ده پیش‌بینی درباره آینده پرینت سه بعدی
مقدمه مترجم:
صحبت و تصمیم گیری راجع به پیش‌بینی آینده یک صنعت کار ساده‌ای نیست، چه رسد به زمانی که پایه‌های این صنعت هنوز به طور کامل شکل نگرفته باشد. نظرات متعددی درباره اینکه فناوری درباره پرینت سه بعدی چه تصمیمی خواهد گرفت و اینکه این صنعت به چه سمتی خواهد رفت وجود دارد. برآیند این نظرات را می‌توان در 10 بند معرفی کرد:
1. پرینت سه بعدی به یک فناوری اصلی برای تولید انبوه تبدیل خواهد شد.
2. نرم افزارهای طراحی برای فناوری‌های ساخت با روش افزودن مواد، یکپارچه‌تر و استفاده از آن‌ها آسان‌تر خواهد شد.
3. تمرکز بر آموزش، کاربردهای پرینت سه بعدی را گسترش داده و مقبولیت بیشتری را سبب می‌شود.
4. دندانپزشکی، چاپ سه بعدی را به عنوان یک فناوری غالب در بخش ساخت اتخاذ خواهد کرد.
5. چاپ سه بعدی هوشمندتر خواهد شد.
6. بازار دفتر خدمات چاپ سه بعدی به گسترش خود ادامه خواهد داد.
7. چاپ سه بعدی فلزی به رشد خود ادامه خواهد داد.
8. پرینت سه بعدی کامپوزیت‌ها یک فرصت بزرگ در بازار ارائه می‌دهد.
9. اتوماسیون به کانون اصلی صنعت تبدیل خواهد شد.
10. چشم انداز تولید افزودنی رقابتی‌تر خواهد شد.
کلمات کلیدی:
پیش‌بینی پرینت سه بعدی، آینده پرینت سه بعدی، بازار پرینت سه بعدی، فناوری چاپ سه بعدی
آخرین تاریخ ویرایش:
دی ماه 1400
بدون شک، آینده پرینت سه بعدی بسیار هیجان انگیز است. این فناوری به سمت صنعتی شدن حرکت می‌کند و این به طور فزاینده‌ای بخشی از اکوسیستم تولید می‌شود.
اما در چنین صنعتی که به سرعت در حال تحول است، همگام شدن با پیشرفت‌های کلیدی، که آینده پرینت سه بعدی را هدایت می‌کنند، می‌تواند دشوار باشد.
برای کمک به درک بهتر روند توسعه فناوری چاپ سه بعدی، ما 30 تا از مصاحبه‌هایی که با متخصصان این حوزه در 12 ماه گذشته انجام داده‌ایم را بررسی کرده و نظرات کلیدی در مورد آینده این فناوری هیجان انگیز را استخراج کرده‌ایم.
1. پرینت سه بعدی به یک فناوری اصلی برای تولید انبوه تبدیل خواهد شد.
“تولید افزودنی به سمت عصر بسیار هیجان انگیزی پیش می‌رود، زیرا به تدریج در حال تبدیل شدن به جریان اصلی است.” اندی کلامبی، مدیرعامل Rize
پرینت سه بعدی مدت‌ها است که از نقطه‌ای که از آن صرفاً به عنوان یک راه حل نمونه سازی یاد می‌شد، عبور کرده است.
هر روز شرکت‌ها راه‌های جدیدی برای گنجاندن این فناوری در تولید خود پیدا می‌کنند، با کاربردهایی از ابزار تا قطعات یدکی و تعویضی گرفته تا برخی از قطعات مصرفی نهایی.
از خودرو گرفته تا کالاهای مصرفی، شرکت‌ها در سراسر صنایع از مزایای چاپ سه بعدی برای تولید آگاه می‌شوند. طبق گزارشی با عنوان جایگاه پرینت سه بعدی در مجسمه سازی در سال 2019، 51 درصد از شرکت‌ها به طور فعال از چاپ سه بعدی برای تولید استفاده می‌کنند.
البته مواردی وجود دارد که استفاده از این صنعت به خوبی گسترش یافته است. به عنوان مثال، شرکت‌های بزرگ خودروسازی مانند فورد، فولکس واگن و بی ام و در حال حاضر قطعات پرینت سه بعدی را برای وسایل نقلیه خود تولید می‌کنند. اواخر سال گذشته، بی ام و اعلام کرد که یک میلیون‌امین قطعه پرینت سه بعدی خود را بر روی مدل رودستر آی 8 خود نصب کرده است.
