Наше деловое партнерство www.banwar.org

Середньостатистичний автомобіль складається з 25? 000 деталей, доставлених з різних куточків світу. Компанія Local Motors довела це число до 64, надрукувавши кузов машини на 3D-принтері.

На вигляд це скромний транспорт, такий собі підріс карт. Споживає струм напругою 48? У силова установка разом з трансмісією прикручена болтами до алюмінієвій рамі. Сидіння надруковані разом з кузовом і додатково забезпечені м'яким покриттям. Машина по імені Strati виглядає як незаконнонароджений син інопланетного ровера, проте Джон Роджерс, співзасновник і голова компанії Local Motors, що спеціалізується на дрібносерійних автомобілях, вважає , Що його прототип можна назвати революційним транспортом майбутнього: простим, легким, недорогим і надзвичайно персоналізованих.

Однією з найбільших проблем стала відсутність принтера потрібних розмірів. Щоб розв'язати цю проблему, Local вступила в партнерство з верстатобудівної компанією Cincinatti, Національною лабораторією Oak Ridge, що належить міністерству енергетики США, і науково-технічним центром в Ноксвілл, штат Теннессі. Всі разом вони розробили новий принтер - якраз під розмір автомобільного кузова. Попутно вони думали над новим підходом до безпосереднього цифрового виробництва.

Джордан Брандт

«До сих пір з допомогою 3D-принтерів намагалися імітувати конструкції, виконані традиційними способами, - говорить Роджерс. - Тобто друкувати деталі, які мають закінчений вигляд. А ми вважаємо, що не варто змушувати 3D-принтер робити всю роботу. Нехай він швидко створить деталь, а там, де її треба дообработать, можна застосувати верстат ». Ідея полягає в тому, щоб друкувати з посиленого карбоном пластику відразу весь корпус, який буде одночасно і шасі, і кузовом. Все інше - підвіска, колеса, мотор і батарея - кріпиться до цієї основі.

Автомобіль Strati був вперше представлений на промисловій виставці в Чикаго в вересні цього року, а вже в перших числах жовтня в Москві на міжнародній конференції Autodesk University Russia 2014 нам вдалося поговорити з Джорданом Брандтом, людиною, завдання якого - оцінити перспективи розвитку технологій 3D-друку. Він співробітник компанії Autodesk, яка є світовим лідером в створенні програмних засобів 3D-проектування, а в даний час активно займається «софтом» для 3D-друку.

Мова про те, щоб надрукувати автомобіль цілком, поки не йде. Мотор, трансмісію, батарею, підвіску - все це виготовили для електромобіля Strati звичайним індустріальним способом. Однак і в цьому випадку кількість деталей, які підлягають збірці, знизилося на порядок. Очікується, що в майбутньому виробники складної техніки будуть все менше їм менше покладатися на поставки деталей від сторонніх партнерів, і все більше виготовляти на місці, за допомогою 3D-друку. При цьому самі виробництва наблизяться до споживачів своєї продукції.

Інтерв'ю: Олег Макаров

ПМ: Відомо, що 3D-друк зараз використовується в НДДКР, а також для потреб технічних хобі. Чи буде ця технологія активно застосовуватися в промисловості?

ДЖ.Б .: Я вважаю, що роль 3D-друку в промисловості недостатньо відома широкому загалу. В останнє десятиліття сталося багато такого, що змінило методи виробництва під впливом цієї нової технології. Наприклад, компанія Boeing вже більше десяти років використовує надруковані деталі на своїх військових літаках. Але більш важливим є те, що адитивні технології розширюють можливості традиційних процесів. І тому є прекрасний приклад - пластмасове лиття під тиском. Цим способом виготовляється безліч оточуючих нас предметів, наприклад корпусу для смартфонів і планшетів. У класичному варіанті в металеву форму впорскується розплавлена ​​пластмаса, потім форма остигає, деталь витягують, і все повторюється знову. Цей процес постійно намагаються прискорити, але є одна важлива перешкода - форма з виробом остигає повільно. Тепер придумали друкувати металеві форми на 3D-принтерах, і стало можливим створювати всередині форм крихітні канали. Коли пластик закачаний всередину, через ці канали пропускається холодна вода, і деталь остигає набагато швидше. Так вдалося підняти продуктивність підприємств на цілих 40%.

