CLIP – pytania i wątpliwości…

Ostatnimi czasy bardzo wiele miejsca w serwisie poświęcamy technologii CLIP, czyli super szybkiemu procesowi drukowania modeli 3D z żywic światłoutwardzalnych. Carbon3D – firma stojąca za tą technologią, ma szansę stać się wkrótce czołowym graczem w branży druku 3D, zarówno dzięki swoim unikalnym rozwiązaniom jak również kadrze managerskiej i zapleczu finansowemu. Managerami w firmie są ludzie posiadający poważne tytuły naukowe oraz doświadczenie zebrane w pracy w czołowych korporacjach – z Apple, Google i eBay na czele. W spółkę zainwestowały już Google Ventures, Autodesk oraz czołowe, amerykańskie fundusze inwestycyjne w postaci Sequoia Capital, Silver Lake Kraftwerk, Northgate Capital, Yuri Milner, Reinet Fund S.C.A. oraz F.I.S. Jednakże wokół technologii CLIP jest w dalszym ciągu sporo niewiadomych – czy to w kontekście procesu druku 3D, czy cen oraz dostępności samych maszyn…?

Zacznijmy od tego co wiemy? CLIP polega na druku 3D z żywic światłoutwardzalnych w niewiarygodnie szybkim tempie, które jest od 20 do 100 razy szybsze od wszystkich pozostałych istniejących technologii dostępnych na rynku. Modele drukowane są warstwa po warstwie, jednakże przebiega to w sposób ciągły, a to za sprawą wykorzystania tlenu jako środka hamującego w całym procesie. Tym samym proces stricte mechaniczny został przekształcony w fotochemiczny, który nie tylko przyspiesza produkcję modelu lecz również pozbawia go warstw. Swego czasu, technologię CLIP bardzo dokładnie opisał na łamach CD3D Wojciech Adamczyk z Sygnis.

Rzeczy, których nie wiemy…

• jaki będzie obszar roboczy drukarki 3D?
• czy są jakieś ograniczenia technologiczne dotyczące kształtu modeli?
• jak wygląda kwestia postprocessingu wydrukowanych modeli?
• jakie żywice będą dostępne (rodzaje i kolory)?
• jak wygląda kwestia ekspozycji żywicy na światło?
• jaki będzie koszt drukarki 3D?
• kiedy będzie dostępna w sprzedaży?

Zacznijmy od kwestii technologicznych. Jeśli chodzi o obszar roboczy, to materiały video zaprezentowane w sieci są mało pomocne. Wszystko co na nich widać to modele wynurzające się z żywicy, bez żadnej skali porównawczej. Więcej możemy wywnioskować ze zdjęcia autorstwa Legacy Effects, które od kilku miesięcy testuje drukarkę 3D Carbon3D.

Jak widać będzie on posiadał ok. 10 x 5 cm (± 2 cm), a więc tyle, ile mają typowe drukarki 3D drukujące w technologii DLP np. od EnvisionTEC. Czy obszar roboczy może być większy? Kilka miesięcy temu temat ten podjął serwis Fabbaloo, który zastanawiał się nad potencjalnymi ograniczeniami technologicznymi CLIP.

Standardowy proces druku 3D z żywic światłoutwardzalnych w technologii DLP lub SLA (utwardzanie żywicy światłem projektora lub lasera) polega na tym, iż stół roboczy drukarki 3D zanurza się w pojemniku (kontenerze) z żywicą, a światło utwardza ją warstwa po warstwie, budując model 3D. Proces ten przebiega „do góry nogami„, czyli spód modelu jest zawsze na górze. Jest w tym jednak pewien haczyk! Utwardzona żywica przywiera pod wpływem światła najpierw do stołu roboczego drukarki 3D, a potem do kolejnych, wydrukowanych warstw – jednakże fragmentarycznie będzie przywierać również do spodu kontenera z żywicą.