اگرچه حجم کلی قطعات چاپ شده در این موارد نسبت به حجم تولید انبوه کم است، تعداد و همچنین تنوع قطعات تولید شده با پرینت سه بعدی رو به افزایش است.
گام بعدی هم برای فناوری و هم برای صنعت، حفظ این شتاب و تلاش برای گسترش کاربردهای بیشتر در مقیاس بزرگتر خواهد بود.
“ما در حال رسیدن به یک نقطه عطف هستیم و تعداد قطعاتی که در واقع وارد تولید می‌شوند در حال افزایش است. پنج سال دیگر، تولیدکنندگان قراردادی زیادی را خواهید دید که به طور قابل توجهی افزایش یافته اند و صدها مورد از این سیستم‌ها را در مجموعه خود دارند و قطعاتی را با قراردادهای بلندمدت تولید می‌کنند.” زاکاری مورفی، معاون مشارکت‌های فناوری در VELO3D
یک عنصر کلیدی که چنین حجمی از تولید را ممکن می‌کند، فناوری است. در چند سال گذشته، فناوری‌های جدیدی به بازار آورده شده‌اند و تعدادی از آن‌ها نیز به عنوان فناوری‌های آینده معرفی شده‌اند.
به عنوان مثال، در سمت پرینت سه بعدی فلزات، پتانسیل زیادی برای فناوری‌های جدیدتر جت بایندر فلزات وجود دارد تا سهم بیشتری از بازار سنتی تولید فلزات را به خود اختصاص دهد. شرکت‌هایی مانند Desktop Metal، 3DEO، ExOne، HP و GE همگی در حال کار بر روی نسل بعدی راه حل‌های جت بایندر فلزات برای رسیدن به این هدف هستند.
با هزینه‌های سخت‌افزار و مواد کمتر نسبت به سایر فناوری‌های پرینت سه بعدی فلزات، دستگاه‌های جت بایندر فلزات این پتانسیل را دارند که تولید قطعات با حجم بالا را با قیمتی رقابتی ارائه کنند.
البته پرینت سه بعدی جایگزین ماشینکاری، ریخته‌گری یا قالب‌گیری تزریقی نخواهد شد. هدف واقعی این فناوری تبدیل شدن به یک روش تولید بادوام است که بتوان همتراز با سایر فناوری‌ها از آن استفاده کرد.
همان طور که تلاش بیشتری برای اطمینان از تکرارپذیری و سرعت بیشتر چاپگرهای سه بعدی صنعتی صورت می‌گیرد، هر روز به این هدف نزدیک می‌شویم.
2. نرم افزارهای طراحی برای فناوری‌های ساخت با روش افزودن مواد، یکپارچه‌تر و استفاده از آن‌ها آسان‌تر خواهد شد.
“یکی از پیشرفت‌های مهم، توسعه ابزارهای نرم افزاری در بخش طراحی برای روش‌های ساخت با افزودن مواد (AM) بوده است. گام بعدی در این حوزه این است که آن‌ها به طور کامل و یکپارچه در محصولات نرم افزاری محبوب CAD ادغام شوند.” تری ولرز، بنیانگذار و رئیس شرکت Wohlers Associates
طراحی برای تولید به روش افزودن مواد یک فرآیند چالش برانگیز است، به ویژه به این دلیل که می‌تواند برای مهندسانی که برای طراحی برای تولید سنتی آموزش دیده اند، غیرمعمول باشد. موضوعی که پیچیدگی بیشتری دارد، نرم افزارهای طراحی به کمک رایانه (CAD) است، که تا همین اواخر برای الزامات طراحی چاپ سه بعدی بهینه نشده بودند.
“تولید با روش افزودن مواد می‌تواند کارهای خارق‌العاده‌ای را از نظر ایجاد هندسه‌های پیچیده انجام دهد؛ اما انتظار از یک فرد یا حتی گروهی از افراد که این نوع هندسه را با استفاده از ابزارهای معمولی طراحی ایجاد کنند، یک مانع واقعی ایجاد می‌کند.” ایان کمپبل، استاد دانشگاه لافبورو
به عنوان مثال، استفاده از نرم افزارهای سنتی CAD برای طراحی اجزای ساخته شده با مواد درجه بندی شده، ایجاد ساختارهای مشبک یا تخلخل مدل، می‌تواند دشوار باشد.
