Established techniques are unlikely to be swept away, but it is already clear that the factories of the future will have 3D printers working alongside milling machines, presses, foundries and plastic injection-moulding equipment, and taking on an increasing amount of the work done by those machines.
"Morris Technologies", based in Cincinnati, was one of the first companies to invest heavily in additive manufacturing for the engineering and production services it offers to other companies.
Its first intention was to make prototypes quickly, but by 2007 it realised "a new industry was being born" and so it set up another firm, "Rapid Quality Manufacturing", to concentrate on the additive manufacturing of higher volumes of production parts.
It says many small and medium-sized components can be turned from computer designs into production-quality metal parts in hours or days, against days or weeks using traditional processes.
And the printers can print unattended, 24 hours a day...
|
|
Aditivna proizvodnja
Proizvodnja male količine prilagođenih komponenti visoke vrijednosti je u redu, no može li se aditivna proizvodnja zaista natjecati s tehnikama masovne proizvodnje koje se usavršavaju već više od jednog stoljeća?
Ustanovljene tehnike vjerojatno neće biti odbačene, ali već je sada jasno da će tvornice budućnosti imati 3D pisače koji će raditi zajedno s glodalicama, prešama, ljevaonicama i opremom za brizganje plastike u kalupe, te će na sebe preuzimati sve veći dio posla kojeg inače obavljaju ti strojevi.
Tvrtka "Morris Technologies", sa sjedištem u Cincinnatiju, bila je jedna od prvih tvrtki koja je mnogo ulagala u aditivnu proizvodnju za usluge inženjeringa i proizvodnje koje nudi drugim tvrtkama.
Njena je početna namjera bila brza izrada prototipova, ali do 2007. godine tvrtka je shvatila kako je "rođena nova industrija" i stoga je osnovala drugu tvrtku, "Rapid Quality Manufacturing", kako bi se usmjerila na aditivnu proizvodnju većih količina proizvodnih dijelova.
U tvrtki kažu da se većina komponenata malih i srednjih dimenzija može pretvoriti iz računalnog dizajna u metalne dijelove industrijske kvalitete unutar samo nekoliko sati ili dana, u odnosu na dane i tjedne koji bi bili potrebni korištenjem tradicionalnih procesa.
A pisači mogu ispisivati bez nadzora, 24 sata dnevno...
|
Form follows function
Lightness is critical in making aircraft.
A reduction of 1kg in the weight of an airliner will save around $3,000-worth of fuel a year and by the same token cut carbon-dioxide emissions.
Additive manufacturing could thus help build "greener" aircraft — especially if all the 1,000 or so titanium parts in an airliner can be printed.
Although the size of printable parts is limited for now by the size of 3D printers, many believe that bigger systems are possible, including one that could fit on the 35-metre-long gantry used to build composite airliner wings.
This would allow titanium components to be printed directly onto the structure of the wing.
Many believe that the enhanced performance of additively manufactured items will be the most important factor in driving the technology forward.
It certainly is for Mr Schmitt, whose interest lies in "original machines".
These are devices not constructed from a collection of prefabricated parts, but created in a form that flows from the intention of the design...
|
|
Forma slijedi funkciju
Kod izrade zrakoplova kritično svojstvo je da budu lagani.
Smanjenje težine zrakoplova za samo 1 kg uštedjet će gorivo u vrijednosti 3.000 dolara unutar godinu dana, te isto tako smanjiti i emisiju ugljičnog dioksida.
Aditivna proizvodnja bi tako mogla i pomoći u izgradnji "zelenijih" zrakoplova - pogotovo ako se svih približno 1000 dijelova zrakoplova može ispisati.
Iako je veličina ispisa dijelova zasad ograničena veličinom samih 3D pisača, mnogi vjeruju da su mogući i veći sustavi, uključujući i onaj koji bi mogao stati na 35 metara dugu dizalicu koja se koristi za izradu kompozitnih krila na zrakoplovima.
To bi omogućilo da komponente od titana budu ispisane izravno na strukturu krila.
Mnogi vjeruju kako će poboljšane performanse aditivno proizvedenih artikala biti najvažniji faktor koji će tjerati tehnologiju prema naprijed.
To je svakako slučaj za gospodina Schmitta, koji je zainteresiran za "izvorne strojeve".
To su uređaji koji nisu konstruirani od brojnih montažnih dijelova, već stvoreni u obliku koji potječe od same namjere dizajna...
|
Practical use
Some 3D systems allow the properties and internal structure of the material being printed to be varied.
This year, for instance, "Within Technologies" expects to begin offering titanium medical implants with features that resemble bone.
The company's femur implant is dense where stiffness and strength is required, but it also has strong lattice structures which would encourage the growth of bone onto the implant.
Such implants are more likely to stay put than conventional ones.
Working at such a fine level of internal detail allows the stiffness and flexibility of an object to be determined at any point, says Siavash Mahdavi, the chief executive of "Within Technologies".
