A 3D nyomtatás lassan olyan hívószóvá válik, mint korábban az LCD tévé, vagy aktuálisan a 4K, vagy 8K képes monitor. Nem csoda, hiszen a technológia szinte hihetetlen: egy számítógépes terv alapján háromdimenziós objektumréteget hoznak létre, mely lehet gyerekjáték, sportcipő, autóalkatrész, akár egy ortopédiai segédeszköz, vagy egyenesen implantátum. A 3D nyomtatás egy additív folyamat, amelynek során a különböző összetevőkből álló anyagrétegek egymásra épülnek a végső, háromdimenziós tárgy létrehozásához. Alapvetően a folyamat ellentétes a megszokott, azaz szubtraktív gyártási folyamatokkal, aminek a lényege, hogy egy nagyobb anyagtömegből vágják/nyerik ki a szükséges anyagokat. A kereslet a 3D nyomtatás előnyeinek köszönhetően növekszik, ezért cikkünk az eljárás kézzelfogható előnyeivel foglalkozik.
Mit tud a 3D nyomtatás, amit a hagyományos gyártási folyamatok nem?
Az egylépéses, additív gyártástechnológia eredményeként a 3D nyomtatás egyik legmarkánsabb előnye a hagyományos módszerekhez képest a takarékosság, úgy idő, mint költségek és erőforrások tekintetében, beleértve az emberi munkaerőt, az anyagveszteség és a keletkező hulladék minimalizálását is.
- A 3D nyomtató kizárólag a szükséges anyagmennyiséget használja fel, így nincs elpazarolt, vagy az eljárásból szükségszerűen adódó/keletkező maradék/salakanyag.
- A 3D-s nyomtatók előre programozhatók a munka elvégzéséhez, nincs szükség a kezelőszemélyzet folyamatos jelenlétére.
- A hozzáférés sem lehet akadály. A technológiát ért kritikák egyik kiemelt pontja, hogy a valóban jó minőségű 3D nyomtató nem éppen a legolcsóbb befektetés. Ugyanakkor ez a költség is megtakarítható kiszervezéssel, amennyiben a prototípusok legyártását, egy külső, 3D nyomtatásra szakosodott cégre bízzuk.
Rugalmas kialakítás
A hagyományos tervezési folyamatok olyan korlátokba ütközhetnek a megvalósítás során, melyek a 3D nyomtatás esetében fel sem merülnek.
Időhatékony prototípus-készítés
Amióta csak eszközöket gyártunk és fejlesztünk, az idő mindig is kerékkötője volt a termelésnek, és végső soron a kereskedelemnek. A prototípusok elkészítése és tesztelése meg kell hogy előzze a szériák legyártását, ami viszont sok esetben nemcsak időigényes, de veszélyes, és ráadásul drága is. Egy-egy innovatív autó-vagy gépalkatrész, művégtag, implantátum kifejlesztése akár éveket is igénybe vehet.
- Ezzel szemben a 3D nyomtató pár óra alatt legyártja a prototípust, ami azonnal tesztelhető.
- A tesztelési, majd gyártási folyamat egyes szakaszainak időtartama ezáltal a korábbi töredékére rövidülnek.
- A prototípus-tesztek tapasztalatai alapján a tervek módosítása, a kész, működő modell, esetleg különböző verziók elkészítése is sokkal időhatékonyabbá válik.
Nyomtatás igény szerint
A 3D nyomtatás másik előnye, hogy igény szerinti előállítást tesz lehetővé. Ezzel pedig nemcsak időt és anyagot, de az előállításhoz szükséges készletek raktározásának költségeit is megtakarítja.
- A 3D modellt CAD vagy STL fájlból nyomtatják, melyek egy virtuális könyvtárban tárolhatók.
- Effektíve nincs szükség óriási irattárakra; formátumtól függően akár egyetlen e-olvasón, tableten, vagy okostelefonon is elfér többezernyi terv, a rendelkezésünkre álló médiaszervereken még több, és akkor még nem beszéltünk a felhő-szolgáltatásokról.
