3D printanje – od ideje do proizvoda u nekoliko minuta

Ako je Prva industrijska revolucija započela izumom parnog stroja, a Druga korištenjem nafte i električne energije, onda slobodno možemo reći da je Treća započela prije nekoliko godina kada su se na tržištu pojavili prvi 3D printeri.

3D printanje ili aditivna proizvodna tehnologija (kako ga stručno nazivaju) zapravo je veoma jednostavan način da u kratkom vremenu izradite neki predmet koji ste prije toga osmislili u specijaliziranom programu na računalu. Iako zvuči kao svemirska tehnologija, zapravo je veoma jednostavno, a svoju je primjenu već pronašlo u čitavom nizu područja – od medicine, preko automobilske industrije pa sve do umjetnosti i mode.

Kako bi nam točno pojasnili što je 3D printanje, kako funkcionira i tko ga može najbolje iskoristiti, obratili smo se ljudima koji se sa takvim načinom izrade predmeta susreću svaki dan.

3D printanje – od ideje do proizvoda u nekoliko minuta

‘3D printanje je aditivna proizvodna tehnologija za koju je specifično da se predmet izrađuje dodavanjem materijala sloj po sloj. Osim uštede materijala u odnosu na klasične tehnologije obrade (glodanje, tokarenje i sl.) kod kojih se oduzima višak materijala, tehnologija 3D ispisa omogućuje stvaranje predmeta direktno iz računalnog 3D modela. Postoji niz alata za 3D modeliranje (mnogi su besplatni) s kojima je nakon par sati obuke moguće samostalno izraditi 3D model željenog predmeta i materijalizirati ga na 3D pisaču. Na internetu postoje servisi za razmjenu 3D modela (najpoznatiji je Thingiverse) s kojih je moguće besplatno preuzeti niz 3D modela spremnih za ispis. Ne treba zaboraviti mogućnost 3D skeniranja – kombinacijom 3D skenera i 3D pisača dobivamo 3D kopirni stroj! ‘, ističe dr.sc.  Davor Antonić, viši znanstveni suradnik, iz Mikroelektronike, tvrtke koja se bavi 3D printanjem i prodajom 3D pisača u Hrvatskoj za koje su dijelovi također napravljeni na 3D printeru.

Glavna je prednost 3D printanja njegova brzina i jednostavnost, ali i mogućnost izrade predmeta od kombinacije različitih materijala, bez potrebe za spajanjem.

‘Potreban nam je 3D model predmeta kojeg želimo ispisati, koji u pravilu treba biti spremljen u STL formatu. STL je standardni format podržan od strane svih programa za 3D modeliranje. Slijedi priprema modela za ispis. Iz 3D modela se prema zadanim parametrima, koji ovise o tehnologiji 3D ispisa koju koristimo, generira skup naredbi pisaču potreban za ispis predmeta. Predmet se ispisuje sloj po sloj. Tipična debljina sloja je 0,1 mm, iako se ovisno o tehnologiji može kretati od nekoliko mikrona do nekoliko centimetara. Prvi sloj ispisuje se na podlogu radnog stola, zatim se radni stol spušta (ili glava pisača podiže) za visinu sloja, nanosi se sljedeći sloj i postupak se ponavlja do ispisa cijelog predmeta. Vrijeme ispisa ovisi o predmetu i tehnologiji. Za manje predmete (npr. kocka stranice 1 cm) ispis će trajati nekoliko minuta, dok se kod većih predmeta vrijeme mjeri u satima’, pojašnjava dr.sc. Antonić, dok iz centra ističu kako je 3D tiskanje je samo jedan od aditivnih postupaka, pa se to ne smije pomiješati s ostalim aditivnim postupcima.

