يشجع بعض المراقبين على أنها "ثورة صناعية في العصر الرقمي" ، وقد أدى التصنيع السريع إلى تغيير وجه الصناعة التحويلية لبعض الوقت الآن. ويعتقد الكثيرون أن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد تعمل على إضفاء الطابع الديمقراطي على التصميم والتصنيع ، مما يجعل الوصول إليها أكثر سهولة وأقل اعتمادًا على اقتصاديات الحجم. غالباً ما تأتي طرق التصنيع التقليدية بتكاليف أدوات باهظة ، مما يعني أن الشركات الصغيرة والأفراد غالباً ما يتم تسعيرهم خارج السوق عندما يتعلق الأمر بتطوير المنتجات. وقد تم الترحيب بالطباعة ثلاثية الأبعاد باعتبارها أداة لتغيير قواعد اللعبة ، وقد مكنت الشركات من تحقيق تقدم في التصنيع لم يكن من الممكن التفكير فيه في السابق.
هنا في Freshome ، نحن مفتونون بعملية الطباعة ثلاثية الأبعاد وأردنا معرفة المزيد عن هذه التقنية المدمرة التي أحدثت ثورة في الصناعة التحويلية. لحسن الحظ كان أحد الخبراء في هذا المجال في متناول اليد للإجابة على بعض أسئلتنا. الدكتور فيل ريفز هو العضو المنتدب والمدير الاستشاري في شركة إيكونوليست المحدودة ، وهي شركة استشارية متخصصة في مجال الطباعة والإضافات مقرها المملكة المتحدة (AM) وشركة 3D ، تعمل مع مجموعة واسعة من العملاء في جميع أنحاء أوروبا وأمريكا الشمالية والشرق الأوسط والشرق الأقصى & أفريقيا. ينصح د. ريفز بائعي أنظمة التصنيع الإضافيين بإستراتيجية الأعمال والتكنولوجيا المستقبلية ، ومستخدمي التقنية بشأن فوائد الأعمال الخاصة بتبني AM.
ما هو بالضبط 3D الطباعة؟
الطباعة ثلاثية الأبعاد مصطلح يستخدم لوصف مجموعة من التقنيات الناشئة التي تنتج منتجات ملموسة من بيانات الكمبيوتر ثلاثية الأبعاد. غالباً ما يشار إلى التكنولوجيا في الصناعة باسم "التصنيع الإضافي" ، حيث يعمل هذا النهج من خلال ربط طبقات ثنائية الأبعاد من المواد ، طبقة تلو الأخرى ، حتى يكتمل الجزء ثلاثي الأبعاد.
لقد كانت الطباعة ثلاثية الأبعاد موجودة منذ أكثر من 20 عامًا ، ما التقدم الذي تم إحرازه في ذلك الوقت؟
استخدمت آلات الطباعة ثلاثية الأبعاد في وقت مبكر فقط لإنتاج نماذج Rapid Prototyping (RP) المستخدمة أثناء تطوير المنتج. كانت هذه النماذج المبكرة RP محدودة للغاية وقد تتشوه أو تتحلل في غضون أسابيع أو حتى أيام من التصنيع. ولكن نظرًا لاستخدامها فقط لتقييم شكل المنتج أو شكله ، فقد كان مقبولًا في ذلك الوقت.
ومع نضوج التكنولوجيا ، ازدادت مجموعة المواد المتاحة لنا ، ومع هذا طرأت تحسينات على الخواص الميكانيكية وطول العمر. يمكننا الآن إنتاج أجزاء من المعادن مثل التيتانيوم أو الذهب والبوليمرات مثل ABS والنايلون والبولي كربونيت أو السيراميك مثل الألومنيوم أو الزركونيوم.
