Được ca ngợi bởi một số nhà quan sát như "một cuộc cách mạng công nghiệp cho thời đại kỹ thuật số", sản xuất nhanh đã thay đổi bộ mặt của ngành công nghiệp sản xuất trong một thời gian. Nhiều người tin rằng công nghệ in 3D là dân chủ hóa thiết kế và sản xuất, làm cho nó dễ tiếp cận hơn và ít phụ thuộc vào các nền kinh tế có quy mô. Các phương pháp sản xuất truyền thống thường đi kèm với chi phí dụng cụ nghiêm ngặt có nghĩa là các công ty và cá nhân nhỏ hơn thường được định giá ra khỏi thị trường khi nói đến phát triển sản phẩm. In 3D đã được ca ngợi như là một thay đổi trò chơi mặc dù và đã cho phép các doanh nghiệp để làm cho tiến bộ sản xuất mà trước đây không thể tưởng tượng.

Ở Freshome chúng tôi bị hấp dẫn bởi quá trình in 3D và chúng tôi muốn tìm hiểu thêm về công nghệ đột phá này đang cách mạng hóa ngành công nghiệp sản xuất. May mắn là một chuyên gia trong lĩnh vực này đã có mặt để trả lời một số câu hỏi của chúng tôi. Tiến sĩ Phil Reeves là giám đốc điều hành và tư vấn nguyên tắc tại Econolyst Ltd, một công ty nghiên cứu và tư vấn in ấn (AM) & 3D tại Anh làm việc với nhiều khách hàng trên khắp châu Âu, Bắc Mỹ, Trung Đông, Viễn Đông & Châu phi. Tiến sĩ Reeves tư vấn cho các nhà cung cấp hệ thống sản xuất phụ gia về chiến lược kinh doanh và công nghệ trong tương lai, và người dùng công nghệ về lợi ích kinh doanh của việc áp dụng AM.

Chính xác thì in 3D là gì?

In 3D là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả một loạt các công nghệ mới nổi tạo ra sản phẩm hữu hình từ dữ liệu máy tính 3 chiều. Công nghệ này thường được gọi trong ngành công nghiệp là “Sản xuất phụ gia”, khi phương pháp tiếp cận hoạt động bằng cách liên kết các lớp vật liệu 2 chiều với nhau, từng lớp một, cho đến khi phần 3D hoàn tất.

In 3D đã tồn tại được hơn 20 năm rồi, tiến trình nào đã được thực hiện trong thời gian đó?

Các máy in 3D đầu tiên chỉ được sử dụng để tạo ra các mô hình Prototyping nhanh chóng (RP) được sử dụng trong quá trình phát triển sản phẩm. Những mô hình RP ban đầu này có sức mạnh rất hạn chế và thường bị biến dạng hoặc thoái hóa trong vòng vài tuần hoặc thậm chí cả ngày sản xuất. Nhưng với điều kiện chúng chỉ được sử dụng để đánh giá hình dạng hoặc hình dạng của sản phẩm, điều đó đã được chấp nhận vào thời điểm đó.

Khi công nghệ đã trưởng thành, do đó, phạm vi vật liệu có sẵn cho chúng tôi đã tăng lên, và với điều này đã đến những cải tiến về tính chất cơ học và tuổi thọ. Bây giờ chúng tôi có thể sản xuất các bộ phận bằng kim loại như titan hoặc vàng, polyme như ABS, Nylon và polycarbonate hoặc gốm như nhôm hoặc zirconi.

Song song, các công nghệ ngày càng trở nên lớn hơn và nhanh hơn, làm cho chúng hiệu quả hơn và kinh tế hơn về sản lượng. Nó là sự kết hợp giữa tăng năng suất với sự phù hợp của vật liệu tăng lên, đưa công nghệ vào các ứng dụng sản xuất dòng chính trong các lĩnh vực như cấy ghép chỉnh hình, mũ nha khoa, máy trợ thính, vỏ điện thoại di động, bao tay chân giả và sản phẩm nội thất gia đình.

Công nghệ in 3D đang được sử dụng như thế nào trong ngành nội thất?

Thật thú vị, nội thất nhà là một trong những ứng dụng đầu tiên mà 3D Printing thực sự được sử dụng để sản xuất sản phẩm, chứ không phải chỉ đơn giản là nguyên mẫu. Khoảng năm thiên niên kỷ một số nhà thiết kế sáng tạo trẻ đã tiếp xúc với công nghệ RP tại trường đại học, bắt đầu thành lập doanh nghiệp bán các sản phẩm nội thất 3D, từ phụ kiện đèn và bát trái cây đến đồ nội thất và nghệ thuật.