- A fájlok tehát szükség és igény szerint elővehetők, szerkeszthetők, az elavult leltárak fenntartására/felszámolására sem kell emberi erőforrást szétosztani, költségvetést elkülöníteni.
- A fájlok biztonságához nincs szükség őrző-védő szolgálatra, mint egy dokumentumtár esetében volna, csak egy kiváló jelszó-menedzsment szoftverre és természetesen a hordozóeszközök hosszú távú biztonságára, ami a vételi áron felül a kiterjesztett garancia és a baleseti garancia éves költsége.
Erős és könnyű alapanyagok
A 3D nyomtatás alapanyaga a különböző összetevőjű műanyagok, kompozitok, bár egyes fémek is felhasználhatók az eljáráshoz. A műanyagok azonban olyan előnyöket kínálnak, amivel a fémek általában nem bírnak: könnyűek.
- Ez a tulajdonság a repülőgép-, autó-, hajó-, és gépgyártásban alapvető követelmény, hiszen minél könnyebb egy gép, annál jobb az üzemanyag-hatékonysága is.
- Emellett sokat nyom a latban az is, hogy a 3D nyomtatással a hőállóság, a nagyobb szilárdság vagy a víztaszító képesség mutatóin is számottevően javíthatunk.
Tekintve, hogy lassan, de biztosan a föld, a víz és a levegő mellett az űr is „utazóközeggé” válik, mindezekre a tulajdonságokra szükségünk is lesz a közeljövőben.
3D nyomtatás és a környezetvédelem
Sokat vitatott kérdés, hogy vajon a 3D nyomtatáshoz felhasznált műanyagok milyen mértékben terhelik a környezetet?
A kérdés sokkal inkább releváns, ha úgy fogalmazzuk meg, hogy a hagyományos eljárással, hagyományos alapanyagokból tervezett, tesztelt, gyártott gépek kivitelezéséhez és végső soron üzemanyag-kibocsátásához viszonyítva mekkora a 3D nyomtatás, mint eljárás és az így készült működőképes gépek együttes környezeti terhelése.
Az OECD egy egész fejezetet szentel a környezeti hatástanulmánynak, mely szerint a 3D nyomtatás a következő 5-10 esztendőben teljesen átveszi a hagyományos gyártástechnológia szerepét. Ahhoz azonban, hogy a 3D nyomtatás valóban fenntartható és környezetbarát technológiává váljon alapos szemléletváltásra van szükség társadalmi szinten is.
A 3D nyomtatás “sötét oldala”
Természetesen, mint minden fejlődő technológiának, a 3D nyomtatásnak is megvannak a maga gyerekbetegségei.
- Ilyen például a szerzői jogi kérdés, hiszen a technológia hozzáférhetősége magától értetődően hamisítványok egész sorának nyit lehetőséget arra, hogy elérjék a keresőképes felhasználókat.
- Társadalmi feszültségeket okozhat, főként a fejlődő országokban, hogy a 3D nyomtatáshoz minimális emberi erőforrás szükséges, a kiszervezés pedig sok esetben éppen olyan országokba irányul, ahol milliónyi, szerény életszínvonalon élő ember dolgozik a termelő/gyártó szegmensben.
- A gyártást nem akadályozza, pusztán lassítja, hogy a 3D nyomtatók jelenleg kisméretű nyomtatókamrákkal rendelkeznek, melyek korlátozzák a nyomtatható alkatrészek méretét. Ebből következik, hogy bármilyen, nagyobb méretű terméket részekből kell legyártani, majd – általában kézzel – illeszteni.
Végső soron azonban a 3D nyomtatás nemcsak az anyag-, és gyártástechnológiát, valamint a gazdaságot alakítja át, de hatással van a gondolkodásunkra, és a társadalom egészére is. Remélhetőleg ez egy pozitív hatás lesz, melynek köszönhetően kiterjeszthetjük otthonunk, a Föld, és a tudásunk határait is.