‘Aditivnim postupcima moguća je izrada proizvoda komplicirane geometrije u kratkom vremenu na temelju CAD računalnog modela. Primjenjuju se za izradu proizvoda od polimera, metala i keramike i to za potrošačke proizvode, u elektronici, automobilskoj industriji, medicini, arhitekturi, vojnoj industriji, zrakoplovnoj industriji, strojogradnji itd. Zanimljivo je također i područje izrade alata i kalupa gdje su velike uštede u proizvodnji zato što je moguća izrada kompliciranih kanala za temperiranje. Ali se u jednoj rečenici može reći da: Aditivnim postupcima moguće je sve napraviti, a ograničenje je samo mašta’, dodaju s Fakulteta strojarstva i brodogradnje u Zagrebu gdje se nalazi Centar za aditivne tehnologije, prvi takve vrste u Hrvatskoj.

Iako u oblikovanju nema ograničenja, granice postavljaju dostupni materijali s kojima se predmeti izrađuju. Za sada su dostupni polimerni materijali (akrilne smole, epoksidne smole, PMMA, PA, PS, PAEK, TPE, PA ojačan staklom, škrob, gips, pijesak, ABS, PC, PLA, PE, PP, drvno-plastomerni kompoziti, PVC, papir, silikon), metal (cink, aluminij, bronca, nehrđajući čelik, legure titana, kobalt-kroma, berilij-bakra, ugljični čelik, visokolegirani čelik, volfram) i keramika. Čak se može printati i plemenitim metalima poput zlata i srebra, a nedavno je predstavljen i printer koji printa hranu.

3D printanje – komplicirano zvuči, ali zapravo je veoma jednostavno

S obzirom na sve stručne izraze i neobičan izgled samih printera, moglo bi se pomisliti kako je za upravljanje 3D printerom potrebna posebna vještina ili kako je ono veoma komplicirano. No, naši nas sugovornici uvjeravaju kako je upravo suprotno.

‘Ako znate koristiti ‘obični’ printer, uz dva sata obuke znati ćete koristiti i 3D printer. Poželjno je osnovno razumijevanje tehnologije i načina rada. Ako umjesto vlastitog 3D pisača koristite neki od servisa za 3D ispis (npr. Shapeways), nikakva posebna znanja nisu potrebna’, ističe dr.sc. Antonić.

On i njegovi kolege iz Mikroelektronike organiziraju edukativne radionice na kojima se svatko može upoznati s radom 3D printera i naučiti baratati njime. Slične radionice organiziraju i u Centru.

‘U sklopu projekta organizirali smo sedam pokaznih radionica, u Rijeci, Karlovcu, Varaždinu, Slavonskom Brodu, Splitu te dvije u Zagrebu. Kroz te radionice educirali smo više od 330 sudionika, koji su kroz ankete na završetku radionica naveli da uglavnom nisu bili previše informirani o aditivnim tehnologijama i mogućnostima njihovih primjena, dok se to mišljenje nakon odslušanih predavanja promijenilo’, ističu iz Centra, ali i dodaju kako ‘nije isto tiskati plastične i metalne proizvode i organske žive stanice’.

‘Iako se konstruktori trude da pisač i pripadna programska podrška budu što jednostavniji, ipak je potrebno mnogo veće tehničko znanje nego pri upotrebi standardnih ink-jet ili laserskih pisača, od konstrukcije proizvoda, do podešavanja parametara prerade i svojstva materijala. Primjena uređaja za aditivnu proizvodnju će s vremenom postati još jednostavnija, ali korisnicima će biti praktičnije za veće poslove uzeti vanjsku uslugu nego kupiti 3D pisač’, dodaju iz Centra.

3D printanje – suradnja poduzetnika i akademske zajednice

A da je 3D printanje prepoznato u Hrvatskoj, najbolje govori činjenica da su među kupcima Mikroelektronikinih printera prije svega obrazovne ustanove poput osnovnih i srednjih škola te fakulteta, dok modelari i manje tvrtke koriste njihovu uslugu 3D ispisa.

Upravo su mali poduzetnici i manje tvrtke oni koji bi od tehnologije 3D printanja mogli najviše profitirati.

