Bude aditívna výroba (AV) predzvesťou transformácie výroby, ako ju poznáme? Aj keď sa tieto zmeny dejú relatívne pomaly, z dlhodobého hľadiska môže byť užitočné zvážiť úlohu jednotlivých štátov a vlád pri podpore nových priemyselných odvetví. Napätie v oblasti obchodu kvôli rôznym sankciám pretrváva, rovnako ako vývoj v oblasti kontroly vývozu – konkrétne pravidlá navrhnuté Úradom priemyselného a bezpečnostného úradu USA týkajúce sa aditívnych výrobných zariadení pre „energetické materiály“. Bude výsledkom týchto kontrol paralelný rozvoj regionálnych trhov pre AV?

Aj na štátnej úrovni hrá vládna politika dôležitú úlohu pri rozsiahlom zavádzaní technológií. Aj keď história odvetvia polovodičov nie je presnou analógiou, poskytuje zaujímavý pohľadov na prepojenie medzi základným výskumom a na to, ako sa technológie prijímajú. Zabehnuté technológie výrobného procesu pôsobia ako blokovací mechanizmus a sú často prekážkou, ktorú musia nové technológie prekonať.

Aké aplikácie sa vďaka rozšíreniu AV objavia a ako sa v dôsledku toho zmení život ľudí? Odborníci na 3D tlač, ktorých portál oslovil, považujú AV za životne dôležitú technológiu, ktorá stojí za zlepšenou zdravotnou starostlivosťou, dopravou a budúcnosťou, kde sa riešia environmentálne alebo ekologické problémy, napríklad zníženie spotreby paliva prostredníctvom odľahčených konštrukcií alebo zvýšenie energetickej účinnosti.

Spojenie „obehová ekonomika“ sa čoraz častejšie objavuje v rámci konferencií zameraných na 3D tlač a výstav po celom svete. Zo správy, ktorú zverejnila spoločnosť CGRi v januári 2020, vyplýva, že celosvetová spotreba zdrojov v súčasnosti presahuje 100 miliárd ton ročne. Umožní 3D tlač v nasledujúcom desaťročí zníženie spotreby materiálov? Je na obzore budúcnosť produktov prispôsobených na mieru individuálnym špecifikáciám? Podľa niektorých vedúcich pracovníkov v oblasti 3D tlače to tak je.

Aké sú faktory ovplyvňujúce predpovede týchto odborníkov na 3D tlač? Aplikácie zostanú základnou silou poháňajúcou priemysel. Rovnako veľkú, ak nie aj väčšiu váhu bude mať oblasť materiálov, ktoré môžu využiť návrhári, inžinieri a koneční používatelia 3D tlače. Prebiehajú aktivity v oblasti výskumu a vývoja materiálov, ale mnoho príležitostí zostáva stále nevyužitých.

S tým sú spojené zručnosti osôb pracujúcich s AV. Návrhy pre aditívnu výrobu znamenajú novú množinu zručností. Pracovný trh ešte nemá veľa skúseností s prijímaním ľudí na pozície 3D tlačiarov či pracovníkov AV, ale to, čo sa už začína zviditeľňovať, je skutočnosť, že univerzity v čoraz väčšej miere začínajú AV zavádzať do svojich učebných osnov.

Ďalším aktivátorom je zvyšovanie výpočtového výkonu. Pomocou bude aj zníženie nákladov na elektrickú energiu vyvolané prechodom na obnoviteľné zdroje a pokrok v jej skladovaní. Batérie sú podľa jednej z posledných publikovaných správ Svetového ekonomického fóra považované za „jadro aktivácie technológií“ štvrtej priemyselnej revolúcie.

Čoraz väčší rozmach 3D tlače umožňuje realizovať princípy distribuovanej alebo decentralizovanej výroby. Napriek tomu sú nespútaný technický optimizmus, v ktorom je „budúcnosť“ všeliekom, a nekontrolovaný skepticizmus extrémne stavy. Vykreslia opýtaní analytici a komentátori racionálnejšiu, chladnejšiu strednú cestu pre nasledujúce desaťročie? Poďme sa na to pozrieť.

A nakoniec, ale s o to väčším dôrazom treba povedať, že za každou technológiou sú ľudia. Ako dokazujú vedúci pracovníci firiem zaobe­rajúcich sa výrobou materiálov pre aditívnu výrobu v prieskume tohto článku, 3D tlač je globálnym odvetvím. Aby sa uvedené vízie mohli zrealizovať v nasledujúcom desaťročí, musí tento sektor naďalej priťahovať to najlepšie. Trio aditívnej výroby – stroje, materiály, softvér – môžu rozvíjať tí, ktorí majú rozmanitú škálu zručností, a preto bude úsilie o zahrnutie tohto odvetvia do širšieho kontextu prínosom pre všetkých.

