5 майбутніх проектів з виробництва добавок
Процеси проектування та виробництва добавок є каталізаторами технічних інновацій або навіть революцій. Поширення виробництва добавок матиме значний та руйнівний вплив на деякі галузі. Ми зібрали п’ять випадків, які показують, куди може піти подорож.
1. Відносність - ракети, двигуни та найбільший металевий 3D-принтер у світі
Каліфорнійська компанія Relativity розробила самонавчальний 3D-принтер, який може друкувати цілі ракети, включаючи двигуни, протягом 60 днів. Мета - вивести першу повністю роздруковану 3D-ракету на орбіту до 2020 року.
З точки зору теорії відносності, вони є першими і єдиними, хто використовує виробництво добавок на кожному етапі виробництва. У порівнянні зі звичайною ракетою, на створення якої потрібно близько 18 місяців, Теран-Ракета готова до запуску всього за 60 днів. Швидкому виробництву сприяє також той факт, що Теран сотні компонентів менш потрібні, ніж порівнянні ракети, які традиційно виробляються.
Ракети виготовляються на Зоряні ворота, за їх власною заявою, найбільший 3D-принтер для металу. Зоряні ворота не тільки великі, вони ще й розумні. Принтер самостійно оцінює зібрані дані під час і після виробництва та відповідно оптимізує свої процеси.
Якщо Relativity успішно запустить свою першу ракету в 2020 році і збереже прогнози щодо більш швидкого та дешевого виробництва ракет, 3D-друковані ракети можуть стати новим галузевим стандартом.
2. Siemens і Hackrod - окремі машини мрії
Siemens та американський стартап Hackrod працюють над власними автомобілями мрій, які замовник налаштовує за допомогою програми, а потім створює безпосередньо на 3D-принтері. “La Bandita” - перший результат цієї співпраці. Концепція, представлена в 2018 році, була розроблена з використанням програмного забезпечення від Siemens і в основному створена на 3D-принтері розміром у гараж.
За допомогою проекту дві компанії хочуть передати бачення майбутніх процесів проектування та виробництва. "Hackrod пропонує абсолютно нову модель промислового виробництва", - говорить Том Тенган, директор компанії Siemens Digital Enterprise в Каліфорнії. "У майбутньому це може надати середнім компаніям, зокрема, можливість виводити на ринок інноваційні спеціальні товари без великих виробничих ліній".
Для цього проекту Hackrod спирається на нову цифрову платформу від Siemens. Ця платформа включає програмне забезпечення, за допомогою якого було створено шасі "La Bandita". Програмне забезпечення оснащене лише основними умовами, такими як розміри корпусу, і створює з цього найкращий можливий дизайн. Чим більше часу має алгоритм для обчислення опорної структури, тим більш органічними стають стійки.
3. Біодрук - друковані органи та тканини
Дослідники з Тель-Авівського університету надрукували серце людини з клітин пацієнта всього за 3 години. Однак серце має лише 2,5 см завдовжки, приблизно такого ж розміру, як серце кролика.
Хоча серце занадто маленьке для людини, воно ілюструє потенціал виробництва добавок у галузі виробництва органів. Це перше серце із друком на 3D із усіма необхідними компонентами, тобто камерами, передсердями та судинами. Оскільки надруковане серце повністю складається з власних клітин, донору немає потреби, а форму та функції можна індивідуально адаптувати.
У довгостроковій перспективі дослідники хочуть задовольнити потребу в донорстві органів за допомогою надрукованих 3D-органів. Мине кілька років, перш ніж це станеться насправді. Величезний потенціал біодруку в різних його формах вже можна чітко побачити. Наприклад, команда з Інституту Фрауенгофера та Університету Штутгарта досягла успіху у виробництві кісткової фарби, яка здатна утворювати нову кісткову тканину в місцях скелета, де кістки пошкоджені.
4. Авіація - виробництво добавок робить літаки більш економічними
Група Airbus EADS та EOS хотіли дослідити, як виробництво добавок змінить загальне споживання енергії для цієї частини, встановленої в A320. Звичайно виготовлені посадкові петлі клапанів порівнювали з тими, які були виготовлені додатково за допомогою процесу DMLS (пряме металеве лазерне спікання).
По-перше, петлі, відлиті в сталі, порівняли з виготовленими додатково деталями з новою титановою конструкцією. Нові петлі легші, що зменшує споживання енергії та забруднення навколишнього середовища. Завдяки вдосконаленій конструкції, вага літака може бути зменшена приблизно на 10 кг. Споживання енергії компонента було зменшено на 40% протягом усієї фази виробництва та експлуатації. Крім того, споживання сировини може бути зменшено на 25% порівняно з процесом лиття під інвестиції.
Цей проект показує, що кожен кілограм має значення в авіаційній галузі і що навіть незначні зміни можуть мати великий вплив. A320 може важити до 73 500 кг, тому є ще багато можливостей для економії. Майбутнє покоління літаків могло б отримати ще більше переваг від виробництва добавок, якщо 3D-друк буде використовуватися на ранній стадії. Тільки тоді, коли 3D-друк буде враховано як можливий виробничий процес на етапі мозкового штурму, дизайнери та розробники переосмислять. Просто
тоді можна використати весь потенціал цієї технології.
5. Їжа - Піца та Ко з 3D-принтера
Дослідники з Лабораторії творчих машин Колумбійського університету працюють над розробкою принтера спеціально для виробництва їжі. Ви можете вважати їстівні пасти, гелі, порошки та рідкі інгредієнти (наприклад, яйця, масло та білок) сферами застосування. В даний час друкована їжа, наприклад піца, все ще нагрівається окремим лазером. У майбутньому як друк, так і нагрівання можна робити за допомогою спеціалізованого пристрою.
Якщо ви хочете спекти особистий торт до дня народження в майбутньому, це може виглядати приблизно так: Ви запускаєте свій 3D-принтер на кухні, завантажуєте ємності з інгредієнтами шоколадом, марципаном, борошном тощо, вибираєте розмір, форму та колір і починаєте це триває. Ви можете адаптувати кожен шматок індивідуально до відповідної алергії, уподобань або непереносимості ваших гостей.
За допомогою цієї технології можна виробляти продукти, які можуть бути ідеально пристосовані до потреб споживачів. Для професійних спортсменів або хронічно хворих, яким потрібна спеціальна дієта, найближчим часом альтернативою можуть стати 3D-принтери для їжі.