وبالتوازي مع ذلك ، أصبحت التقنيات أكبر وأسرع ، مما يجعلها أكثر إنتاجية وأكثر اقتصادية من حيث حجم الإنتاج. هذا هو اقتران زيادة الإنتاجية مع زيادة ملاءمة المواد التي تقود التكنولوجيا إلى تطبيقات إنتاج التيار الرئيسي في مجالات مثل زراعة العظام ، وقبعات الأسنان وتيجانها ، وأجهزة السمع ، وحالات الهاتف المحمول ، وأغطية الأطراف الصناعية ومنتجات المنزل الداخلية.
كيف يتم استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في صناعة التصميمات الداخلية؟
ومن المثير للاهتمام أن التصميمات الداخلية للمنزل كانت واحدة من التطبيقات الأولى التي استخدمت فيها الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع المنتجات ، بدلاً من مجرد نماذج أولية. في مطلع الألفية الجديدة ، بدأ بعض المصممين المبدعين الشباب الذين تعرضوا لتقنيات RP في الجامعة ، إنشاء شركات تبيع المنتجات الداخلية ثلاثية الأبعاد المطبوعة ، من تجهيزات المصابيح وأواني الفاكهة ، إلى الأثاث والفن.
ربما كان الأكثر تأثيرا جاني كيتانين في حرية الإبداع. لقد فهمت Janne قوة الطباعة ثلاثية الأبعاد فيما يتعلق بتمكين الأعمال التجارية. وقد تمكن من تأسيس شركة تبيع منتجات معقدة هندسياً لم تكن في السابق قابلة للتفكير ، دون الحاجة إلى أي استثمار رأسمالي مسبق في الأدوات. ومن خلال الإنترنت ، كان بإمكانه بيع المنتجات قبل أن يتم تصنيعها تقريبًا ، والحصول على دفعات صغيرة تم إنتاجها بناء على طلب شركات خارجية استثمرت في تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لخدمة صناعة RP.
سرعان ما بدأت شركات أخرى مثل Materialize MGX في تجميع المنتجات الداخلية ثلاثية الأبعاد المطبوعة من مصممين متعددين وتسويقها من خلال متاجر التجزئة الداخلية الأكثر تقليدية. تعاون مصممو منتجات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى مثل Lionel Dean at Future Factories مع الشركات الداخلية القائمة مثل إضاءة كونداليني في إيطاليا ، باستخدام قنواتهم لتقديم المنتجات المطبوعة ثلاثية الأبعاد إلى السوق.
وكيف يتم استخدامها من قبل المعماريين؟
في الوقت الحالي ، لا تزال الطباعة ثلاثية الأبعاد تمثل أداة نموذجية سريعة للمهندسين المعماريين. ومع انتقال المزيد والمزيد من المهندسين المعماريين من برامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) إلى برنامج 3D CAD ، تمكنوا من استغلال الرابط بين 3D CAD والطباعة ثلاثية الأبعاد. ويقوم المهندسون المعماريون الآن بإنتاج نماذج مفصلة للغاية للمباني ، والتصميمات الداخلية ، وخطط المواقع ثلاثية الأبعاد ، وحتى الخطط الرئيسية الكاملة لعمليات إعادة التطوير ، وذلك بفضل ربط الطباعة ثلاثية الأبعاد بالمسح الطوبولوجي وبيانات الأقمار الصناعية. من الممكن أيضًا استخراج البيانات على منطقة جغرافية معينة من Google Earth وطباعة 3D هذا كمساعد لإتقان التخطيط.
نرى الآن بعض الشركات التي تقوم بتطوير تقنية ثلاثية الأبعاد خصيصًا لصناعة البناء ، مثل D-Shape.طورت D-shape نظام طباعة ثلاثي الأبعاد واسع النطاق يستخدم مسحوقًا رخاميًا مستعادًا أو رمالًا ، والتي يتم دمجها عن طريق وضع مادة في المادة. تقوم شركة D-Shape الآن بإنتاج منتجات معمارية كبيرة نسبياً (حوالي 5 أمتار) مثل شرفات المراقبة والأكشاك ومقاعد المنتزهات والأثاث. تبحث مجموعات بحثية أخرى عن توسيع نطاق الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج المباني بأكملها ، ولكن أعتقد أن هذا ربما يكون عقدًا أو اثنين بعيدًا عن كونه حقيقة واقعة ، على كل حال.