‘Od 3D printanja najviše mogu profitirati pojedinci i tvrtke koji se bave razvojem proizvoda (npr. inovatori, dizajneri, umjetnici), kao i pojedinačnom i maloserijskom proizvodnjom, posebice personaliziranih proizvoda (npr. medicina). Svi oni koji se bave razvojem i proizvodnjom proizvoda vrlo komplicirane geometrije, mogu iskoristiti prednosti 3D printanja i stvarati oblike kakve nije moguće klasičnim tehnologijama obrade’, ističu iz Centra.

Prednosti 3D printanja za male i srednje poduzetnike prepoznala je i Europska unija koja je s nešto više od pola milijuna eura sufinancirala projekta ‘Aditivne tehnologije za mala i srednje velika poduzeća’. Glavni je cilj projekta vrijednog 652.993,18 eura, povećanje potencijala iskoristivosti aditivnih tehnologija u svrhu povećanja konkurentnosti i inovativnosti malih i srednje velikih poduzeća koja obavljaju djelatnost u metaloprerađivačkoj, keramičkoj i polimernoj industriji. Projekt traje dvije godine, od 1.4.2013 do 31.3.2015., a osim nabave potrebne opreme i uređenja Centra za aditivne tehnologije, spomenutim će se novcem financirati i četrdeset industrijskih miniprojekata u suradnji s malim i srednje velikim poduzećima koji su odabrani u suradnji s Hrvatskom gospodarskom komorom i Hrvatskom obrtničkom komorom.

Kako ističu iz Centra, trenutno je u provedbi odabir 40 pilot projekata koji će se za ciljanu skupinu MSP produbiti transfer znanja i dokazati učinkovitost aditivnih tehnologija na specifičnim i stvarnim primjerima primjene.

‘Naš projekt, kao i vizija rada Centra za aditivne tehnologije, takvo bi stanje trebali barem donekle promijeniti. Naša je želja da što više poduzetnika upoznamo s mogućnostima i ograničenjima 3D printanja kroz naše radionice. A kroz 40 pilot projekata da zajednički zaključimo o primjenjivosti, prednostima i nedostacima tih tehnologija za pojedina područja primjene. Uvjereni smo kako će poduzetnici prihvatiti te tehnologije s povjerenjem, te da će nam se obratiti za usluge izrade proizvoda 3D printanjem i nakon završetka projekta. Očekujemo kako ćemo tijekom i nakon projekta uspjeti okupiti jednu solidnu jezgru inovativnih tvrtki s kojima ćemo moći surađivati na duge staze’, ističu iz Centra i dodaju kako još uvijek ima pregršt prostora za suradnju između poduzetnika i akademske zajednice.

3D printanje – prednosti za poduzetnike i male tvrtke

Mali i srednji poduzetnici mogu tehnologije 3D printanja koristiti u dva smjera. Jedan je nabava vlastite opreme i njena svakodnevna primjena, a drugi je (u slučajevima povremene potrebe za 3D printanjem) korištenje usluga tvrtki ili institucija koje mogu pružiti uslugu 3D printanja – primjerice od Centra za aditivne tehnologije pri Fakultetu strojarstva i brodogradnje u Zagrebu ili tvrtke Mikroelektronika.

‘Ono što im postupci 3D printanja nude je mogućnost izrade vrlo kompliciranih oblika proizvoda i/ili alata u relativno kratkom vremenu samo na temelju računalnog 3D modela tog proizvoda ili alata. Geometrijski oblici koje klasičnim tehnologijama proizvodnje nije uopće moguće postići, za 3D printanje ne predstavlja nikakav problem. 3D printanje također omogućuje izradu naizgled čitavog sklopa sastavljenog iz dijelova, koji su ustvari izrađeni kao jedan proizvod – izostaje operacija montaže’, naglašavaju iz Centra.

S tim se slaže i dr.sc. Antonić koji uslugu 3D printanja vidi kao idealan biznis za male poduzetnike, unatoč velikim početnim ulaganjima.