ترکیب چندین بسته نرم افزاری می‌تواند این محدودیت را تا حدی کاهش دهد. با این حال، جابجایی بین راه حل‌های نرم افزاری مختلف فرآیندی بسیار ناکارآمد است. در دنیای ایده‌آل، مهندسان و طراحان در یک محیط طراحی واحد بدون نیاز به انتقال داده‌ها از یک محصول نرم افزاری به نرم افزاری دیگر کار می‌کنند.
خوشبختانه، شرکت‌های نرم افزاری شروع به توسعه راه حل‌های طراحی یکپارچه برای تولید مواد افزودنی کرده‌اند.
شرکت‌هایی مانند Autodesk، Dassault Systèmes و PTC شروع به ارائه راه حل‌هایی برای سهولت در بهینه‌سازی طرح‌های مهندسین برای تولید به روش‌های افزودن مواد کرده‌اند.
Netfabb Autodesk را به عنوان مثال در نظر بگیرید. Netfabb که برای کار با فایل‌های STL پرینت سه بعدی توسعه داده شده است، می‌تواند فایل‌ها را تجزیه و تحلیل و تعمیر کند، ساختارهای پشتیبانی و شبکه‌ها را تولید کند و یک شبیه‌سازی برای طراحی یک قطعه فلزی پرینت سه بعدی اجرا کند که همه در یک بسته اتفاق می‌افتد.
به طور مشابه، PTC نرم افزار Creo 6.0 خود را با قابلیت طراحی و آماده سازی قطعه برای چاپ در یک محیط واحد ارائه داده است. در پایان سال 2018، PTC شرکت نرم افزار طراحی مولد Frustum را خریداری کرد. این شرکت اکنون در تلاش است تا فناوری طراحی مولد (generative design technology) را که اغلب با چاپ سه بعدی ترکیب می‌شود، به پلتفرم CAD خود اضافه کند.
در نهایت، ایجاد راه‌حل‌های نرم‌افزاری پرینت سه بعدی یکپارچه، قطعه‌ای مهم از پازل ورود این فناوری به جریان اصلی خواهد بود.
“ما ابزارهای نرم افزاری بیشتری را خواهیم دید که به مهندسان کمک می‌کند تا قطعات را برای یک فرآیند خاص طراحی کنند. تنظیمات ساخت مبتنی بر نرم‌افزار مانند جهت‌گیری‌ها و تغییر شکل‌های اولیه بخشی از آن خواهد بود. این پیشرفت‌ها به کاهش تعداد تکرارهای مورد نیاز کمک می‌کند، به خصوص اگر هدف از چاپ، تولید باشد.” گرگ پاولسن، مدیر مهندسی برنامه‌های Xometry
3. تمرکز بر آموزش، کاربردهای پرینت سه بعدی را گسترش داده و مقبولیت بیشتری را سبب می‌شود.
“از نظر مهارت‌ها، به نظر من، نوآوری تماماً مربوط به افراد و فناوری‌ها است. هیچ فایده‌ای در تلاش برای توسعه فناوری‌های پیشرفته بدون استفاده از افراد وجود ندارد.” ریوانس مورگسان، مدیر عامل Carbon Performance
در مورد نیاز به آموزش بیشتر در صنعت چاپ سه بعدی مطالب زیادی گفته شده است. نظرسنجی اخیر ما در مورد وضعیت صنعت نشان داد که کمبود آموزش بزرگترین چالشی است که امروزه دفاتر خدمات با آن مواجه هستند.
در حالی که استفاده از چاپ سه بعدی برای نمونه سازی نسبتاً ساده است، ایجاد چاپ سه بعدی برای تولید می‌تواند چالش برانگیز باشد. نه تنها سرمایه گذاری در سخت افزار مورد نیاز است، بلکه شرکت‌ها نیز باید زمان لازم را برای توسعه تخصص مورد نیاز اختصاص دهند.
فقدان تخصص، به ویژه، می‌تواند موانع زیادی در آغاز ظهور یک فناوری ایجاد کند. به عنوان مثال، بدون دانش مناسب در مورد تولید به روش افزودن مواد، شرکت‌ها احتمالاً برای توسعه یک ماشین تجاری یا استفاده از ماشین برای چاپ سه بعدی با مشکل مواجه خواهند شد.