Có lẽ ảnh hưởng nhất là Janne Kyttanen tại Freedom of Creation. Janne hiểu sức mạnh của việc in ấn 3D trong điều khoản của một doanh nghiệp enabler. Ông đã có thể thành lập một công ty bán các sản phẩm hình học phức tạp mà trước đây không thể tưởng tượng được, mà không cần bất kỳ khoản đầu tư vốn lên phía trước nào trong công cụ. Thông qua internet, ông đã có thể bán sản phẩm gần như trước khi chúng được sản xuất, nhận được các lô nhỏ được sản xuất theo yêu cầu của các công ty bên thứ ba đã đầu tư vào công nghệ in 3D để phục vụ cho ngành công nghiệp RP.

Các công ty khác như Materialize MGX sớm bắt đầu tập hợp các sản phẩm nội thất 3D in từ nhiều nhà thiết kế và tiếp thị chúng thông qua các nhà bán lẻ nội thất truyền thống hơn. Các nhà thiết kế sản phẩm in 3D khác như Lionel Dean tại Future Factories đã hợp tác với các nhà sản xuất nội thất hiện tại như chiếu sáng Kundalini ở Ý, sử dụng kênh của họ để đưa sản phẩm in 3D ra thị trường.

Và làm thế nào là nó được sử dụng bởi các kiến ​​trúc sư?

Hiện tại, in 3D vẫn là một công cụ tạo mẫu nhanh cho các kiến ​​trúc sư. Vì ngày càng nhiều kiến ​​trúc sư đã chuyển từ phần mềm Thiết kế Hỗ trợ Máy tính 2D (CAD) sang phần mềm CAD 3D, họ đã có thể khai thác liên kết giữa 3D CAD và in 3D. Các kiến ​​trúc sư hiện đang thường xuyên sản xuất các mô hình, nội thất, kế hoạch trang web 3D và thậm chí toàn bộ các kế hoạch tổng thể cho việc tái phát triển, có thể thực hiện bằng cách liên kết in 3D với quét topo và dữ liệu vệ tinh. Thậm chí có thể trích xuất dữ liệu trên một khu vực địa lý cụ thể từ Google Earth và in 3D này như một sự trợ giúp để lập kế hoạch tổng thể.

Chúng ta đang thấy một số công ty phát triển công nghệ 3D đặc biệt cho ngành xây dựng, chẳng hạn như D-Shape.D-hình dạng đã phát triển một hệ thống in ấn 3D quy mô lớn sử dụng bột đá cẩm thạch khai hoang hoặc cát, được củng cố bằng cách phun một chất kết dính vào vật liệu. D-Shape hiện đang sản xuất các sản phẩm kiến ​​trúc tương đối lớn (khoảng 5 triệu cao) như gazebos, kiốt, ghế công viên và đồ nội thất. Các nhóm nghiên cứu khác đang xem xét quy mô 3D in ấn thêm cho việc sản xuất toàn bộ các tòa nhà, nhưng tôi nghĩ rằng điều này có thể là một hoặc hai thập kỷ xa thực tế, nếu có.

Xu hướng thị trường và kỳ vọng của người tiêu dùng thúc đẩy in ấn ở mức độ nào?

Chắc chắn có rất nhiều sự quan tâm và thổi phồng xung quanh 3DP vào lúc này. Một mặt là một điều tốt. Tuy nhiên, mặt khác, chúng ta phải cẩn thận không để oversell các khả năng của công nghệ. Công nghệ này đã đáp ứng rất tốt một số xu hướng thị trường, chẳng hạn như thị trường cho các vỏ điện thoại di động phong cách và cá nhân hơn. Công nghệ này cũng đã đáp ứng sự phát triển của trò chơi trên máy tính trực tuyến và mạng xã hội, cho phép các nhân vật và avatar trò chơi trực tuyến được nhận ra thành các sản phẩm hữu hình, nhưng được cá nhân hóa.

Tuy nhiên, vẫn còn những hạn chế về mặt quy trình kinh tế và khả năng vật chất. Có một kỳ vọng rằng một ngày in 3D sẽ có thể in gần như bất cứ điều gì, ngay cả trong nhà, từ nồi và chảo, để phá vỡ các bộ phận của máy giặt, vòi hoa sen hoặc điều khiển từ xa TV. Thực tế là, chúng ta là những năm xa các hệ thống như vậy. Nhưng chúng tôi đã có các hệ thống tương đối cơ bản nhằm vào thị trường tiêu dùng phù hợp với việc sản xuất đồ chơi, trò chơi và curios cơ bản.

Hiệu ứng in 3D có trong quá trình thiết kế và sản xuất là gì?

Một trong những khía cạnh quan trọng nhất của in 3D là khả năng sản xuất hình học phức tạp với ít nếu không có hình phạt chi phí. Trong thực tế, in 3D thường được sử dụng để làm cho sản phẩm mà không thể sản xuất bằng cách sử dụng các quy trình truyền thống như ép phun nhựa. Các nhà thiết kế đang khai thác tính linh hoạt hình học này bằng cách cho phép mức độ khác biệt lớn hơn và lớn hơn của sản phẩm. Cuối cùng, không có sản phẩm 3DP nào cần phải giống nhau.