Aby tego uniknąć, kontener z żywicą pochyla się o pewien kąt, żywica się delikatnie przelewa dzięki czemu model „odrywa” się od spodu kontenera. To rozwiązanie ma jednak dwie wady – po pierwsze wydłuża to proces druku 3D, a po drugie, stopniowo degraduje kontener z żywicą z powodu odrywania cząsteczek (molekuł) od jego powierzchni, co wymusza jego wymianę co jakiś czas.

W przypadku CLIP ten proces został rozwiązany w genialny sposób – wykorzystując tlen, który hamuje proces utwardzania się żywicy, tworzy delikatną warstwę ochronną dla spodu wydruku, przez co nie przylega on do spodu kontenera. To rozwiązanie znacząco przyspiesza cały proces druku 3D i jest kwintesencją tej technologii.

Gdy warstwa wydruku zostanie utwardzona, model podnosi się o zadaną wysokość, tak aby kolejna warstwa żywicy mogła wpłynąć pod niego aby zostać utwardzona.

Co jednak w momencie, gdy model będzie wypełniał znaczącą część kontenera? Żywica może nie mieć możliwości wypełnić szybko całej powierzchni drukowanego modelu, co wydłuży proces drukowania, oraz wymusi stosowanie dużo szerszego kontenera w stosunku do stołu roboczego.

Widać to zresztą na filmie promocyjnym z wieżą Eiffla. W momencie gdy drukowane są duże powierzchnie – proces jest (relatywnie) wolny. Przyspiesza dopiero w trakcie drukowania wyższych partii wieży.

Co z tego wynika? Aby drukować duże obiekty o powierzchni np. 20 x 20 cm, potrzebny będzie nam odpowiednio większy kontener na żywicę, co wiąże się z kolei z potrzebą zalania go większą ilością materiału. Ponadto, obiekty o dużej, blokowej geometrii, będą drukować się zdecydowanie dłużej niż np. powyższa wieża Eiffla. Możliwe również, że nie wszystkie modele 3D będą nadawać się do drukowania w tej technologii…? Tzn. dadzą się wydrukować, ale ich efektywność druku 3D może być mniejsza niż np. w przypadku SLS, czy… Multijet Fusion.

Jako że mamy do czynienia z żywicami i technologią DLP, niezbędny będzie postprocessing, czyli kąpiel chemiczna skończonych wydruków. Tutaj należy założyć, iż będzie to wyglądało na podobnej zasadzie jak w przypadku pokrewnych technologii, tyle tylko że… nie mamy w tym zakresie żadnej wiedzy? Co prowadzi nas do kolejnego zagadnienia, czyli rodzaju używanych żywic?

Na wszystkich dostępnych materiałach promocyjnych widać wydruki wykonywane z żywic o różnych kolorach. Wieża Eiffla jest niebieska, ażurowa kula czerwona, model dziewczynki z Legacy Effects szara, a wydruki modeli z Forda białe i czarne. Niedawno pojawiły się informacje o materiałach „elastometric” i „tough” Można zatem założyć, iż firma zapewnia szerokie spektrum materiałów – pytanie czy będą się one różnić także swoimi właściwościami fizycznymi i chemicznymi? Zapewne tak, chociaż jest to kolejna niewiadoma. Być może również w tym zakresie Carbon3D szykuje nam jakąś niespodziankę? Pewne jest to, że żywice wykorzystywane w CLIP muszą być dedykowane do tego procesu i raczej nie będzie się tu wykorzystywać (przynajmniej na początku) żadnego zamiennika.