V nasledujúcej časti vyberáme postrehy len niekoľkých z opýtaných odborníkov.

Marie Langer, generálna riaditeľka, EOS GmbH

Do konca roku 2020 sa očakáva množstvo riešení AV pre konkrétne aplikácie v digitálnej výrobe, ktoré sú, okrem iného, poháňané novými materiálmi a rozširujúcimi sa výrobnými kapacitami prostredníctvom komplexných riešení. Postupom času bude naše portfólio riešení digitálnej AV čoraz viac konkurovať konvenčnej výrobe.

Terry Wohlers, hlavný konzultant a prezident, Wohlers Associates, Inc.

Aplikácie budú hrať hlavnú úlohu pri riadení rastu v priemysle. Tieto aplikácie budú podporované startupmi a organizáciami všetkých veľkostí. Väčšinu startupov prevezmú väčšie spoločnosti alebo jednoducho zmiznú. Úspešné spoločnosti budú stavať na tom, čo je dnes zavedené vo viacerých odvetviach vrátane zdravotníctva, letectva a obrany. Podniky z oblasti energetiky a sieťových odvetví pomôžu rozvinutým priemyselným odvetviam postúpiť AV na úrovne, ktoré boli ešte donedávna nerealizovateľné. Samozrejmosťou sa stane zákazková výroba výrobkov pre bežných spotrebiteľov a spoločnosti. Niektoré spoločnosti dosiahnu výrazný pokrok pri prechode z fyzických zásob na digitálne a na výrobu na požiadanie. To platí najmä pre výrobu náhradných dielov. Mnoho ďalších odvetvových organizácií, napr. ASTM, ISO a ďalšie, sa bude snažiť urobiť AV ekonomicky životaschopnejšou. Objemy výrobkov podporia výrazný pokles cien materiálu. To spolu s dramaticky rýchlejšími strojmi pre AV a automatizáciou následného spracovania zmení typ a objem výrobkov, ktoré sa budú vyrábať pomocou AV.

Arno Held, hlavný riaditeľ spoločnosti Venture, AM Ventures

Do konca tohto desaťročia AV nielen dozrie na technológiu, ktorá sa integruje do existujúcich pracovných postupov vo výrobe, ale budeme svedkami technológie, ktorá spôsobí prevrat v spôsobe, akým vyvíjame, vytvárame a vyrábame tovar. Vyšší výpočtový výkon, nižšie náklady na energiu a dostupnosť cieleného technického vzdelania povedú k výraznému zvýšeniu produktivity strojov, širšiemu sortimentu materiálov, zlepšenej recyklovateľnosti a oveľa vyššej úrovni kvality. Som presvedčený, že do roku 2030 budú výrobky navrhnuté a vyrobené na základe aditívnych princípov dôvodom, prečo sa zranenia budú hojiť rýchlejšie a pri nižších nákladoch, prečo budú autá jazdiť na väčšie vzdialenosti, batérie vydržia dlhšie a lietadlá budú lietať s oveľa menším množstvom emisií.

Naresh Shanker, technický riaditeľ, Xerox

V priebehu nasledujúceho desaťročia bude 3D tlač plne integrovaná do tradičnej výroby – AV bude hlavným prvkom väčšiny montážnych liniek. Rýchlejšia a odolnejšia 3D tlač, ktorá vytvára konzistentný a kvalitný výstup, bude poháňať veľkosériovú výrobu aj tradičné techniky, ako je odlievanie a vstrekovanie. No poďme v tejto úvahe ešte ďalej. Ide o viac než len o výrobu: 3D tlač bude jadrom našej okamžitej, vysoko prispôsobenej ekonomiky, zmení spôsob, akým pristupujeme k návrhu, zásobám, logistike, a rovnako prinesie významné ekonomické a environmentálne výhody.

Vyomesh Joshi, prezident a CEO, 3D Systems

Teší ma, čo je už v súčasnosti možné vďaka 3D tlači, a som nadšený z toho, čo bude možné do konca tohto desaťročia. Keď preskočíme rok 2029, trh už bude kompletne pripravený na AV. Fungovanie spôsobom „od návrhu k výrobe“, ktorý AV umožňuje, sa stane všadeprítomným vo všetkých segmentoch. 3D tlač ako podporná technológia sa dnes vyučuje už aj na školách, ale stále je to v malom rozsahu. Do konca desaťročia bude mať k týmto transformačným technológiám prístup každý žiak základnej školy. Hlavné prednosti AV – vytváranie vlastných, aj zložitých súčiastok a zrýchlené cykly vývoja produktov – sa stanú životným štýlom a nielen „možnosťou“ dostupnou vďaka „novej“ technológii. Do konca tohto desaťročia bude AV transformovať dodávateľské reťazce tak, aby boli produkty na zákazku dostupné okamžite po objednaní prostredníctvom lokálnej tlače a tlače na vyžiadanie.

