1. IDC: тенденції та прогнози світового ринку 3D-друку
2. Аддитивное виробництво в промисловості
3. 3D-принтер для Робінзона
4. 3D-друк для будівництва та нерухомості

Аддитивное виробництво, відоме також як 3D-друк, набирає обертів. Технології постійно вдосконалюються, відкриваючи все нові і нові перспективи як для великих корпорацій, так і невеликих стартапів і індивідуальних дослідників. Нещодавно в Києві відбулася виставка 3D Print Conference Kiev, присвячена технологіям тривимірної друку. У виставковій зоні були представлені різні моделі принтерів і вироби, отримані з їх допомогою. Наприклад, організатори показали першу в світі електрогітару, надруковану на 3D-принтері. Чималий інтерес відвідувачів викликала лекційна частина, в рамках якої доповідачі висвітлили головні тренди в області 3D-друку, розповіли про можливості і найбільш важливих специфічних особливостях цієї інноваційної технології.

IDC: тенденції та прогнози світового ринку 3D-друку

Олексій Гвозденко, менеджер програм досліджень IDC , Розкрив основні цифри досліджень ринку тривимірних принтерів в Україні і в світі. На думку аналітиків IDC, 3D-друк являє собою один з найважливіших елементів екосистеми цифрової трансформації, поряд з робототехнікою, когнітивними системами, «Інтернетом речей» і природними інтерфейсами.

Загальний обсяг цього ринку досягає $ 16 млрд. Левова частка пристроїв використовується при розробці автомобілів і для швидкого друку прототипів - 25%. Друк деталей в аерокосмічній і оборонній галузях - 15% продаваних апаратів.

У 2015 році в світі було продано 300 тис. Принтерів, в 2019 це число досягне 950 тис. У грошовому вираженні ринок друку збільшиться з $ 11 млрд в 2015 до $ 27 млрд в 2019.

Вельми показовою регіональна структура світового ринку 3D-друку. У минулому році на ринку домінували США і Західна Європа. До 2019 року, згідно з прогнозами аналітиків, частка США в структурі світового ринку 3D-друку трохи зменшиться, зате зросте ще більше частка Євросоюзу та Азіатсько-Тихоокеанського регіону (APeJ).

Спікер також озвучив прогноз розвитку ринку 3D-друку в регіоні Центральної та Східної Європи (СЕЕ). З $ 700 млн в 2015 році ринок збільшиться до $ 2,3 млрд в 2020. Щорічне зростання ринку буде варіюватися в межах від 20% до 35%.

Серед драйверів ринку 3D-принтерів аналітики відзначають попит на рішення, що дозволяють скоротити цикли розробки, а також постійне вдосконалення матеріалів і ПО. Серед негативних факторів: вартість і складність використання.

IDC: Прогноз розвитку світового ринку 3D-принтерів і 3D-друку

У процесі дослідження експерти IDC опитали українських власників 3D-техніки щоб дізнатися, які характеристики пристроїв (включаючи ціну) є для них найбільш важливими. Як виявилося, якщо до покупки головним критерієм для споживача була вартість і складність експлуатації, то після покупки і деякого періоду експлуатації користувачі в основному звертали увагу на якість друку, функціональність принтера, надійність. Притому вартість для них вже не була вирішальним фактором.

Прогноз розвитку ринку 3D-друку в регіоні СЕЕ

Що стосується ретроспективи на 2016 рік, то в IDC прогнозують, що на світовому ринку 3D-принтерів Китай стане лідером за обсягом поставок в штуках, випередивши США (очікуваний обсяг поставок - близько 163 тис.). Обсяг продажів в регіоні CEE в грошовому вираженні наблизиться до $ 1 млрд, більше половини цього обсягу доведеться на виробничу сферу. Крім того, прогнозується вихід на ринок традиційних виробників друкарської техніки - HP Inc. і Ricoh. Примітно, що далеко не всі споживачі будуть купувати собі 3D-принтери: понад 30% обсягів 3D-друку в комерційних цілях буде здійснюватися в спеціалізованих сервісних бюро.