“عنصر نیروی کار در حال حاضر واقعاً حیاتی است. مهندسان، مدیران و مجریانی که واقعاً فناوری را به اندازه کافی خوب درک نکرده باشند، برای آنکه بتوانند یک استراتژی را برای به دست آوردن آنچه که شرکت به آن نیاز دارد طراحی کنند، کافی نیستند.” جان بارنز، موسس مشاوران گروه Barnes
“صنعت در حال کشف مواردی است که تولید به روش افزودن مواد نمی‌تواند انجام دهد، و همچنین به دنبال این واقعیت است که این شیوه می‌تواند بسیار بیشتر از آنچه امروزه از آن استفاده می‌شود انجام دهد.” رولد سیرز، رهبر فنی فناوری‌های تولید افزودنی در فورد
با این حال، آگاهی در مورد قابلیت‌های چاپ سه بعدی به تدریج در حال افزایش است. تلاش زیادی برای آموزش بازار در مورد نحوه شروع کار با پرینت سه بعدی و استخراج بیشترین ارزش از آن انجام شده است. همزمان، شرکت‌ها دوره‌های آنلاین و حضوری برپا می‌کنند، نمایشگاه‌ها و کارگاه‌های آموزشی کاربران را سازماندهی می‌کنند و محتوای آموزشی را برای انتشار اطلاعات در مورد چاپ سه بعدی ایجاد می‌کنند. برای مثال، شرکت مشاوران گروه Barnes، در اوایل سال جاری یک دوره آنلاین با دانشگاه پردو راه‌اندازی کرد تا به مهندسان توانایی دستیابی به دانش مرتبط در تولید به روش افزودن مواد را بدهد.
تنها زمانی که شرکت‌ها با قابلیت‌ها و محدودیت‌های چاپ سه بعدی آشنا شوند، می‌توانند از این دانش برای توسعه برنامه‌های کاربردی موفق استفاده کنند. به عنوان مثال Boyce Technologies را در نظر بگیرید. این شرکت مهندسی یک چاپگر سه بعدی در مقیاس بزرگ را برای ایجاد نمونه‌های اولیه برای سیستم‌های ارتباطی مانند کیوسک‌های اطلاعاتی و سیستم‌های اضطراری خریداری کرد. ولی در واقع این شرکت مایل به آزمایش پرینت سه بعدی برای درک توانایی‌های واقعی آن بود. Boyce با یادگیری نکات فنی این فناوری متوجه شد که همان چاپگر سه بعدی که برای نمونه سازی استفاده می‌شود می‌تواند برای ساخت قطعات پلیمری با کاربرد نهایی نیز استفاده شود. از آن زمان، این فناوری به بخش کلیدی تجارت Boyce تبدیل شده است و در 90٪ مواقع برای برنامه‌های تولیدی استفاده می‌شود.
در نهایت، با افزایش درک تولید به روش افزودن مواد، کاربران آن قادر خواهند بود کاربردهای صنعتی بیشتری را برای این فناوری شناسایی کنند و دامنه چاپ سه بعدی را به افق‌های جدیدی سوق دهند.
4. دندانپزشکی، چاپ سه بعدی را به عنوان یک فناوری غالب در بخش ساخت اتخاذ خواهد کرد.
“دندانپزشکی، از نظر تئوری، می‌تواند یک مورد عالی برای جایگزینی بیش از 80٪ از روش‌ها و وسایل تولید با یک فناوری ساخت با روش افزودن مواد باشد.” اسکات دانهام، معاون تحقیقات در SmarTech Analysis
پرینت سه بعدی در حال حاضر نقش بزرگی در صنعت دندانپزشکی ایفا می‌کند و تاج‌ها، راهنماهای جراحی و اکثر قالب‌های تراز کننده دندان را تولید می‌کند. اما این فناوری پتانسیل تبدیل شدن به یک فناوری غالب در این بخش را دارد.
گزارش SmarTech Analysis نشان می‌دهد که فروش پرینترهای سه بعدی در صنعت دندانپزشکی تا سال 2025 از فروش سخت افزار ماشینکاری بیشتر خواهد شد و این فناوری تا سال 2027 به روش تولید پیشرو برای ترمیم دندان در سراسر جهان تبدیل خواهد شد.
پشتیبان این الگوی تغییرات، تکامل فناوری‌های چاپ سه بعدی مبتنی بر رزین مانند SLA، DLP و جت مواد است. پرینترهای سه بعدی مبتنی بر رزین می‌توانند دستگاه‌های دندانپزشکی سفارشی با کیفیت سطح عالی و جزئیات دقیق را با سرعتی بالا تولید کنند. صنعت دندانپزشکی می‌تواند از این قابلیت‌ها بهره‌مند شود، زیرا دندانپزشکان می‌توانند خدمات را سریعتر و ارزان‌تر ارائه دهند.