ПМ: Які ще промислові технології на базі 3D-друку зараз впроваджуються?

ДЖ.Б .: Відбуваються дуже цікаві речі. Якщо раніше 3D-принтерами займалися стартапи, які розвивали виробництво з нуля і нічого іншого не робили, то зараз в галузь приходять компанії, десятиліттями випускали промислове обладнання. У них є досвід створення надійних машин. Наприклад, з'являються верстати з ЧПУ, що з'єднують в собі традиційну технологію фрезерування з адитивною технологією, технологією 3D-друку. За допомогою принтера можна створити загальний контур деталі (3D-друк поки не може змагатися в точності з традиційними технологіями мехобработки), а потім додатково обробити поверхню фрезою там, де це необхідно. Таким шляхом пішли конструктори з Local Motors, які при створенні свого автомобіля Strati використовували програмну платформу Spark від Autodesk. Вони виходять з того, що далеко не кожна поверхня в автомобілі повинна бути ідеально оброблена. Машинна обробка може застосовуватися «точково», там, де це дійсно необхідно.

ПМ: Поєднання двох технологій - це дешевше або швидше?

ДЖ.Б .: І швидше, і дозволяє уникнути зайвих витрат. При традиційній інструментальній обробці металевої деталі (фрезерування, свердління і т.? Д.) До 90% металу з заготівлі може піти у відходи. Але якщо сама заготівля, надрукована на 3D-принтері, вже має задану форму, то при мехобробці кількість відходів буде зведено до мінімуму. Візьміть титанове виробництво - Росія тут, до речі, в світових лідерах. Обробляти титан на верстатах довго і дорого, а головне - потім важко утилізувати велику кількість відходів. Здавалося б - в чому проблема? Беремо стружку і переплавляють її назад в злитки. Але через процеси окислення зробити це нелегко, потрібні складні і дорогі технології. Один з найбільших постачальників деталей для аерокосмічної індустрії, компанія GKN Aerospace, виводить в відходи близько 1400 т титанової стружки в рік. І знаєте, який у них основний метод утилізації? Стружку додають в асфальт для зміцнення дорожнього покриття. Тому завдання зниження кількості тютюнових відходів зараз вкрай актуальна, і в цьому допоможуть технології 3D-друку.

Поки автомобіль, надрукований на 3D-принтері, виглядає трохи несерйозно, але його поява на світ відкриває нову епоху в автопромі.

ПМ: Чи є надійні технології друку титанових деталей?

ДЖ.Б .: Так, це лазерне наплавлення за допомогою титанової дроту або порошку. Технологія наплавлення з титанової дротом дуже перспективна. Сенс її в тому, що на роботизовану головку постійно подається тонка дріт з титану, лазер її плавить, і крапелька металу наплавляється точно в заданому місці створюваної деталі. Таким способом можна створювати досить об'ємні деталі. І відходи при подальшій механічній обробці складуть не 90, а, скажімо, 2%. Можна вважати, що 3D-друк приходить на місце кування і лиття. Але можливості нової технології набагато перевищують можливості традиційних.

ПМ: І які це нові можливості?