Аддитивное виробництво в промисловості

3D-друк вже давно є очевидним вибором на перших етапах створення продукту, при розробці концепту і прототіпірованії. Однак ще до недавнього часу не було ясно, коли вона може використовуватися для виробництва. Євген Кожуховский, генеральний директор компанії SmartPrint, описав кілька кейсів, коли промислові підприємства навмисно вибрали 3D-друк для виготовлення своїх деталей або продуктів, оскільки ця технологія виявилася найефективнішою. Описані приклади можна розбити на чотири основні категорії: складна геометрія, масова персоналізація, інтеграція збірки, інжиніринговий редизайн.

Складна геометрія. Виготовлення виробів, що містять безліч криволінійних поверхонь, несе в собі чимало труднощів. 3D-друк здатна вирішити таке завдання за нижчою вартістю, а в деяких випадках виступає єдиним можливим способом створення потрібного об'єкту. Наприклад, тривимірна друк стала одним з найважливіших рішень для створення прототипів, оснащення та виготовлення деталей в авіаційно-космічної промисловості. Такі компанії, як Airbus і Altair використовують технологію адитивного виробництва для створення більш легких і жорстких компонентів для використання на супутниках.

3D-принтер здатний друкувати вироби зі складною геометрією за досить низькою ціною

Масова персоналізація. Одним з найбільш яскравих прикладів переваг адитивного виробництва є розробка споживчих продуктів з використанням масової персоналізації. Завдяки цьому компанії можуть бюджетно виробляти тисячі індивідуальних деталей для клієнтів щодня. У свою чергу, споживачі отримують доступ до недорогих продуктів.

Перша в світі робоча гітара, надрукована з допомогою 3D-принтера

Один з найдавніших процесів розробки призначених для користувача продуктів за допомогою 3D-друку застосовується в стоматологічній індустрії. З 1998 року Invisalign використовує Стереолітографіческая технологію 3D-друку (SLA) для виробництва зубовиравнівающіх накладок. Процес має на увазі сканування і оцифровку зліпка зубів. Програма генерує прес-форму для вирівнюють накладок, яка друкується на принтері.

Група Fontaliza використовувала гітару, виготовлену за допомогою тривимірної друку, в своєму виступі на конференції

Цікавий також приклад стартапу Normal, який докорінно змінив випуск користувальницьких продуктів для середнього споживача. Застосовуючи технологію адитивного моделювання наплавленням (Fused Deposition Modeling) і АБС-пластик, компанія виготовляє персоналізовані навушники. Використовуючи тільки 2D-зображення з програми Normal App, зроблене замовником на власному смартфоні, компанія створює пару навушників протягом всього лише 48 годин. Навушники Normal продаються в роздріб за ціною $ 200 і максимально підходять для форми вушної раковини кожного окремого користувача.

Інтеграція збірки. Область адитивного виробництва є багатообіцяючою для інтегрованої збірки; такий підхід скорочує час на виробництво виробів просто шляхом інтеграції складального плану в 3D-модель перед друком. При наявності відповідних допусків, деталі з функціональними петлями і шарнірами, сполуками у вигляді ланцюжків, а також іншими типами рухомих компонентів можуть бути надруковані в один прийом без необхідності подальшого складання. Це заощадить час при виготовленні готового продукту.

Інженерний редизайн. 3D-друк надає проектувальнику свободу конструювання, без традиційних обмежень геометрії. Подібні можливості дозволяють використовувати проектний підхід, так звану оптимізацію топології. В такому випадку застосовуються математичні алгоритми для оптимізації конструкції і витрати матеріалів при виконанні заданих граничних умов і прикладних навантажень.

Свобода конструювання дозволяє використовувати проектний підхід

Знаковим прикладом інженерного редизайну є екодизайн - це підтверджує дослідження, проведене EOS і Airbus Group Innovations для шарнірного кронштейна гондоли літака Airbus А320. Програма мала на меті знизити витрату палива за рахунок зменшення ваги деталі при збереженні інших характеристик. Завдяки оптимізації конструкції і застосуванню лазерного спікання титану в 3D-принтері вдалося полегшити компонент на 10 кг.