إلى أي مدى تعمل اتجاهات السوق وتوقعات المستهلكين على توجيه الطباعة ثلاثية الأبعاد؟
هناك بالتأكيد الكثير من الاهتمام والضجيج حول 3DP في الوقت الراهن. من ناحية هذا شيء جيد. ومع ذلك ، من ناحية أخرى ، يتعين علينا أن نكون حذرين في عدم المبالغة في قدرات التكنولوجيا. لقد كانت هذه التكنولوجيا جيدة للغاية في الاستجابة لبعض اتجاهات السوق ، مثل السوق لمزيد من أغطية الهواتف النقالة الأسلوبية والفردية. كما استجابت هذه التقنية لنمو ألعاب الكمبيوتر والشبكات الاجتماعية على الإنترنت ، مما يسمح بتحقيق شخصيات ألعاب على الإنترنت وصور شخصية في منتجات ملموسة وملموسة.
ولكن لا تزال هناك قيود فيما يتعلق بقدرات العمليات الاقتصادية والمادية. هناك توقع بأن تتمكّن الطباعة ثلاثية الأبعاد يومًا ما من طباعة أي شيء تقريبًا ، حتى في المنزل ، من القدور والمقالي ، إلى أجزاء مكسرة من الغسالات أو الدش أو جهاز التحكم عن بُعد في التلفزيون. والحقيقة هي أننا بعيدون عن مثل هذه الأنظمة. ولكن لدينا بالفعل أنظمة أساسية نسبيًا تستهدف السوق الاستهلاكية التي تتناسب مع تصنيع الألعاب الأساسية والألعاب والأغنيات.
ما تأثير الطباعة ثلاثية الأبعاد على عمليات التصميم والتصنيع؟
أحد الجوانب الأكثر أهمية في الطباعة ثلاثية الأبعاد هو القدرة على تصنيع الأشكال الهندسية المعقدة بقليل من إن لم يكن هناك أي تكلفة. في الواقع ، يتم استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في كثير من الأحيان لجعل المنتجات التي من المستحيل إنتاجها باستخدام العمليات التقليدية مثل قولبة حقن البلاستيك. يستغل المصممون هذه المرونة الهندسية من خلال تمكين مستويات أكبر وأكبر من تمييز المنتجات. في النهاية ، لا يحتاج أي منتج ثلاثي الأبعاد إلى أن يكون هو نفسه.
يعتبر هذا الإنتاج المكون من وحدة واحدة محركًا قويًا أيضًا لمجتمع التصنيع. في الماضي ، كان اقتصاد التصنيع يعتمد دائمًا على إنتاج مكونات كافية لتغطية تكاليف الأصول الثابتة ، مثل أدوات العفن. ولكن بمجرد التخلص من الحاجة إلى أدوات العفن ، يتغير النموذج الاقتصادي بشكل كبير.
تقدم عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد بعض الفوائد الحقيقية فيما يتعلق بسلسلة التوريد. هل يمكنك شرح هذه الفوائد؟
إن الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست مجرد تقنية مدمرة تستخدم لاستبدال القالب أو الصب أو التصنيع ، بل هي تقنية تمكينية تسمح للشركات بالتفكير بشكل مختلف حول سلاسل التوريد الخاصة بها ، والأهم من ذلك سلسلة القيمة والتفاعل مع العملاء داخل أعمالهم. هناك بالفعل ست فوائد رئيسية عبر سلسلة القيمة هذه الناتجة عن تنفيذ الطباعة ثلاثية الأبعاد.