V priebehu nadchádzajúceho desaťročia bude veda o materiáloch hnacou silou pri raste aplikácií, kde sa uplatní AV. Som presvedčený, že tempo materiálových inovácií sa zrýchli a kým sa rok 2020 skončí, uvidíme množstvo nových materiálov vrátane tvrdých, vysokoteplotných, biokompatibilných a vysokovýkonných leteckých materiálov, bionáplní, keramiky a kompozitných materiálov. Výrobcovia budú s postupným dozrievaním trhu aj naďalej tlačiť výrobcov OEM do využívania nových materiálov s cieľom riešenia nových aplikácií, ktoré sa dovtedy považovali za nemožné.

To, čo ma na nasledujúcom desaťročí najviac teší, je potenciál technológií AV zmeniť definíciu zdravotnej starostlivosti špecifickej pre pacienta prostredníctvom bioprintingu. Nepôjde len o vyššiu kvalitu života pacientov, realitou sa stane záchrana životov pomocou bioprintingu. Prielomová rýchlosť spracovania materiálu, veľkosť a rozlíšenie otvoria nové príležitosti pre regeneratívnu medicínu vrátane aplikácií na regeneráciu tkanív a tvorbu orgánov.

Bart Van der Schueren, CTO, Materialize

V nasledujúcom desaťročí zistíme, že 3D tlač sa stáva neoddeliteľnou súčasťou nášho štandardného výrobného procesu, a to do tej miery, že sa bude akceptovať rovnako ako CNC obrábanie, odlievanie kovov alebo dokonca vstrekovanie. Voľba medzi 3D tlačou a konvenčnou výrobou sa bude vzťahovať na viac krokov výrobného procesu – prototypy produktov sa budú vyrábať cez AV, zatiaľ čo viackusové série produktov sa budú vyrábať konvenčne a výrobky sa po uvedení na trh znova vytlačia. To bude poháňané výrazným zvýšením výkonu strojov, automatizovaním pracovných postupov a vývojom výrobkov, ktorý je prirodzene zvládnuteľný 3D tlačou. Zároveň sa dramaticky zvýši kvalita výtlačkov a ich výroba sa stane opakovateľnou na viacerých strojoch. Prísľuby tlače z viacerých materiálov a integrácia elektroniky umožnia vývoj úplne nových kategórií výrobkov s vysokou pridanou hodnotou vrátane pokročilých a hromadne prispôsobiteľných nositeľných materiálov.

Jeng-Ywan Jeng, profesor, riaditeľ výskumného centra vysokorýchlostnej 3D tlače NTUST

Spočiatku sa AV používala iba na vytváranie prototypových modelov. Existujú obmedzenia, ktoré robia AV stále len podporou vo výrobe. Aj keď môžu byť kvalita a presnosť v porovnaní napr. s obrábaním oveľa vyššie, náklady a čakacie lehoty sú tiež vysoké. Z týchto dôvodov sa AV nedokázala vo väčšine priemyslu vo veľkej miere presadiť. Dlhoročným vývojom sa AV stane čoraz dôležitejšia a vyspelejšia ako výroba využívajúca klasické postupy. Nebude už len podpornou metódou, ako to bolo doteraz.

Jos Burger, CEO, Ultimaker

Je pravdepodobné, že do konca 2020 bude mať viac spoločností digitálny sklad. Spoločnosti pochopili, že 3D tlač má nielen potenciál na odomknutie nových aplikácií, ale odblokuje aj úplne nové obchodné príležitosti. Tradičné objednávanie náhradných dielov vyžadovalo dlhé dodacie lehoty a veľké náklady na dodanie. Vďaka 3D tlači môžu spoločnosti vyrábať diely na požiadanie prispôsobené podľa priania zákazníkov a okamžite reagovať na potreby.

Charles Han, CEO, INTAMSYS

V priebehu nasledujúcich 10 rokov bude celý priemysel 3D tlače od hardvéru a softvéru až po materiály úplne pripravený na reálnu výrobu. Technológia 3D tlače sa stane veľmi populárnym výrobným procesom a objaví sa veľké množstvo inteligentných tovární na 3D tlač. Zmeny v infraštruktúre prinesú mnohým odvetviam výber 3D tlače ako primárneho výrobného procesu a súčasne vývoj technológie postupne zmení zmýšľanie ľudí. V porovnaní s tradičným výrobným procesom sa zlepší účinnosť výroby a náklady na konečný produkt sa vďaka AV drasticky znížia.

Zdroj: Petch, M.: 100 3D printing experts predict the future of 3D printing in 2030. [online]. Publikované 23. 1. 2020. Dostupné na: https://3dprintingindustry.com/news/100-3d-printing-experts-predict-the-future-of-3d-printing-in-2030-167623/.