Ok., to opowiem wam o drukarkach 3D przyszłości…

14

Na wstępie przyznam się do czegoś… Na samym początku mojej przygody z drukiem 3D, byłem nim nieprawdopodobnie zafascynowany, chyba jak każdy kto spotkał się z tą technologią po raz pierwszy. Z czasem gdy coraz bardziej wgłębiałem się w ten temat, mój entuzjazm stopniowo spadał, będąc zastępowanym rosnącym sceptycyzmem i rozczarowaniem. Coraz mniej rzeczy wydawało się być takimi jak przedstawiano je na początku. Praktycznie z każdym kolejnym artykułem odkrywałem jak bardzo to wszystko jest przesadzone, przerysowane i wyolbrzymione… „Drukarka 3D w każdym domu – wolne żarty! Kto i po co miałby z tego korzystać? To niszowy temat dla wąskiej grupy osób – technologicznych freaków, geeków, hakerów, makersów, czy jak ich tam wszystkich zwał…” Niedawno uświadomiłem sobie, że w gruncie rzeczy przeszedłem typową dla wszystkich odkrywców drogę: najpierw jest TEZA („druk 3D jest najlepszy!„), potem ANTYTEZA („druk 3D do niczego się nie nadaje!„) – teraz nadszedł czas na SYNTEZĘ. Oto kilka słów na temat: dlaczego drukarka 3D będzie jednak stała w każdym domu i dlaczego to nigdy nie będzie FDM.

Kluczem do próby przewidzenia  przyszłości, było odrzucenie stanu obecnego i potraktowaniu go wyłącznie jako okresu początkowego – przejściowego, do tego co wydarzy się za kilka – kilkanaście lat. Za analogię posłużyła mi jak zwykle, branża komputerowa. Tak jak wielokrotnie o tym pisałem, na dzień dzisiejszy branża druku 3D znajduje się tam, gdzie komputery osobiste w połowie lat 80-tych. W tamtych czasach wykorzystywano je przede wszystkim w pracy (w biurach i przemyśle), natomiast jeśli chodzi o zastosowania domowe nie bardzo było wiadomo do czego ich użyć? W większości przypadków po prostu na nich grano, a dane przenoszono na archaicznych nośnikach pokroju kartridżów, kaset magnetofonowych czy dyskietek. Co zdolniejsi próbowali swych sił jako programiści lub graficy – efektem ubocznym tych starań była tzw. demoscena, czyli subkultura osób tworzących intra do gier, w których prezentowali swoje umiejętności. Dziś w branży druku 3D taką demoscenę tworzą RepRapowcy publikujący swoje projekty na Thingiverse.

Gdy zestawimy ze sobą lata 80-te i czas obecny okaże się, że w gruncie rzeczy jedynymi rzeczami jakie pozostały wspólne z komputerami z tamtych czasów a obecnymi, to klawiatura i fakt, iż do wyświetlania treści bądź grafiki potrzebny jest jakiś ekran (niekoniecznie monitor). Co prawda są jeszcze procesor, twardy dysk, pamięć RAM, zasilacz i kilka innych komponentów, jednakże różnią się one między sobą już do tego stopnia, że jedyne co je łączy to tylko nazwa. Jeśli chodzi o różnice to zmianie uległo przede wszystkim przeznaczenie samych komputerów – dziś służą one przede wszystkim do komunikacji lub tworzenia i obsługi narzędzi ją umożliwiających. Nośniki danych powoli odchodzą do lamusa – dziś większość danych jest przechowywana w chmurze. To spora różnica w stosunku do kaset magnetofonowych, prawda?

Wychodząc zatem z założenia, że wszystko co jest dziś będzie w przyszłości inne, zacząłem od odrzucenia technologii FDM jako tej, z której będzie się korzystało w domu – a w konsekwencji w ogóle. Chociaż sam FDM nie zniknie, jego rola będzie stopniowo marginalizowana. Wzrośnie za to znaczenie druku 3D z żywic, a to za sprawą 3D Systems i Google oraz HP.