3D-принтер для Робінзона

Бреннан Пуртцер, волонтер корпусу миру США, поділився своїми ідеями щодо застосування 3D-друку для вирішення життєвих потреб в найбільш ізольованих частинах світу. Один із прикладів - Мікронезія, держава, населення якого складає всього 155 тис. Чоловік, і які живуть на 607 островах, розкиданих на території площею 2,6 млн кв. км. Внаслідок такої величезної території тут дуже складно і повільно реалізована доставка продуктів з острова на острів. Між деякими островами повідомлення проводиться тільки морським шляхом, причому в деяких випадках періодичність морського сполучення становить один раз в 2 тижні. Майже всі необхідні товари на острові імпортують. З точки зору Бреннана Пуртцера, 3D-друк допоможе уникнути доставки деяких товарів за рахунок виробництва їх на вимогу прямо на острові, за допомогою тривимірного принтера.

Наприклад, за допомогою адитивного виробництва можна виготовляти деякі запчастини для техніки. На островах Мікронезії здійснюється видобуток корисних копалин кар'єрним способом. У разі поломки екскаватора доводиться чекати тижнями доставки необхідних запчастин, що призводить до великих збитків для видобувних компаній. Спікер вважає, що такі запчастини можна було б друкувати на місці за допомогою 3D-принтера. Це дозволило б значно прискорити і здешевити процес ремонту техніки.

Крім того, адитивні технології оптимально застосовувати для створення зубних протезів. Зараз стоматологічне лікування на островах Мікронезії коштує дорого, а крім того, займає багато часу. Для лікування нерідко доводиться їздити з периферійних островів на центральні, потім досить довго чекати виготовлення зубного протеза. 3D-принтер дозволить зменшити час зубного протезування до 1-2 днів.

БІЛЬШЕ ПРО 3D-ДРУКУ:

3D-друк для будівництва та нерухомості

Максим Гербут, один з керівників українського проекту PassivDom, розкрив особливості застосування тривимірної друку в будівництві. Преса вже давно повідомляє про подібні спроби, до речі, іноді результати виходять просто приголомшливі. Наприклад, кілька років тому одна американська компанія надрукувала експериментальний будинок з пластмаси дуже незвичайного дизайну. Однак експеримент так і залишився експериментом: пластмасовий будинок складно утеплити, він буде холодним.

Експериментальний будинок з пластмаси

Досить багато експериментів проводилося в області друку будівель з бетону за допомогою величезного 3D-принтера. Технологія дуже цікава, проте несе в собі безліч недоліків. За словами спікера, за допомогою такого пристрою можна друкувати дах і перекриття, тому їх зазвичай виготовляють окремо і потім монтують за допомогою підйомного крана.

Будівництво будинків з бетону за допомогою 3D-принтера

Дах і перекриття зазвичай виготовляють окремо

У проекті PassivDom застосовується зовсім інша технологія. Цей будинок, що виготовляється за допомогою інноваційного 7D-принтера, має дуже низьку теплопровідність - за рахунок застосування карбонових ниток і скловати, поліуретану та вакуумних панелей. Будинок настільки теплий, що йому не потрібне додаткове опалення. Відомо, що кожна людина виділяє 140-160 Вт тепла на годину, цього достатньо для обігріву приміщення. Правда є недолік - якщо просвердлити дірку в стіні, щоб повісити, скажімо шафка або картину, то зруйнується вакуумна панель. Тому фактично будь-яка реконструкція в такому будинку неможлива.

Інноваційний принтер, який використовується для друку PassivDom

У виробництві використовуються полімерні матеріали концерну BASF, що не піддаються корозії багато років. Оцінюваний термін експлуатації - не менше 40 років. Конструкція вікна запатентована - воно складається з 6 склопакетів, завдяки чому втрати тепла складають всього 0,18 Вт на кв.м.

Два модуля, з'єднані в одне ціле

Розмір модуля PassivDom - 4 х 9 м, вага - 12 т. Такі параметри обумовлені вимогами мобільності, адже кожен модуль можна перевозити на автоплатформі. При бажанні, можна з'єднати два модуля разом і отримати будинок з розширеною площею. А взагалі, за допомогою 3D-принтера можна надрукувати будинок будь-якої форми і будь-яких розмірів.

На даху встановлені сонячні панелі

Вартість одного модуля PassivDom варіюється від 30 до 60 тис євро. Ціна залежить від апаратної начинки, адже будинок повністю автономний - дах покритий сонячними панелями, які генерують електрику для освітлення, обігріву та роботи побутових приладів. Є також системи фільтрації повітря і кондиціонування.