She is working on other lattice structures, including aerodynamic body parts for racing cars and special insoles for a firm that hopes to make the world's most comfortable stiletto-heeled shoes.
"Digital Forming", a related company (where Dr Mahdavi is chief technology officer), uses 3D design software to help consumers customise mass-produced products.
For example, it is offering a service to mobile-phone companies in which subscribers can go online to change the shape, colour and other features of the case of their new phone.
The software keeps the user within the bounds of the achievable...
|
|
Primjena u praksi
Neki 3D sustavi omogućuju varijacije u svojstvima i unutarnjoj strukturi ispisanog materijala.
Ove godine, na primjer, tvrtka "Within Technologies" očekuje kako će početi nuditi medicinske implantate od titana uz značajke koje nalikuju kostima.
Tvrtkin implantat bedrene kosti je gust na mjestima gdje su potrebni krutost i čvrstoća, ali također ima i jake rešetkaste strukture za poticanje rasta kosti na implantat.
Takvi će implantati vjerojatnije ostati na mjestu u usporedbi s konvencionalnim.
Rad na toliko finoj razini unutarnjih detalja omogućuje da se u bilo kojem trenutku odrede čvrstoća i fleksibilnost objekta, kaže Siavash Mahdavi, glavna izvršna direktorica tvrtke "Within Technologies".
Ona radi i na drugim rešetkastim strukturama, uključujući aerodinamične dijelove šasije za trkaće automobile i posebne uloške za tvrtku koja se nada da će proizvesti najudobnije cipele s visokom petom na svijetu.
"Digital Forming", povezana tvrtka (gdje je dr. Mahdavi tehnološka direktorica), koristi softver za 3D dizajn kako bi pomogla potrošačima da prilagode proizvode koji se masovno proizvode.
Na primjer, nudi uslugu proizvođačima mobilnih telefona pomoću koje pretplatnici mogu otići na internet i odabrati oblik, boju i ostala svojstva kućišta svojeg novog telefona.
Softver zadržava korisnika unutar ostvarivih granica...
|
Digital production plant
Will Sillar of Legerwood, a British firm of consultants, expects to see the emergence of what he calls the "digital production plant": firms will no longer need so much capital tied up in tooling costs, work-in-progress and raw materials, he says.
Moreover, the time to take a digital design from concept to production will drop, he believes, by as much as 50-80%.
The ability to overcome production constraints and make new things will combine with improvements to the technology and greater mechanisation to make 3D printing more mainstream.
Some in the industry believe that the effect of 3D printing on manufacturing will be analogous to that of the inkjet printer on document printing.
The written word became the printed word with the invention of printing by Johannes Gutenberg in the 15th century.
Printing presses became like mass-production machines, highly efficient at printing lots of copies of the same thing but not individual documents.
The inkjet printer made that a lot easier, cheaper and more personal.
Inkjet devices now perform a multitude of printing roles, from books on demand to labels and photographs, even though traditional presses are still better for large runs of books, newspapers and so on.
How would this translate to manufacturing?
Most obviously, it changes the economics of making customised components...
|
|
Digitalni proizvodni pogon
Will Sillar iz Legerwooda, britanske konzultantske tvrtke, očekuje kako ćemo vidjeti nastanak onoga što on naziva "digitalnim proizvodnim pogonom": tvrtke više neće trebati toliku količinu kapitala zbog troškova alata, rada u tijeku i sirovina, kaže on.
Osim toga, potrebno vrijeme da se digitalni dizajn provede od koncepta do proizvodnje će pasti, vjeruje on, za čak 50-80%.
Sposobnost prevladavanja ograničenja proizvodnje i izrade novih stvari će se kombinirati s poboljšanjima u tehnologiji i većim stupnjem mehanizacije kako bi 3D ispis postao široko rasprostranjen.
Neki u industriji smatraju da će učinak 3D ispisa na proizvodnju biti analogan onome inkjet pisača na ispis dokumenata.
Pisana riječ postala je tiskana riječ izumom tiska od strane Johannesa Gutenberga u 15. stoljeću.
Tiskare su postale poput strojeva za masovnu proizvodnju, visoko učinkovite u tiskanju većeg broja identičnih primjeraka, ali ne i pojedinačnih dokumenata.
Inkjet pisač ovo je učinio mnogo lakšim, jeftinijim i osobnijim.
Inkjet uređaji sada obavljaju mnoštvo uloga kod ispisa, od knjiga na zahtjev do naljepnica i fotografija, iako su tradicionalne tiskare i dalje bolje za velike serije knjiga, novina i tako dalje.
Kako bi se to moglo odraziti na proizvodnju?
Ono što je najviše očito, to mijenja ekonomiju izrade komponenti prilagođenih po želji...
|
Future applications
Whether or not they arrive in the home, 3D printers have many promising areas of potential future application.
They may, for example, in future be used to output spare parts for all manner of products, and which could not possibly be stocked as part of the inventory.