Sản xuất hàng loạt đơn vị này cũng là một trình điều khiển hấp dẫn cho cộng đồng sản xuất. Trong quá khứ kinh tế sản xuất luôn dựa trên sản xuất đủ các thành phần để trang trải các chi phí của tài sản cố định, chẳng hạn như các công cụ khuôn. Nhưng một khi bạn lấy đi sự cần thiết cho các công cụ khuôn mẫu, mô hình kinh tế thay đổi đáng kể.

Quá trình in 3D trình bày một số lợi ích thực sự khi chuỗi cung ứng có liên quan. Bạn có thể giải thích những lợi ích này không?

In 3D không chỉ là công nghệ đột phá được sử dụng để thay thế đúc, đúc hoặc gia công, nó còn là công nghệ cho phép các công ty suy nghĩ khác nhau về chuỗi cung ứng của họ, và quan trọng hơn là chuỗi giá trị và tương tác với khách hàng trong doanh nghiệp của họ. Có sáu lợi ích chính trong chuỗi giá trị này là kết quả của việc thực hiện in 3D.

• Sản xuất kỹ thuật số và công cụ ít hơn - cho phép tăng mức độ chênh lệch sản phẩm và sản xuất hàng loạt kinh tế nhỏ hơn để hỗ trợ các xu hướng địa lý, nhân khẩu học hoặc xã hội cụ thể
• Khai thác tự do thiết kế - cho phép sản xuất các sản phẩm với mức độ phức tạp hình học ngày càng tăng, với ít nếu không có hình phạt chi phí
• Cho phép cá nhân hóa sản phẩm - ghép nối sản xuất với khối lượng thấp theo kích cỡ hàng loạt của một hình dạng phức tạp để nhận ra các sản phẩm riêng lẻ
• Cung cấp trải nghiệm mới về bán lẻ - thu hút người tiêu dùng trong trải nghiệm thiết kế sản phẩm thông qua truy cập trực tuyến hoặc tại cửa hàng với các công cụ phần mềm trực quan hoặc quét 3D
• Giải quyết các thị trường mới nổi - cá nhân hóa sản phẩm khớp nối với khả năng tiếp cận bán lẻ cho dân số già hóa và thay đổi
• Làm xanh chuỗi cung ứng - giảm thiểu nắm giữ cổ phiếu, giảm thiểu chất thải bao bì, giảm hậu cần và giảm CO2 sản xuất

Trong thực tế, in 3D hoàn toàn có thể định hướng lại chuỗi cung ứng, vì nó đặt người tiêu dùng ở cả mặt sau và mặt trước của dây chuyền. Người tiêu dùng có thể tham gia vào thiết kế sản phẩm ban đầu hoặc họ có thể đặt hàng theo yêu cầu, với các sản phẩm được thực hiện sau khi trao đổi thanh toán. In 3D có thể cho phép cả chuỗi cung ứng đáp ứng nhanh, nhưng cũng là một chuỗi gọn gàng - chúng tôi gọi đó là sản xuất dễ dàng.

Những hạn chế về vật liệu của in ấn 3D là gì và những tiến bộ nào đang được thực hiện để khắc phục những hạn chế này?

Như chúng ta đã nói, chúng ta vẫn có những hạn chế về vật chất. Một số là vật lý, một số là kinh tế, một số là thẩm mỹ và một số là môi trường. Các quy trình in 3D vẫn đang đấu tranh để đạt được các tính chất cơ học của nhựa đúc hoặc các bộ phận kim loại được gia công từ chất rắn. Nhưng có rất nhiều công việc đang diễn ra trong các phòng thí nghiệm và các trường đại học trên toàn thế giới để mở rộng phạm vi vật liệu và cải thiện những gì chúng tôi đã có.

Chúng tôi cũng đang thấy nhiều công ty tham gia chuỗi cung ứng vật liệu, điều này làm giảm chi phí nguyên liệu thô, điều này ảnh hưởng đến kinh tế của các bộ phận cuối cùng được sản xuất. Chúng tôi cũng thấy rõ độ sắc nét và độ trong suốt, cải thiện tính thẩm mỹ của các bộ phận, cùng với các vật liệu bền vững hơn như các polyme xanh như Nylon 11 và PLA có nguồn gốc từ thực vật hơn là dầu. Chúng tôi vẫn còn một chặng đường dài để đi, nhưng chúng tôi đang di chuyển nhanh và di chuyển đúng hướng.

Những trở ngại chính cho việc in ấn 3D trở thành một công nghệ chủ đạo là gì?