PolyJet jako drukarka 3D przyszłości

Technologia PolyJet i jej pochodne rozwiązuje praktycznie wszystkie problemy jakie stoją dziś przed drukiem 3D. Jest super dokładna, lada moment zacznie być w pełni kolorowa i super szybka. Wszystko to za sprawą prac jakie prowadzą Stratasys / Objet, 3D Systems i Google oraz HP. Choć ten ostatni jak na razie milczy w sprawie wyboru docelowej technologii druku 3D w jaką wejdzie, niedawne doniesienia dość jednoznacznie sugerują kierunek jaki obrał.

Objet-500-Connex3

To co powstrzymuje dziś technologię PolyJet przed masowym rozprzestrzenieniem się na świecie to horrendalna cena urządzeń i żywic – szczególnie gdy porównamy to np. do FDM. Niemniej jednak w momencie obrania kierunku na sektor małych i średnich przedsiębiorstw ceny urządzeń i materiałów eksploatacyjnych zaczną stopniowo spadać. A stanie się tak, ponieważ technologia PolyJet będzie po prostu bezkonkurencyjna w stosunku do pozostałych. W gruncie rzeczy, nowoczesne drukarki 3D tego typu będą hybrydami drukarek atramentowych i laserowych, a do druku 3D będą wykorzystywać kartridże z różnymi rodzajami żywic zróżnicowanych pod kątem właściwości wydrukowanych z nich modeli (twarde, elastyczne, bardziej wytrzymałe etc.).

Ich obsługa będzie prosta i przyjemna tak jak w przypadku laserówki, atramentówki lub kserokopiarki. Chociaż początkowo drukarki 3D drukujące w technologii PolyJet będą dostępne głównie w firmach, podobnie jak tradycyjne drukarki w końcu zawitają do domów.

SLS i DMLS jako standard w przemyśle

Chociaż patenty na SLS spadły blisko pół roku temu, nie doszło do zapowiadanego zalewu tanich i przystępnych drukarek 3D tego typu. Powód jest prozaiczny – to bardzo wymagająca i skomplikowana technologia. Niedawno popełniliśmy na ten temat oddzielny artykuł wspólnie z Dr. Plamą z Monkeyfab / RepRapForum. Niemniej jednak druk 3D ze sproszkowanych polimerów lub metali będzie jedną z najprężniej rozwijających się technologii druku 3D a to za sprawą coraz szerszego zastosowania jej w przemyśle. Już dziś SLS lub DMLS jest wykorzystywany na równi z tradycyjnymi procesami wytwórczymi, czego najbardziej znanymi przykładami są te z branży lotniczej w postaci GE Aviation czy Airbusa.

Źródło: www.dezeen.com

Źródło: www.dezeen.com

Ten proces będzie cały czas postępował i już dziś trudno wyobrazić sobie nowoczesny zakład produkcyjny nie korzystający z drukarek 3D tego typu. To o czym możemy natomiast zapomnieć to SLS lub DMLS w domu. To się po prostu nie wydarzy…

FDM jako drukarka – igłówka

FDM jest najtańszą w eksploatacji i najszybszą technologią w stosunku do wszystkich pozostałych. Drukarki 3D drukujące w tej technologii są również najtańsze i najprostsze jeśli chodzi o produkcję. Mimo to sam druk 3D z plastiku doszedł do granic swoich możliwości. Jedyne pole do zmian i modyfikacji jest w materiale do druku 3D. W zeszłym roku po raz pierwszy przełamano monopol ABS i PLA, i do użycia na szerszą skalę zaczęły wchodzić takie materiały jak nylon, PET, oraz wszelkiego rodzaju kompozyty w postaci Laywood / Woodfill (kompozyt polimerów i drewna), Laybrick (kompozyt polimerów i gipsu), materiały elastyczne i gumopodobne (np. NinjaFlex), zmieniające kolor pod wpływem temperatury, przewodzące prąd i wiele, wiele innych. To co się nie zmieniło to technika wytwarzania obiektów – a przede wszystkim ich jakość. Nie zmieniła się i nie zmieni ilość kolorów. Choć teoretycznie można drukować nawet z pięciu na raz, jest to tak skomplikowane i mało wydajne, że stanowi raczej ciekawostkę niż konkretne rozwiązanie. Poza tym to wciąż tylko 5 pojedynczych kolorów, których nie można łączyć i mieszać.