- تصنيع رقمي وأقل الأدوات - مما يسمح بزيادة مستويات تباين المنتج وإنتاج دفعة اقتصادية أصغر لدعم اتجاهات جغرافية أو ديموغرافية أو اجتماعية محددة
- استغلال حريات التصميم - تمكين إنتاج المنتجات ذات المستويات المتزايدة من التعقيد الهندسي ، مع القليل من إن لم يكن هناك أي تكلفة
- تمكين تخصيص المنتج - اقتران بإنتاج منخفض الحجم بأحجام دفعة واحدة ذات هندسة معقدة لإدراك المنتجات الفردية
- تقديم تجارب جديدة في مجال البيع بالتجزئة - إشراك المستهلك في تجربة تصميم المنتج من خلال الوصول عبر الإنترنت أو داخل المتجر إلى أدوات البرمجيات البديهية أو المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد
- معالجة الأسواق الناشئة - إضفاء الطابع الشخصي على المنتجات المقترنة مع إمكانية الوصول إلى تجارة التجزئة لسكان كبار السن والمتغيرة
- تخضير سلسلة التوريد - الحد من احتجاز المخزون ، التخفيف من مخلفات التعبئة والتغليف ، تقليل اللوجيستيات وتقليل تصنيع ثاني أكسيد الكربون
في الواقع ، يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد إعادة توجيه سلسلة التوريد بشكل كامل ، حيث إنها تضع المستهلك في كل من النهاية الخلفية والواجهة الأمامية للسلسلة. يمكن للمستهلكين المشاركة في تصميم المنتج الأولي ، أو يمكنهم الطلب بناء على الطلب ، مع المنتجات التي يتم إجراؤها بعد تبادل الدفع. يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد تمكين كل من سلسلة الإمداد المتجاوبة السريعة ، ولكن أيضاً ذات العجاف - نسميها التصنيع غير الشرعي.
ما هي القيود المادية للطباعة ثلاثية الأبعاد وما هو التقدم المحرز للتغلب على هذه القيود؟
وكما قلنا ، ما زالت لدينا قيود مادية. بعضها مادي ، وبعضها اقتصادي ، وبعضها جمالي وبعضها بيئي. لا تزال عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد تكافح من أجل تحقيق الخواص الميكانيكية للبلاستيك المقولب أو الأجزاء المعدنية المشكّلة من مادة صلبة. ولكن هناك الكثير من العمل الجاري في المختبرات والجامعات في جميع أنحاء العالم لتوسيع نطاق المواد وتحسين ما لدينا بالفعل.
كما أننا نشهد المزيد من الشركات التي تدخل في سلسلة توريد المواد ، مما يؤدي إلى انخفاض تكلفة المواد الخام ، مما يؤثر بالطبع على اقتصاديات الأجزاء النهائية المنتجة. كما أننا نشهد تعريفًا أفضل للشفافية بالألوان ، وتحسين جماليات الأجزاء ، إلى جانب مواد أكثر استدامة مثل البوليمرات الخضراء مثل نايلون 11 و PLA المشتقة من النباتات بدلاً من الزيت. ما زال أمامنا طريق طويل لنقطعه ، لكننا نتحرك بسرعة ونسير في الاتجاه الصحيح.
ما هي العقبات الرئيسية التي تحول دون أن تصبح الطباعة ثلاثية الأبعاد تقنية سائدة؟
كما قلنا أن المواد هي مشكلة ، ولكن يمكن التخفيف من ذلك إلى حد ما من خلال تصميم المنتج.يعتبر الاقتصاد أيضًا مشكلة ، حيث إن ماكينات ومواد الطباعة ثلاثية الأبعاد مكلفة نسبيًا وبطيئة نسبيًا ، مما يجعل الأجزاء التي تنتجها تبدو أكثر تكلفة من تلك المصنعة بواسطة تقنيات الإنتاج الضخمة. ومع ذلك ، مع انخفاض أسعار المواد وزيادة الإنتاجية ، تصبح اقتصادات الطباعة ثلاثية الأبعاد أكثر قبولًا.