NASA has already tested a 3D printer on the International Space Station, and recently announced its requirement for a high resolution 3D printer to produce spacecraft parts during space missions.
The US Army has also experimented with a truck-mounted 3D printer capable of outputting spare tank and other vehicle components in the battlefield.
Another possible future application is in organ printing (also known as tissue printing).
This is where replacement parts for the human body may be printed via an inkjet style process with the nozzles outputting layers of living cells.
This is also an area of rapid development.
Japanese scientist Makoto Nakamura is working on modified inkjet printers that can output different types of cells.
He has also already successfully printed tubes similar to human blood vessels.
Epson, apparently, are even providing him with technical support!
A company called Organovo has already managed to output blood vessels and cardiac tissue via a printer that dispenses cells instead of ink...
|
|
Primjene u budućnosti
Dospjeli oni u kućanstva ili ne, 3D pisači imaju brojna perspektivna područja za potencijalnu primjenu u budućnosti.
U budućnosti se mogu, na primjer, koristiti za proizvodnju rezervnih dijelova za sve vrste proizvoda, a koje se nikako ne bi moglo uskladištiti kao dio inventara.
NASA je već testirala 3D pisač na Međunarodnoj svemirskoj postaji, te je nedavno objavila svoj zahtjev za 3D pisačem visoke rezolucije za proizvodnju dijelova letjelice za vrijeme svemirskih misija.
Američka vojska je također eksperimentirala s 3D pisačem montiranim na kamion koji može proizvoditi rezervne dijelove za tenkove i ostala vozila na bojištu.
Druga moguća primjena u budućnosti je ispisivanje organa (također poznata i kao ispisivanje tkiva).
Zamjenski dijelovi za ljudsko tijelo mogli bi se ispisati procesom sličnim inkjet ispisu, gdje bi mlaznice ispisivale slojeve živih stanica.
Ovo je također područje koje se brzo razvija.
Japanski znanstvenik Makoto Nakamura radi na modificiranim inkjet pisačima koji mogu ispisati različite vrste stanica.
Već je uspješno ispisao cijevi nalik na ljudske krvne žile.
Čak mu, navodno, Epson pruža tehničku podršku!
Tvrtka po imenu Organovo je već uspjela ispisati krvne žile i srčano tkivo uz pomoć pisača koji raspršuje stanice umjesto tinte...
|
A customised future
Printing in 3D is not the preserve of the West.
Chinese companies are adopting the technology too.
Yet you might infer that some manufacturing will return to the West from cheap centres of production in China and elsewhere.
The threat to the logistics firm's business is clear: why would a company airfreight an urgently needed spare part from abroad when it could print one where it is required?
Perhaps the most exciting aspect of additive manufacturing is that it lowers the cost of entry into the business of making things.
Instead of finding the money to set up a factory or asking a mass-producer at home (or in another country) to make something for you, 3D printers will offer a cheaper, less risky route to the market.
An entrepreneur could run off one or two samples with a 3D printer to see if his idea works.
He could make a few more to see if they sell, and take in design changes that buyers ask for.
If things go really well, he could scale up—with conventional mass production or an enormous 3D print run.
This suggests that success in manufacturing will depend less on scale and more on the quality of ideas.
Brilliance alone, though, will not be enough...
|
|
Prilagođena budućnost
Ispis u tri dimenzije nije rezerviran samo za zapadne zemlje.
I kineske tvrtke također usvajaju tehnologiju.
Ipak, mogli biste zaključiti da će se jedan dio proizvodnje vratiti u zapadne zemlje iz centara jeftine proizvodnje u Kini i drugdje.
Opasnost za poslovanje tvrtki koje se bave logistikom je jasna: zašto bi tvrtka zrakoplovom slala hitno potreban rezervni dio iz inozemstva kada ga može ispisati tamo gdje je on potreban?
Možda najuzbudljiviji aspekt aditivne proizvodnje je da ona smanjuje trošak ulaska u posao izrađivanja predmeta.
Umjesto pronalaženja novca za postavljanje tvornice ili traženja proizvođača na veliko u vlastitoj zemlji (ili u nekoj drugoj zemlji) da za vas izradi nešto, 3D pisači će ponuditi jeftiniji i manje rizičan put do tržišta.
Poduzetnik bi mogao za probu proizvesti jedan ili dva uzorka pomoću 3D pisača kako bi vidio da li njegova ideja funkcionira.
Mogao bi ih napraviti još nekoliko kako bi vidio da li se prodaju, te uzeti u obzir promjene dizajna koje traže kupci.
Ako stvari idu jako dobro, može se prebaciti i na konvencionalnu masovnu proizvodnju ili ogromnu seriju 3D ispisivanja.
Ovo sugerira da će uspjeh u proizvodnji manje ovisiti o opsegu, a više o kvaliteti ideja.
No, briljantnost sama po sebi ipak neće biti dovoljna...
|
|
|
