Egyre több cég digitalizálódik és értékeli át gyártótechnológiáit. Ha korábban nem is, most már biztosan figyelembe veszik a 3D nyomtatás lehetőségeit. De mik a kilátások a jövőre nézve, merre alakulhat tovább a technológia?
A Siemens előrejelzése szerint 2022-re a 3D nyomtatás 50 százalékkal olcsóbb, és 400 százalékkal gyorsabb lesz, mint ma. Míg jelenleg csak a gyártók 29 százaléka használja alkatrész-készítésre, 2023-ban ez a szám már elérheti a 93 százalékot is, miközben az erre a célra szánt kiadások megduplázódhatnak. Merre futhat majd ki ez a hihetetlen fejlődés a közeljövőben?
Gyártóüzemek az otthonokban
A vállalatok a befektetésekkel főként új alkatrészek, termékek tervezését és előállítását, valamint a kívánság szerinti (on-demand) gyártást igyekeznek ösztönözni. Hosszabb távon pedig a rövidebb gyártófolyamat eredményeként hamarabb tudják majd piacra juttatni új árucikkeiket. Hetek helyett órák alatt kész lehet a prototípus, és csak azokból válik megvalósuló termék, amelyek szükségessége igazolást nyert ezen prototípusok által. Ennek következtében sokkal kevesebb tárgyat kell majd tárolni, kisebb készletekre lesz szükség, csökkennek a raktárköltségek, stb.
Ez a vállalatok digitális stratégiáját is megváltoztatja majd: központi megoldás helyetti elosztott gyártással, a vásárlókhoz közelebb állíthatják elő a végterméket. Ezzel a fizikai ellátási lánc közvetlenebb kapcsolatba kerül a digitális világgal. Átláthatóbban, hatékonyabban funkcionál, és az együttműködés kitüntetett szerephez jut benne.
A „közelség”, a rendelkezésre állás a 3DP egyik óriási előnye. Képzeljük el a helyzetet, hogy eltörik egy alkatrész a mosógépünkben, ami ennek következtében leáll. A világhálón egyszerűen csak megkeressük a modellt, majd a legközelebbi szolgáltatónál kinyomtatjuk, sőt akár magunk is előállíthatjuk.
A technológia fejlődésével idővel akár több anyagot, köztük grafént is használhatunk; a printelő gépekkel pedig házilag is készíthetünk olyan termékeket, amiket aztán értékesíthetünk. Otthoni 3D nyomtatógyárak alakulhatnak ki, noha ezek nem feltétlenül lesznek általánosak. A 3DP szükségszerűen megváltoztatja majd a gyártás fogalmát, magát a folyamatot pedig lokálissá teszi.
Az ellátási lánc nélkülözhetetlen átalakítása komoly erőfeszítéseket igényel. Valamilyen formában a cégek 90 százaléka már belekezdett a procedúrába, azonban csak 23 százalékuk dolgozott ki a vállalat egészét átfogó stratégiát jelenleg.
A 3D nyomtatás természetesen a szellemi tulajdonjogok kérdését sem hagyja érintetlenül. A filmek, tévéműsorok és zenék „kalózkodása” a 2000-es évek elején futott csúcsra, a 3D modellek esetében ugyenez megismétlődhet pár éven belül. Egy biztosnak látszik: hosszú és költséges pereskedésekre számíthatunk…
Saját magát nyomtatja a nyomtatórobot
Az alkalmazások terén a légjármű- és a gépjárműgyártás, az egészségügy mellett újabb iparágak fedezik fel a technológiát, és gyártanak vele alacsonyabb költségen jobb minőségű árucikkeket. Rakétamotoroktól turbinákig bármilyen alkatrész gyors, nagyszériás gyártására alkalmas lesz a 3DP. A repülőgépek és kritikus komponenseik tömege csökken, növelve a teljesítményüket.
Sokan a puha robotikában (soft robotics) látják a terület egyik jövőbeli útját. Az új robotok nyomtatott, szintetikus izmai minden eddiginél jobban hasonlítanak az eredetiekhez. „Emberszerű” anyagokkal pontosabban utánozhatók biológia rendszerek. A végtermék betegre szabott beültetésekhez, ortopédiás lábbelikhez, stb. használható fel. Közben a 3D nyomtatók is robotrendszerekké alakulnak át, a két technológia hamarosan fuzionál egymással, majd a mesterséges intelligenciával felvértezett nyomtatók saját maguk fejlettebb változatát printelik ki, és így tovább.