القيد الرئيسي الآخر هو المعرفة. العديد من الشركات لا تفهم ببساطة كيفية استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد أو مكان وضعها ضمن سلسلة القيمة الخاصة بها. تبدو سلسلة التوريد الصناعية الحالية ضعيفة ، ولا يفهم مصممو منتجاتها تمامًا كيف يستغلون المزايا الهندسية ووظائف التسويق الخاصة بهم في كفاحهم لفهم كيفية دمج الطباعة ثلاثية الأبعاد في سلسلة قيمة العملاء. أعتقد أن هذا هو المكان الذي نأتي فيه كشركة استشارية تساعد الشركات على فهم هذه المشكلات ، وتقييم التقنيات ، وتطوير حالة العمل وتنفيذها في تدفق القيمة.
مع ظهور آلات طباعة سطح المكتب المحمولة منخفضة التكلفة ، كان هناك حديث عن أننا سنعمل قريباً في منازلنا. ما مدى احتمال هذا السيناريو؟
لدي اثنين من آلات الطباعة 3D في منزلي وأولادي يحبونها. ولكن مرة أخرى ، قد يكون متعهدًا على الأرجح التابوت الغريب لشخصين في المرآب. على محمل الجد ، كان الاهتمام بالطباعة ثلاثية الأبعاد للمنزل رائعاً في العامين الماضيين ، كما كان النمو في الشركات التي تصنع الآلات لخدمة السوق. في المرة الأخيرة التي حسبناها وجدنا أكثر من 40 شركة في جميع أنحاء العالم صنعت طابعات منخفضة التكلفة للمستهلكين. يعتمد معظمها على نفس التصميم المفتوح للبوليمر المنصهر من خلال فوهة ، لكن بعضها يستخدم أساليب أخرى. في العام الماضي تم بيع حوالي 15000 طابعة منزلية. نتوقع أن يكون هذا الرقم أقرب إلى 60،000 هذا العام (ربما أكثر). لذلك ليس كل بيت - حتى الآن.
في الوقت الحالي ، يتم استخدام معظم الأجهزة المنزلية من قبل الأشخاص المهتمين بالتكنولوجيا أو المهتمين بتصميم المنتج. نحن نشهد المزيد والمزيد من الناس يشترون ثم لدعم هواياتهم ، سواء كان صنع قطع غيار الطائرات التي تسيطر عليها عن بعد أو حتى جعل السحر الصيد مخصصة. فهي رائعة من منظور تعليمي - تأخذ طابعة ثلاثية الأبعاد ، وبعض تلوين الطعام القرمزي ، والخل ، وبيكربونات الصودا ، ولديك أفضل مشروع فرعي لفيلم المنزلق على الإطلاق.
ما النصيحة التي تقدمها لمنظمي المشاريع الذين يتطلعون إلى استكشاف الطباعة ثلاثية الأبعاد كاستثمار أعمال محتمل؟
تحتاج إلى معرفة السوق الخاص بك ، ومعرفة عملائك ومعرفة مهاراتك. هناك العديد من الفرص عبر سلسلة التوريد من تصميم المنتجات المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، أو بيعها بالتجزئة عبر الإنترنت أو في الشوارع العالية ، أو تطوير واجهات برامج للسماح للآخرين بالانخراط في عملية التصميم ، أو صياغة مواد جديدة ، أو لأولئك الذين لديهم جيوب أعمق ، أو إنشاء قدرة إنتاجية. بالنسبة للشركات ، المفتاح هو فهم تجربة العملاء وقيمة التكنولوجيا. بالنسبة لبعض الشركات ، تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد أداة مساعدة صامتة - مما يجعل حياة الشركات أكثر سهولة. بالنسبة إلى الآخرين ، تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد هي "الخطاف" ، وسبب وجود المنتج ، والتمييز. بمجرد أن تفهم الشركات كيف يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تضيف قيمة ، فإنها تحتاج إلى فهم كيفية استخدامها ومتى تستخدمها ، ولكن هذه قصة أخرى.
يود Freshous أن يشكر الدكتور Phil Reeves على رؤيته الخبيرة في عالم الطباعة ثلاثية الأبعاد. جميع الصور الواردة في هذا المقال مقدمة من Freedom Creation
