Лекарство от всех бед? Разбираем мифы о 3D-печати для бизнеса

И рассказываем, как дела обстоят на самом деле.

По итогам 2023 года рынок 3D-печати в России вырос до 12 млрд рублей, хотя годом ранее не превышал 7,4 млрд рублей. Слишком большой рост, чтобы игнорировать технологию, и при этом слишком быстрый, чтобы отрасль уже избавилась от множества стереотипов.

Меня зовут Андрей Громов, я директор дирекции по инновационному развитию и специальным проектам в компании Сервионика (Холдинг Т1). Ранее мы уже рассказывали как мы изготавливаем запчасти, которые сейчас не достать в России. Сегодня же поговорим о пяти популярных мифах 3D-печати и о том, сколько в них правды.

Стоимость покупки оборудования для 3D-печати действительно может быть высокой. Если компании не нужно регулярно производить большое количество деталей, их можно заказывать в мастерских по 3D-печати. Тогда это решение может быть выгодным или вообще единственно возможным. Например, когда дело касается старого оборудования, которое уже снято с производства и не обслуживается, а новые детали для него не производят. Поклонники ретро автомобилей поймут.

Также в последние пару лет из-за санкций оригинальные детали для западных станков в России стало достать сложнее. Приходится покупать их за рубежом через посредников, серых дилеров, либо искать на разборках такого же оборудования б/у. Часто это долго, дорого и сопряжено с рисками вроде проблем с трансграничными платежами, а с помощью 3D-печати такую же деталь можно напечатать за несколько дней и не за все деньги мира.

Когда мы говорим про покупку 3D-оборудования для предприятия, то при регулярной загрузке это тоже может быть оправданным. Особенно если сравнивать с производством традиционными методами, когда нужны масштабные производственные мощности, помещение под цех, существуют большие затраты на электроэнергию. Также большинство видов пластика для 3D-печати не имеет стадии отверждения. Это значит, что его можно повторно перерабатывать. Экономично и экологично.

Ещё одно преимущество использования 3D-оборудования перед производством традиционными методами — затраты на персонал. Для работы на 3D-принтерах необходим всего лишь один оператор, который может одновременно обслуживать несколько аппаратов, производя на них заранее загруженные модели. С учетом нехватки рабочей силы этот аргумент тоже очень весомый.

Не для всех привычных материалов можно подобрать аналог в 3D-печати, хоть индустрия аддитивных технологий и быстро развивается. Уже этим ограничена область применения технологии. Методы печати тоже разнообразны и не универсальны: для производства, например, многоразовых медицинских инструментов с высокой детализацией подойдет SLA-печать. Для деталей же, у которых допустима некоторая зернистость, можно обойтись более доступной FDM-печатью.

Что касается всегда идеального результата 3D-печати, то это на 100% миф. Даже с производством деталей из уже проверенных материалов могут случиться сложности. Так, самая распространенная проблема 3D-печати – недостаточная или, наоборот, излишняя экструзия, когда через формирующее отверстие принтера проходит либо слишком мало, либо слишком много материала. Причины разнообразны: некорректная температура, слишком большой диаметр нити филамента — так называют материал для 3D-печати, — выход из строя сопла и другие. Случаются проблемы с обрывом пластика, загибом краев, усадкой материала после остывания детали.

Ещё одна сложность в производстве связана с тем, что пластик для печати деталей впитывает влагу, поэтому нуждается в предварительной сушке. Без этого этапа качество также становится нестабильным. При изготовлении из слишком влажного материала в изделиях появляются дополнительные поры, а деталь теряет прочность. Пониженная влажность делает материал хрупким.

Дефекты печати возможны и из-за неправильной настройки программы принтера. Тогда на изделии появляется паутинка, либо происходит расслоение изделия, если некорректно выбрана их высота относительно размера сопла.

Из предыдущего мифа понятно, что производить детали на 3D-принтере не так просто, как кажется. Базовые знания и понимание приходят в первые пару месяцев работы с оборудованием. Дальше начинается процесс проб и ошибок. Дело в том, что сфера 3D-печати достаточно новая, оборудование постоянно совершенствуется, появляются новые материалы, поэтому заранее не всегда получается предугадать результат. Особенно если задача неординарная.

Сделать правильные выводы из проб и ошибок, скорректировать действия для получения качественного результата помогают опыт и технический склад ума. Так что соответствующее образование будет несомненным плюсом. Кроме этого, нужно уметь разбираться с тонкостями производства и проектирования деталей.

Ещё опыт и насмотренность могут пригодиться на первом этапе обсуждения проекта. Так, зная полную картину эксплуатации изделия, порой удается предложить вариант, о котором клиент раньше не задумывался. Например, если невозможно избежать износа детали, можно попробовать разбить ее на части — с высоким износом и низким — и изготовить из двух частей. В будущем менять только изнашивающуюся половину, что экономичнее с точки зрения затрат времени, материала и денег.

Использование технологии 3D-печати позволяет эффективно заменить некоторые трудоемкие и затратные традиционные методы, но не является универсальной. Например, обычное производство массовых изделий на конвейере быстрее и дешевле, а использование оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ) позволяет добиться максимальной точности. Также при традиционных методах можно обойтись без постобработки изделий.

Будущее — не за заменой одной технологией другой, а за их совмещением и дополнением. Так происходит, например, в строительстве. Здесь применяется большое количество материалов, смесей и техник — всё это заменить 3D-печатью невозможно. Но зато так можно достаточно быстро и экономично напечатать части каркасного жилого дома.

Ещё один пример касается компании Siemens. В 2018 году она открыла мастерскую по ремонту поездов с применением 3D-технологий, благодаря чему время производства запчастей сократилось на 95%. Это позволило быстрее осуществлять обслуживание и возвращать поезда к работе. В «Сервионике» мы также используем 3D-оборудования для обслуживания инфраструктуры клиентов — печатаем копии вышедших из строя деталей, когда это экономически оправдано.

С помощью 3D-печати можно быстро и без помощи дополнительных инструментов изготовить прототип изделия, а после внести необходимые изменения в модель и в короткие сроки получить новый вариант. Но только этим сфера применения 3D-печати не ограничивается.

В «боевом» режиме технологию используют для печати деталей для ремонта, к примеру оргтехники, создания ювелирных и медицинских изделий. На 3D-принтерах успешно изготавливают протезы и хирургические имплантаты. Так, в 2022 году ученым впервые удалось успешно пересадить ухо, которое было создано на 3D-принтере с использованием технологии биопринтинга из натуральной клетки пациента.

В стоматологии впервые использовали 3D-печать ещё в 1990 году, когда изготовили первые капы для зубов с помощью технологии. А за последние несколько лет благодаря ей произошла революция в области исправления прикуса. Изготавливаемые на 3D-принтере прозрачные элайнеры по популярности теснят традиционные брекеты, а бизнес лидера этого рынка — компании Align Technology — оцениваются в $4 млрд. Хотя всё началось с бюджетного 3D-принтера для изготовления точных стоматологических моделей за 3500 долларов всего шесть лет назад.

Эти примеры показывают, как быстро развивается технология 3D-печати: появляются новые принтеры и материалы, растет точность и качество изготовления изделий, расширяются области применения. Так что уже через несколько лет можно будет смело снова выносить эти мифы на проверку — вдруг что-то из них спустя время окажется правдой?