‘Ulaganja nisu zanemariva i ovisno o tehnologiji kreću se od desetak tisuća do više stotina tisuća kuna, ali očekivani povrat investicije je brži nego kod ulaganja u klasične proizvodne tehnologije. Čak i u Hrvatskoj postoji dovoljan broj korisnika (obrta i manjih firmi) koje imaju potrebe za 3D ispisom, prvenstveno za izradu prototipova. Turizam je grana koja bi mogla biti značajan korisnik usluge 3D ispisa (unikatni suveniri)’, ističe dr.sc. Antonić.

Mia Žilavec, marketing konzultant za male poduzetnike iz ‘Virtualnog suradnika’ oduševljena je tehnologijom 3D printanja. Iako ju sama ne koristi, ističe kako je za male poduzetnike ona izvrsno rješenje, pogotovo kad se ulaganje u 3D printanje usporedi s ulaganjem u klasičnu proizvodnju.

‘S obzirom na mogućnosti, 3D pisač je relativno niska investicija u odnosu na klasične metode proizvodnje (npr onih koje zahtijevaju izradu kalupa, koji u startu košta više a može se iskoristiti za proizvodnju samo jedne vrste proizvoda). Danas to vrijedi primarno kada se radi o proizvodnji manjih serija, ali kako 3D pisači postaju brži, prednost će se vidjeti i kod većih proizvodnji. 3D ispis je vrlo fleksibilan i izuzetno prikladan kada se izrađuju personalizirani predmeti, jer omogućava laganu i brzu prilagodbu – dizajn se mijenja na računalu, pisač proizvodi po novom dizajnu’, ističe Mia Žilavec.

3D printanje – tehnologija koja je pokrenula Treću industrijsku revoluciju

Svi se slažu kako će 3D tehnologija promijeniti svijet oko nas. Već sad se pokazala veoma korisnom u različitim industrijama, a s razvojem 3D printera i različitih materijala za printanje, možemo zaključiti kako će ona biti još dostupnija u sljedećih nekoliko godina.

‘3D ispis već našao primjenu u puno područja; npr, u dizajnu i primijenjenoj umjetnosti, gdje omogućava izradu 3D modela u ranoj fazi razvoja proizvoda, bez potrebe izrade skupih kalupa; izrada prototipova 3D ispisom koristi se u strojarstvu i elektrotehnici kao cjenovno najpovoljnija varijanta; arhitektima omogućava izradu detaljnih modela koji imaju potrebnu čvrstoću i otpornost; u medicini 3D ispis omogućava izradu anatomski točnih modela i replika specifičnih za pojedinog pacijenta i medicinsko stanje. Praktičnija je, fleksibilnija i povoljnija varijanta za proizvodnju gotovo bilo kakvog proizvoda koji se radi u manjim serijama’, ističe Mia Žilavec, a iz Centra dodaju kako su na njihovim radionicama zanimanje pokazale i dizajnerice, konstruktorice, proizvođačice nakita i ukrasa, ali i slastičarke.

‘Pojavu tehnologija 3D printanja su već mnogi proglasili trećom industrijskom revolucijom, te tehnologijama koje će zasigurno obilježiti 21. stoljeće. U svijetu se te tehnologije uspješno primjenjuju od kraja 80-tih godina prošlog stoljeća. Mi smo u tom procesu malo zaspali, tj. kasnimo nekih 18-tak godina, no u posljednje vrijeme sve više pojedinaca i tvrtki uviđa prednosti tih tehnologija. Mali i srednji poduzetnici koji žele biti inovativni, konkurentni i fleksibilno definitivno će morati u nekom trenutku primijeniti 3D printanje u svom poslovnom procesu. Pojava tzv. niskobudžetnih printera danas ih je načinila dostupnima gotovo svakoj tvrtki ili pojedincu (cijene se kreću već od nekoliko stotina eura). O prednostima primjene tehnologije 3D printanja već je bilo govora, a poduzetnici koji će ih htjeti iskoristiti definitivno podižu svoje poslovanje na jednu višu razinu. Moći će iskoristiti svoju inovativnost u razvoju i proizvodnji novih proizvoda (od tehnike, medicine, pa i prehrambene industrije – npr. izrada 3D kolača ili ukrasa za torte), moći će svoje proizvode prilagoditi željama kupaca (personalizirana proizvodnja), a time dati dodanu vrijednost proizvodu, što naravno povlači i višu cijenu. Primjenom 3D printanja moći će bitno skratiti vrijeme razvoja i proizvodnje novih proizvoda. A vrijeme je novac …. Na temelju 3D printova budućih proizvoda moći će kvalitetnije analizirati budući proizvod te izbjeći potencijalne greške na proizvodima koje, primjerice samo na temelju 3D računalnog modela, ne bi mogli uočiti. A to naravno štedi i vrijeme i novac.’, ističu u Centru.