Źródło: www.ordsolutions.com

Źródło: www.ordsolutions.com

Najnowszą – być może ostatnią nowinką w tej technologii może być druk 3D z granulatu zamiast drutu. O ile ułatwi to sam proces dostarczania filamentu do drukarki 3D nie wpłynie to znacząco ani na jej szybkość ani na jakość. Po prostu cena materiału jeszcze bardziej spadnie.

Ze względu na ograniczenia jakościowe i kolorystyczne, niskobudżetowe drukarki 3D nigdy nie przyjmą się w domach. Również czas pracy drukarki 3D skutecznie będzie je dyskwalifikował, podobnie jak konieczność drukowania supportów, które bywają dość problematyczne i często rujnują świetnie zapowiadające się wydruki pozostawiając po bokach swoje resztki, bądź odrywając wraz ze sobą fragment modelu. Tam gdzie tego typu drukarki 3D znajdą zastosowanie to miejsca, w których są obecne cały czas – biurka i pracownie projektantów, inżynierów i konstruktorów, którzy za ich pomocą wykonują „trójwymiarowe szkice” nowych produktów lub ich części konstrukcyjnych. Na FDM`ach będą produkowane cały czas małe i proste elementy, będące całkowicie abstrakcyjne dla przeciętnego człowieka – fragmenty obudów, osłon, prowadnic etc.

W końcowym rozrachunku będą one pełnić tą samą rolę jaką pełnią dziś drukarki igłowe – do tworzenia prostych, szybkich rzeczy, gdzie koszt eksploatacji oraz czas realizacji mają kluczowe znaczenie,  a jakość czy estetyka są bez znaczenia.

SLA, DLP i CJP jako kasety magnetofonowe oraz dyskietki 5,25″

Skoro PolyJet umocni swoją pozycję na świecie druku 3D w segmencie małych i średnich przedsiębiorstw – a docelowo nawet rynku konsumenckiego, sens istnienia technologii SLA, DLP i CJP straci rację bytu. SLA i DLP to również druk 3D z żywicy, ale w przeciwieństwie do PolyJet jest on bardzo powolny i jednokolorowy. Co więcej – to się nigdy nie zmieni. Podobnie jak FDM są to technologie skończone, gdzie jedyne pole do manewru tkwi teoretycznie w materiale. W gruncie rzeczy nie ma to jednak żadnego znaczenia, gdyż PolyJet będzie bił obydwie technologie na głowę.

Form 1 plus 01

Jeśli chodzi o CJP czyli pełnokolorowy druk 3D z proszku gipsowego, to wraz z upowszechnieniem się pełnokolorowego druku 3D z żywic ta technologia również straci rację bytu, gdyż będzie się dublowała z PolyJet. Modele z proszku gipsowego będą miały gorsze właściwości fizyczne od tych z żywicy a ich jedyna aktualnie przewaga – możliwość odwzorowania pełnego koloru, przestanie mieć znaczenie. Dodatkowo produkcja proszku gipsowego do maszyn drukujących jest trudniejsza i bardziej kłopotliwa niż produkcja żywic co również działa w ostatecznym rozrachunku na niekorzyść CJP. W końcu 3D Systems rozwija obydwie technologie, w którymś momencie musi po prostu dokonać wyboru na czym się opłaca im skupić bardziej. W wyborze może pomóc im Google.

MCor jako ciekawostka

Choć irlandzka firma rozwija się w fantastyczny sposób, a wydruki z ich maszyn są niewiarygodne, na dłuższą metę nie uda jej się odcisnąć znaczącego śladu na branży. Z jednej strony powodem będzie fakt, iż druk 3D z papieru jest wyjątkowo skomplikowaną i przez to czasochłonną technologią, a z drugiej brak funduszy na dalszy, dynamiczny rozwój. MCor to firma o charakterze start-upowym, która jest na etapie pozyskiwania kapitału z różnych funduszy inwestycyjnych. Wątpliwym jest aby w firmę zainwestowały swoje środki jakieś poważniejsze korporacje jak np. HP. Bez tego MCor jest skazany na stopniową marginalizację aż w końcu zapomnienie. Nawet jeśli urządzenia jakie produkuje zapewniają wydruki na fantastycznym poziomie.