A skoro jesteśmy przy żywicach, warto zadać sobie pytanie jak będzie wyglądała kwestia ich ekspozycji na światło? Jako że mamy do czynienia z żywicami światłoutwardzalnymi, powinny być one chronione przed światłem dziennym, aby nie zostały przypadkowo utwardzone. Dlatego wszystkie drukarki 3D drukujące w tej technologii mają specjalne osłony, z barwionego tworzywa (żółte, pomarańczowe lub czerwone). Filmy promocyjne pokazują proces druku 3D jako całkowicie otwarty. Zakładam, iż zostało to zrobione wyłącznie dla celów marketingowych, aby jak najlepiej zaprezentować proces druku 3D. Jeśli tak, oznaczałoby to, że drukarka 3D jest wyposażona dodatkowo w jakąś komorę zabezpieczającą – i co za tym idzie, docelowo będzie wyglądać zupełnie inaczej?

Pytanie: jak wyglądają drukarki 3D, z których korzystają Ford i Legacy Effects?

W końcu przechodzimy do tego co najważniejsze – ile to będzie kosztowało i kiedy będzie dostępne? Na początku chciałbym ostudzić oczekiwania osób, które mają nadzieję, że technologia CLIP będzie tania i ogólnodostępna. Moim zdaniem będzie wprost przeciwnie – koszt drukarki 3D, bez względu na jej obszar roboczy będzie w najlepszym przypadku zbliżony do cen innych profesjonalnych drukarek 3D dostępnych na rynku.

Skąd ten wniosek?

Technologia CLIP będzie bezkonkurencyjna jeśli chodzi o jakość i szybkość druku 3D, a równocześnie będzie chroniona patentami. Jeżeli firma stanie przed wyborem zakupu Carbon3D, lub którejś z drukarek 3D drukujących w technologii SLA od 3D Systems wybór będzie oczywisty. Jedyna nadzieja dla 3D Systems, to różnice w obszarach roboczych urządzeń. Natomiast jeśli chodzi o ceny, to Carbon3D może dowolnie je windować. Firmy które będą zainteresowane zakupem nowych maszyn, uczynią to bez względu na to czy będą one kosztować 100 tysięcy złotych, pół miliona, czy milion… Nawet jeśli kosztowałaby 2 miliony – i tak znajdzie nabywców.

Będąc bezkonkurencyjnym na rynku, w interesie Carbon3D nie będzie obniżanie ceny urządzenia, gdyż tak czy inaczej znajdzie ono nabywców. Ich drukarka 3D nigdy nie trafi na rynek konsumencki i będzie dedykowana tylko dla profesjonalistów, którzy tak czy inaczej znajdą środki na jej zakup. Nie zapominajmy również o materiałach eksploatacyjnych – czyli żywicach. Ich cena również będzie obarczona odpowiednią marżą. To nie będą tanie rzeczy…

Możliwy będzie też inny scenariusz – chociaż jest on mało prawdopodobny (z uwagi na historię osób tworzących Carbon3D oraz zaangażowanie w nią takich korporacji jak Google czy Autodesk). Co jeśli znajdzie się na świecie firma, która wyłoży na stół olbrzymie pieniądze i przejmie technologię na wyłączność?

Jeśli chodzi o dostępność drukarek 3D Carbon3D na rynku, to tu również należy uzbroić się w cierpliwość. Urządzenie jest w fazie funkcjonalnych prototypów, a prace związane z uruchomieniem produkcji seryjnej rozpoczęły się dopiero w tym roku. Teraz firmę czeka szereg działań marketingowych i handlowych (udział w konferencjach, seminariach, targach, pokazach zamkniętych dla potencjalnych klientów), rozpoczęcie samego cyklu produkcyjnego, ustalenie kanałów dystrybucji, serwisowania oraz logistyki.

To wszystko będzie trwało min. rok, zatem Carbon 3D pojawi się na rynku nie wcześniej jak w 2017 r. i to nie wszędzie, ale głównie w USA. Dopiero gdy sprzedaż osiągnie określony poziom, firma będzie mogła zacząć myśleć o otwarciu oddziałów regionalnych w Europie i w Azji, bez czego kwestie serwisowania drukarek 3D mogą się okazać dość problematyczne. Zatem można założyć, że pierwszym rokiem gdy technologia CLIP naprawdę stanie się ogólnodostępna, będzie rok 2018.