Như chúng tôi đã nói các tài liệu là một vấn đề, nhưng điều này có thể được giảm nhẹ để một số mở rộng thông qua thiết kế sản phẩm.Kinh tế cũng là một vấn đề, vì sản xuất máy in 3D và vật liệu tương đối đắt tiền và tương đối chậm, khiến cho các bộ phận mà chúng sản xuất xuất hiện đắt hơn những sản phẩm được sản xuất bằng kỹ thuật sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, khi giá nguyên vật liệu giảm và năng suất tăng, vì vậy kinh tế của in 3D trở nên chấp nhận được hơn.

Giới hạn chính khác là kiến ​​thức. Nhiều công ty đơn giản không hiểu cách sử dụng in 3D hoặc vị trí đặt nó trong chuỗi giá trị của họ. Chuỗi cung ứng sản xuất hiện tại của họ cảm thấy dễ bị tổn thương, các nhà thiết kế sản phẩm của họ không hiểu rõ cách khai thác các lợi ích hình học và các chức năng tiếp thị của họ đấu tranh để hiểu cách tích hợp in 3D vào chuỗi giá trị của khách hàng. Tôi đoán đó là nơi chúng tôi tham gia tư vấn giúp các công ty hiểu những vấn đề này, đánh giá các công nghệ, phát triển trường hợp kinh doanh và triển khai vào luồng giá trị.

Với sự ra đời của máy in 3D xách tay chi phí thấp đã có nói chuyện rằng chúng tôi sẽ sớm có những trong nhà của chúng tôi. Kịch bản này có khả năng như thế nào?

Tôi có hai máy in 3D trong nhà và con tôi yêu chúng. Nhưng sau đó một lần nữa, một người đảm nhiệm có thể có quan tài kỳ lạ của hai trong nhà để xe. Nghiêm túc, lãi suất cho việc in ấn 3D tại nhà đã trở nên phi thường trong vài năm gần đây, cũng như sự phát triển của các công ty làm cho máy móc phục vụ thị trường. Thời gian qua chúng tôi tính rằng chúng tôi đã tìm thấy hơn 40 công ty trên khắp thế giới làm cho máy in tiêu dùng, gia đình, cấp thấp. Hầu hết đều dựa trên cùng một thiết kế mã nguồn mở đùn polymer nóng chảy qua một vòi phun, nhưng một số đang sử dụng các phương pháp tiếp cận khác. Năm ngoái, khoảng 15.000 máy in gia đình đã được bán. Chúng tôi hy vọng con số này sẽ gần 60.000 trong năm nay (có thể nhiều hơn). Vì vậy, không phải mọi nhà - chỉ được nêu ra.

Hiện tại, hầu hết các máy gia đình đang được sử dụng bởi những người quan tâm đến công nghệ hoặc quan tâm đến thiết kế sản phẩm. Chúng tôi thấy ngày càng nhiều người mua sau đó để hỗ trợ sở thích của họ, cho dù đó là làm cho các bộ phận máy bay điều khiển từ xa hoặc thậm chí làm mồi câu cá tùy chỉnh. Chúng rất tuyệt vời từ góc nhìn giáo dục - lấy một máy in 3D, một số màu thực phẩm cochineal, giấm và bicarbonate soda và bạn có dự án bài tập về nhà núi lửa "hạng nhất" tốt nhất từ ​​trước tới giờ.

Bạn sẽ đưa ra lời khuyên nào cho các doanh nhân đang tìm cách khám phá việc in ấn 3D như một đầu tư kinh doanh tiềm năng?

Bạn cần phải biết thị trường của bạn, biết khách hàng của bạn và biết kỹ năng của bạn. Có nhiều cơ hội trong chuỗi cung ứng từ việc thiết kế sản phẩm in 3D, bán lẻ trực tuyến hoặc trên đường cao, phát triển giao diện phần mềm để cho phép người khác tham gia vào quá trình thiết kế, xây dựng tài liệu mới hoặc cho những người có túi sâu hơn, thiết lập năng lực sản xuất . Đối với các công ty, điều quan trọng là hiểu được trải nghiệm của khách hàng và giá trị của công nghệ. Đối với một số công ty In 3D là một người tạo ra sự im lặng - làm cho cuộc sống của các công ty trở nên dễ dàng hơn. Đối với những người khác, in 3D là 'móc', lý do sản phẩm tồn tại, sự khác biệt. Khi các công ty hiểu cách in 3D có thể tăng thêm giá trị, thì họ cần phải hiểu cách sử dụng nó và thời điểm sử dụng nó, nhưng đó là một câu chuyện khác.

Freshome xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Phil Reeves đã hướng dẫn chuyên gia của mình về thế giới in 3D. Tất cả các hình ảnh đặc trưng trong bài viết này được cung cấp bởi Freedom of Creation