Mcor-01

Zakończenie

To tyle jeśli chodzi o moje przewidywania i projekcje. Choć większość typów brzmi na dzień dzisiejszy niczym herezja, po dłuższym zastanowieniu może mieć sens. Tak mi się przynajmniej wydaje… Proszę o potraktowanie tego z odpowiednim dystansem. Obiecuję, że jeśli za 5 lat nic z tych rzeczy się nie sprawdzi, lub rzeczy potoczą się zupełnie odwrotnie, obiecuję nie kasować artykułu 🙂

Udostępnij.

O autorze

Paweł Ślusarczyk

Prezes zarządu CD3D Sp. z o.o. oraz Business Development Manager. Posiada ponad 12-letnie doświadczenie w biznesie, zdobyte w branży IT, reklamowej i poligraficznej. Od stycznia 2013 roku związany z drukiem 3D.

  • Jaszuk

    Fajne rozmyślania. Uważam jednak, że nadrzędną sprawą jest prostota oprogramowania tak samo jak to miało miejsce w rozwoju komputerów. Przełom zaczął się w momencie kiedy oprogramowanie stało się przyjazne dla użytkowników. Muszą powstawać programy proste w użyciu do budowy obiektów np. plików stl. To na jakiej drukarce to wydrukujemy to jest sprawa dopasowania do zastosowania drukowanego przedmiotu. Oczywiście z czasem technika drukowania będzie coraz bardziej wyrafinowana ale czy żywice… tego bym nie przesądzał. One mają bardzo duże ograniczenia. Mamy coraz nowsze i ciekawsze materiały, które w tym momencie są jeszcze w fazie badawczej lub wdrażania w życie np. grafen. To może być bardzo ciekawy materiał do druku.

    • Zgadzam się – kluczem do dalszej ekspansji druku 3d na masowym rynku jest intuicyjne oprogramowanie CAD. A także jak @PawełŚlusarczyk zauważył w innym swoim artykule rozwój skanerów w tabletach, smartfonach, laptopach. Jest sporo startupów związanych ze skanowaniem dla potrzeb druku 3d w chmurze i jeszcze więcej przystawek do srajfonów, samodzielnych skanerów itp. Jeśli proces skanowania się zautomatyzuje i maksymalnie uprości w tych aplikacjach może to znacząco wpłynąć na atrakcyjność/praktyczność samego druku 3D.

      Ostatnie tego typu inicjatywy:
      Tablet Tango: http://personalfactory.tumblr.com/post/88171206347/project-tango-tablet-development-kit-our-7
      Tablet EyesMap: http://personalfactory.tumblr.com/post/88171206347/project-tango-tablet-development-kit-our-7

      • Animos

        Zgadzam się, że oprogramowanie CAD musi być proste, aby na „srajfonie” dało się skończyć pracę zanim skończy się w nim bateria. Kiedyś tą wiodącą firmą w tym przedziale software był AutoDesk (AutoCAD), ale teraz to już sam nie wiem kto przoduje? Może dlatego, że to niezły kawałek tortu w zakresie oprogramowania i dlatego firmy nie chcą stworzyć coś wspólnego, co by miało to szansę na ugruntowanie na rynku nowego standardu CAD – prostego i powszechnego, a tak mamy teraz nieomal wieżę Babel – każda firma ma swój soft, a może niedługo też do każdego modelu drukarki będzie też osobne oprogramowanie?

  • Meeeerrrrrrtttt

    To może ja też napisze 😉 :

    -FDM jak najbardziej tak, ale urządzenia muszą być wielogłowicowe i szybkie – wydajne (rzemiosło-wyroby artystyczne , cukiernictwo, medyczne tkanki, stolarstwo wyroby z wyrobów drewnopodobnych czy z domieszką zkompozytów węglowych i szklanych, albo regeneracja jakiś uszkodzonych przedmiotów czyli dodrukowanie nowego fragmentu do już istniejącego przedmiotu/ obiektu – jaką inną technologią druku 3d te wszystkie powyższe można by wykonać …. nie da się inaczej

    – SLS i inne technologie proszkowe -tak jak redaktor napisał specjalizowany przemysł, rzemiosło (metale, ceramika, niektóre rodzaje tworzyw)