‘Dovoljno je pogledati razvoj danas sveprisutnih tehnologija, kao što su računala, mobiteli, pa i klasični pisači, a tu se radi o tehnologijama kojima je osnovni proizvod informacija. 3D pisači omogućuju stvaranje predmeta koje koristimo u svim sferama života i promijeniti će proizvodnju. Iako će cijenom teško konkurirati masovnoj proizvodnji (svakim danom i ta granica se pomiče), u području korisniku prilagođenih proizvoda neće im biti premca, od cipele koja nije konfekcijski broj 38 nego je izrađena prema Vašem stopalu, unikatnih modnih predmeta, nakita, medicinskih implantata, do sitnica kao unikatno kućište mobitela ili okvir naočala. Proizvod se može proizvesti kada je potreban i tamo gdje je potreban, nema troškova transporta, skladištenja i niza posrednika između proizvođača i kupca. Kao i kod svake tehnološke revolucije značiti će to nestanak mnogih radnih mjesta, ali i pojavu novih zanimanja’, smatra dr.sc. Antonić.

I Mia Žilavec smatra kako će 3D printanje promijeniti poslovanje poduzetnika, i to na bolje.

‘Mislim da hoće – ili kroz direktnu upotrebu 3D pisača u vlastitom poslovanju (smanjenje troškova, povećanje mogućnosti, fleksibilnost) ili kroz smanjenje ulaznih cijena proizvoda koji su im u poslovanju potrebni a čija bi se cijena smanjila jer su proizvedeni 3D ispisom umjesto klasičnim metodama’, pojašnjava.

Pa zašto se onda tehnologija 3D printanja već ne koristi u svakodnevnoj maloserijskoj proizvodnji u Hrvatskoj?

‘Koliko mi je poznato, u Hrvatskoj se koristi minimalno, i tu se radi o manjem broju hobista i umjetnika, te par firmi koje izrađuju 3D dizajn i 3D ispis prema narudžbama klijenata (uglavnom za osobnu upotrebu). Iako, već znamo da je Fižulić najavio pokretanje proizvodnje igračaka 3D printom, a osobno mi je drago vidjeti da je 3D printer počeo ulaziti u škole, u obrazovne svrhe (strukovna škola Vice Vlatkovića u Zadru). Zašto se ne koristi više? Vjerojatno smo malo uplašeni novom tehnologijom, ali sigurno je jedan od razloga do sada bio visoka cijena 3D pisača. Kako su cijene u međuvremenu značajno pale, odnosno proizvode se pisači s deseterostruko nižim prodajnim cijenama, očekujem da će se i upotreba pisača povećati’, uvjerena je Mia Žilavec.

I u Centru se nadaju da će njihov projekt približiti tehnologiju 3D printanja širim masama. Naime, nakon što im pristigne i stroj Polyjet tehnologije, koja do sada nije bila zastupljena u Hrvatskoj, u planu je, organizacija dana otvorenih vrata Centra, kako bi se svi zainteresirani upoznali s novom tehnologijom.

Foto: Mikroelektronika, Shapeways

Zahvaljujemo na pomoći pri realizaciji teksta članovima projektnog tima Centra za aditivne tehnologije: doc. Dr. sc. Damiru Godecu, dr. sc. Ani Pilipović te Vedranu Čunčiću.