3DP és nanotechnológia szintén összekapcsolódnak, eleinte prototípuskészítés szinten terjed el a nanoméretű printelés. A jellegzetes rétegről rétegre történő nyomtatás mellett műgyanta-keverékekből oxigén és UV-fény kombinációjával printelnek gépeket. A folyamatos folyékony interfészgyártás (CLIP) néven ismert új módszer eleinte „csak“ 25-ször, később akár 100-szor is gyorsabb lehet a mai – hagyományos – 3DP-nél.
4D bionyomtatás az egészségügyben
A Global Market Insights alapján 2024-re 2,2 milliárd dollárra növekszik az egészségügyi 3DP világpiaca. A művégtagok, a bionyomtatás és az orvosi beültetések a növekedés legfőbb motorjai. Az áresés itt is érezteti hatását: a jövő printelt egyedi művégtagjai akár 99 százalékkal olcsóbbak lehetnek, mint a hagyományos módszerrel gyártott maiak.
Porcokat és csontokat, de tökéletesen működő emberi szerveket is őssejteket tartalmazó biotintával fognak nyomtatni. A szervátültetések bonyodalmait és komplexitását, a gyakori donorhiányt figyelembe véve, a 3D bioprinting valóban óriási lehetőség lehet. A személyre szabhatóság ezen a területen még fontosabb, mint például az öltözködésnél – a 3D szkennelést és modellezést követő printeléssel tökéletesen illeszkedő szervek alkothatóak. Minden páciens a sajátját kapja, ami ilyenformán tényleg összetéveszthetetlen lesz az „eredetivel“.
A 3D bionyomtatás teljesen átalakíthatja az egészségügyet. Csak kombináljuk össze a 3DP-t a negyedik, idődimenzióval kiegészítő 4D printeléssel, és máris elképesztő távlatok nyílnak meg. A 4DP lényege, hogy alakjukat váltó, előre meghatározott szerkezetté összeálló tárgyak állíthatók elő vele. Például egy előre gyártott épületelem teljes tömege és formája csak akkor alakul ki, ha a helyszínen vizet adnak hozzá.
Az alakjukra emlékező polimerek a jobb alkalmazkodóképességük és kontrolljuk miatt fontos katalizátorok 4D nyomatok létrehozásában. A belőlük készült darabok akár eredeti méretük megduplázására is képesek lehetnek.
Amikor a mesterséges intelligencia tervezi a terméket
Az ipar és az egészségügy mellett más szektorokban szintén felfedezik és alkalmazzák a technológiát: az élelmiszergyártást, a divatot, a fogyasztási cikkek (például szemüvegek) készítését teljesen átalakítja a 3D nyomtatás.
Szigorúbb étrenden alapuló, allergéneket és más összetevőket kihagyó speciális élelmiszerpatronokkal eredményesebben személyre szabható a táplálkozás. 3D szkenneléssel testünk hatékonyabban feltérképezhető, pontos paramétereink alapján pedig személyesebb ruhák tervezhetők, szemüvegünk jobban alkalmazkodik a fejformánkhoz stb.
3D nyomtatással az anyagok komplexitása ezer és egyféleképpen kiaknázhatók a tervezési stádiumban. Olyannyira, hogy az IT fejlődésével már nem a tervező ember, hanem útmutatásaink és a gépi tanulás közben szerzett ismeretei alapján maga a tervezőprogram fog generálni különféle változatokat egy-egy tárgyra. Mindezt úgy, hogy a változatos anyagtulajdonságokat (keménység, tömeg, rugalmasság stb.) is mind figyelembe veszi.
Anyagok és formák korlátlan alakíthatóságához adjuk hozzá a végtelenbe tartó számítási kapacitásokat, és máris olyan terveket kapunk, amiket el sem tudnánk képzelni. A jövő legjobb tervezői egyébként sem azok lesznek, akik a legjobb tervekkel állnak elő, hanem akik a legjobb kérdésekkel bombázzák a számítógépet – és az azt irányító mesterséges intelligenciát.
Izgalmas jövőnek nézünk elébe, annyi biztos…
Forrás: Forbes, Jabil, Explaining the Future, Science Direct