    -sterolitografia – tu nie wiem, tutaj jest zupełny zastój (pisze o urządzeniach profesjonalnych)

    -PolyJet – ta technologia ma rzeczywiście duże szanse także na rynku konsumenckim , tylko pytanie ile czasu będzie trwało zanim się upowszechni i potanieje

    -druk 3D z różnych folii i papieru z nadrukiem kolorów – daje to pod jeden temat – tutaj po pierwsze konstrukcja urządzeń musi się zmienić (też mam pomysł ale nie ujawnie 😉
    , takie urządzenia mają bardzo duże szanse kiedyś trafić zarówno do biur a w szczególności do domów.

  • Jakub Niespolański

    Jako że dobrze pamiętam lata 80-te, tudzież dzięki temu, że niektóre rzeczy można obecnie łatwo sprawdzić w Wikipedii, pozwolę sobie zadać kłam porównywaniu obecnego rynku niskobudżetowych drukarek 3D z rynkiem niskobudżetowych komputerów (zwanych wtedy mikrokomputerami) połowy lat 80-tych. Ówczesne maszyny sprzedawały się w milionowych nakładach rocznie, były podstawą rodzącego się wtedy przemysłu gier komputerowych i mogły służyć wielu różnym praktycznym zastosowaniom, od sztuk pięknych po księgowość.
    Także, więcej szacunku dla starszych, młody człowieku! 😉

  • Bardzo możliwe, że FDM wyczerpał swoje możliwości, choć był bym ostrożny co do jednoznacznego stawiania sprawy. A może potrzebne jest zupełnie inne spojrzenie na tą technologię? Kiedy wyczerpuje się teoretycznie wszystkie możliwe usprawnienia, wtedy następuje R.I.P albo przełomowe odkrycie, wywodzące się z diametralnej zmiany podejścia do tematu. Natomiast, nawet jeżeli faktycznie nie będzie się dało usprawnić tej technologii, to nadal pozostanie ona najtańszą. Po za tym FDM nie tworzy jedynie tragedii – da się co nie co wydrukować na tych drukarkach, a to oznacza, że nawet jeżeli PolyJet (który jest nieźle super) ostatecznie zakróluje, to FDM może pozostać niszową domeną dla tych, dla których PolyJet dalej będzie nieosiągalny finansowo. Albo po prostu będzie się na FDM’ach drukować to, co na nich wychodzi dobrze, korzystając z tego, że są one stosunkowo tanie i szybkie, a PolyJet posłuży do konkretów (nawet w domu).

  • don eldarro

    A propos pj, tak z ciekawości, ile kosztują mniej więcej takie maszyny jak eden 250 albo 260?

  • Paweł Kalinowski

    Tekst bardzo wizjonerski, ale obawiam się (a może to i lepiej?), że niektóre przewidywania się nie sprawdzą.
    Na studiach mamy takie powiedzenie: „Jeśli czegoś nie da się zrobić trzeba znaleźć kogoś kto o tym nie wie i to zrobi”. 🙂
    Podejrzewam, że każda z technologii w jakimś stopniu przetrwa, ale niektóre być może w bardzo niszowych niszach (mam tu na myśli CJP i DLP wraz z odmianami działającymi przez sklejanie warstw). Natomiast nie odważyłbym się używać pojęcia technologie skończone… bo co to znaczy właściwie? Technologie odlewnicze rozwijają się od tysięcy lat i pojawiają się ciągle nowe rozwiązania. 🙂
    Jeśli chodzi o PolyJet… tu bym się zgodził, że można uzyskać wiele materiałów o różnych właściwościach poprzez zmiany budowy łańcucha polimerowego, ale pewnie też „utwardzacza”, czyli rodzaju i natężenia wiązki.
    SLS i EBM czyli wszystko co się spieka lub stapia laserem lub wiązką elektronów… tu się zgadza.
    A na koniec FDM, w sumie mnie tam specjalnie nie zależy na tym bo jestem wielbicielem linijkę wyżej wspomnianych technologii opartych na topieniu wiązką, ale dodam coś od siebie:
    Kierunki rozwoju: cieńsze warstwy, szybsza automatyka i uwaga najważniejsze… zastosowanie głowicy podającej w sposób ciągły oprócz filamentu mieszankę barwników, czyli dorabianie kolorów na miejscu. Ewentualnie odpowiednie dopracowanie głowicy tak, żeby mieszała filamenty w kontrolowany sposób. Tyle, że jedno jak i drugie rozwiązanie nie nadaje się na RepRap i mam wątpliwości czy cena urządzenia z taką głowicą będzie na tyle niska, żeby drukarka mogła trafić do „każdego” domu. A na koniec tego, coś o czym wspomniał Meeeerrrrrrtttt. Niektóre materiały nie nadają się do zastosowania na zasadzie PolyJet, ale doskonale sprawdzają się w technologii typu FDM, np cukiernictwo.

