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

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.

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.

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.

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.

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.

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 🙂