ДЖ.Б .: Людська природа влаштована так, що, коли з'являється нова технологія, ми намагаємося спочатку робити те, що ми робили раніше, але тільки новим способом. Саме це відбувалося в нашій області в останнє десятиліття. Ми брали старі ідеї і намагалися втілити їх на 3D-принтерах. А ось зараз настає час, коли ми створюємо конструкції, які за допомогою старих технологій ніколи не робили. Можна, наприклад, цілком надрукувати деталь із закритими внутрішніми порожнинами або рухомими частинами всередині як єдине ціле, не вдаючись до збірки. Або надрукувати матеріал, який буде вести себе особливим чином. Ось зараз у знаменитій Лоуренс-Ліверморської лабораторії в Каліфорнії створюють так звані матеріали із заданою архітектурою. Наприклад, металеві сплави з негативним коефіцієнтом теплового розширення. Якщо деталь з такого металу нагріти, вона стиснеться, охолодити - вона розшириться. Нічого подібного ще не було в історії. Візьмемо, наприклад, оптику, встановлену на космічних апаратах. Її фізичні параметри повинні мати високу точність, але через різких температурних перепадів (жар при освітленні сонцем і мороз в тіні) лінзи змінюють форму. Зараз проблема вирішується за допомогою високоточних коригувальних механізмів і електромоторів, але в майбутньому все це, можливо, не знадобиться - достатньо буде особливих властивостей оптичного скла. Можна створювати градієнтні матеріали. Уявімо собі одну деталь, без з'єднань і стиків, на одному кінці якої буде тверда високовуглецева сталь, на іншому - м'який алюміній, а в середині щось проміжної твердості. Можливостей дуже багато, але їх можна реалізувати тільки на основі адитивних технологій, вводячи до складу матеріалу крихітні крапельки речовин з різними властивостями.

ПМ: Як 3D-друк змінить логістику промисловості?

ДЖ.Б .: Зараз стало відомо, що UPS, найбільша поштово-транспортна компанія, відкриває в США мережу майстерень з 3D-принтерами. У цьому є своя логіка - не обов'язково щось пересилати з одного кінця світу на іншій, коли це можна зробити на місці. Звичайно, прості дешеві товари, які робляться в великих обсягах, що не будуть виготовлятися за допомогою 3D-друку. Але ось цифрові пристрої, деталі побутової техніки, запчастини до автомобілів і літаків цілком можуть перейти на нові технології. Тоді зміниться вся світова виробнича інфраструктура. Це буде розподілена система, де виробництво виявиться набагато ближче до споживача. Нещодавно консалтингова фірма McKinsey виявила, що, коли компанія вирішує, де їй виробляти товар, у неї є два основні мотиви: близькість до споживача і до інноваційних систем доставки. А зовсім не там, де дешевша робоча сила. Китайська компанія Foxconn, відома, зокрема, виробництвом продукції Apple, будує свій новий завод в Індонезії. Чи не тому, що там нижча від зарплати у робітників, - вони нижче, але ненабагато, і це не головне. Просто Індонезія - це той ринок, який Foxconn має намір зараз освоювати. Тобто тренд є, а 3D-друк тільки посилить його. Будівництво великих фабрик тягне за собою великі капітальні витрати, і створювати систему невеликих розподілених виробництв на базі 3D-друку може виявитися економічно вигідніше, особливо якщо врахувати скорочення витрат на доставку товару споживачеві.

Сидіння автомобіля були надруковані разом з кузовом. Правда потім з міркувань дизайну і комфорту їх забезпечили м'яким покриттям.

ПМ: Тоді, може бути, взагалі друкувати все, що потрібно, вдома?

ДЖ.Б .: Думаю, через десять років в розвинених країнах половина сімей матиме по принтеру. Це не означає, що треба друкувати все підряд. Тут як з мікрохвильовкою: вона у вас є, але ви ж не готуєте на ній всю їжу, а щось варите на плиті, щось запікаєте в духовці. Вікна та двері будинку друкувати не потрібно, а ось цифрові пристрої типу смартфонів років через 15 ми цілком зможемо роздруковувати у себе. Якщо, звичайно, смартфони збережуться у вигляді, близькому до нинішнього. Чи зможемо купувати особливий дизайн для цих пристроїв, зможемо створювати його самі.

ПМ: А чи не призведе поширення домашніх 3D-принтерів до збільшення кількості побутового сміття?

ДЖ.Б .: Думаю, до того часу будь-який товар буде проектуватися з урахуванням повного життєвого циклу. Якщо ви щось друкуєте, ви будете точно знати, як це буде повторно використано або перероблено. Особливо легко переробляти незмішані матеріали. Наприклад, якщо ваша річ вам набридла або зламалася, ви зможете зайти в сусідній магазин і кинути її в спеціальний подрібнювач типу шредера. Крім того, я вважаю, що коли люди будуть самі брати участь у виробництві, то і створені у себе вдома речі будуть більше цінувати.

Стаття «Авто з принтера» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №12, Листопад 2014 ).