    Co do drukowania grafenu, odp. do Jaszuk’a. Niby jak? ja widzę dwie opcje: albo z zastosowaniem lepiszcza… tylko, że wtedy to nie będzie grafen tylko kompozyt zbrojony grafenem lub… poczekamy, aż powstaną „replikatory” (patrz Star Trek) drukujące poprzez dołączanie kolejnych atomów.. powodzenia. 🙂

    • W sumie masz rację – FDM jako drukarka 3D dla cukiernictwa ma sens! Podobnie jak CJP w kontekście ChefJeta 3D Systems. A więc znowu – dane technologie może i przetrwają, ale w dość zmienionej formie. Dzięki za komentarz 🙂

      • Paweł Kalinowski

        Wow, po napisaniu komentarza pomyślałem, że chyba przegiąłem z długością i pewnie nikt nie doczyta do końca. Jestem mile zaskoczony. 🙂

    • Jaszuk

      Spokojnie, jeszcze sami naukowy do końca nie wiedzą jak można grafen wykorzystać to skad niby ja mam wiedzieć 🙂
      Na początek może byc kompozyt zbrojony grafenem – napylany warstwa po warstwie ale to już jest takie banalne.
      Apropo StarTreka nie ogladałem ale jestem fanem Gwiezdnych Wojen i trzeba przyznać, że od czasu krecenia filmu do dzisiaj wiele tych technologi kosmicznych stało sie faktem albo w najblizszej przyszłości stanie się 🙂

      • No stary, ja czekam na miecz świetlny.

      • Paweł Kalinowski

        Jestem spokojny, jako inżynier materiałowy wiem jaka jest słaba wiedza przeciętnego człowieka na temat materiałów. 😉 Naukowcy generalnie wiedzą (pewnie nie o wszystkich) jakie mogą być potencjalne zastosowania, kwestia kiedy to się stanie i czy to lub inne zastosowanie będzie miało sens (np. ekonomiczny). 🙂
        Myśląc o zbrojeniu grafenem miałem na myśli tworzywo sztuczne z dodatkiem grafenu, na takiej samej zasadzie jak się dodaje włókna węglowe, nanorurki węglowe czy fullereny. Sęk w tym, że tak jak nanorurka węglowa ma ściankę z jednej warstwy atomów węgla, tak samo jest z grafenem, który jest jedną warstwą atomów węgla… jako warstwa ma wytrzymałość MEGA, ale zrobienie połączenia między warstwami… bieda.

        Ja też StarTreka nie oglądałem, ale interesując się drukowaniem 3D pojawił się między wierszami temat replikatora w takim sensie jak opisałem.
        A co do miecza świetlnego… według obecnego stanu wiedzy: a) nigdy taki nie powstanie lub b) nie będzie to miecz laserowy.

        • Meeeerrrrrrtttt

          Zanim grafen wejdzie do jakiś sensownych zastosowań i zacznie się go produkować w przyzwoitych ilościach to minie z kilkadziesiąt lat – na razie to takie głównie SciFi-wanie 😉

          Obecnie najbardziej interesujące materiały które próbuje się drukować to materiały z dodatkiem włókien węglowych i szklanych, tak przynajmniej ja uważam 😉 i to może być bardzo interesujący i przyszłościowy kierunek druku.
          – i tutaj właśnie drukarki bazujące na FDM tylko się nadają czyli drukarki tworzące obiekty punkt po punkcie czy linia po linii.

Rozmowa
z Cedrykiem
?