“ما می‌بینیم که چاپ سه بعدی در حال تبدیل شدن به یکی از ابزارهای کلیدی در زمینه هایی مانند مراقبت و ترمیم دندان است. فناوری دیجیتال در این حوزه تا حد زیادی، از اسکن داخل دهان گرفته تا گردش کار و برنامه‌ریزی نه فقط در سطوح آزمایشگاهی، بلکه در کلینیک دندانپزشکی توسعه یافته است. بنابراین در این حوزه می‌توانید بازاری را ببینید که آماده پذیرش انبوه است.” آوری ریچنتال، بنیانگذار XponentialWorks
علاوه بر این، چاپگرهای سه بعدی رزین به طور فزاینده‌ای برای آزمایشگاه‌های دندانپزشکی مقرون به صرفه خواهند شد و قیمت آن‌ها به طور متوسط حدود 5000 دلار خواهد بود. این چاپگرها همچنین برای کار با رزین‌های متداول چاپ دندان بهینه شده‌اند که تعداد آن‌ها در چند سال اخیر به طور قابل توجهی افزایش یافته است.
EnvisionTec، یکی از بزرگترین تولیدکنندگان پرینترهای سه بعدی رزینی، 13 نوع مختلف از مواد رزینی را ارائه می‌دهد که برای کاربردهای دندانپزشکی بهینه شده اند. Formlabs، یکی دیگر از بازیگران کلیدی در بازار پرینت سه بعدی رزینی، 5 نوع رزین را ارائه می‌دهد که برخی از آن‌ها می‌توانند مستقیماً برای تولید پروتزهای دندانی استفاده شوند. همچنین گفته می‌شود که این شرکت در دو سال گذشته سهم بازار خود را در بازار پرینت سه بعدی دندان بیش از 20 برابر افزایش داده است.
تولید با روش‌های افزودن مواد در تعداد قابل توجهی از بخش‌ها و صنایع نفوذ کرده است. با این حال، دندانپزشکی می‌تواند به عنوان اولین بازاری ظاهر شود که در آن تولید دیجیتال به شکل پرینت سه بعدی به طور کامل پذیرفته شده است.
5. چاپ سه بعدی هوشمندتر خواهد شد.
“بخشی از فرآیند یادگیری ماشین معرفی سطح بالایی از تکرارپذیری است که کاربر را قادر می‌سازد تا به راحتی پیش‌بینی کند که عملکرد سیستم چگونه است.” جاشوا مارتین، مدیر عامل Fortify
کارآمدتر کردن و به تولید رساندن پرینت سه بعدی یک تلاش مداوم در صنعت است. یکی از گرایش‌هایی که این امکان را فراهم می‌کند، توسعه سیستم‌های هوشمندتر است که توسط حسگرها و ابزار یادگیری ماشین پشتیبانی می‌شوند. سازندگان پرینترهای سه بعدی شروع به تطبیق سیستم‌های خود با حسگرهایی برای فعال کردن نظارت بر فرآیند ساخت کرده‌اند. حسگرها و دوربین‌هایی که در داخل یک چاپگر سه‌بعدی قرار می‌گیرند می‌توانند برای اندازه‌گیری جنبه‌های مختلف فرآیند ساخت به طور آنلاین مورد استفاده قرار گیرند و به مستندسازی فرآیند ساخت و اطمینان از برآورده شدن الزامات کمک کنند.
به عنوان مثال، در پرینت سه بعدی فلزات در بستر پودری، دوربین‌ها می‌توانند اندازه و دمای حوضچه مذاب را ثبت کنند که به طور مستقیم بر ریزساختار، خواص مواد، پرداخت سطح و عملکرد کلی قطعه تأثیر می‌گذارد. ادغام الگوریتم‌های یادگیری ماشین با چنین حسگرهایی، می‌تواند به اجرای فرآیندی بسیار هوشمندانه‌تر کمک کند. حسگرها می‌توانند داده‌های ارزشمندی را جمع‌آوری کنند و سپس می‌توانند به سیستم یادگیری ماشین داده شوند. این سیستم داده‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کند و سپس بازخوردی در مورد چگونگی بهبود فرآیند ارائه می‌دهد. می‌توان از آن برای پیش بینی احتمال نقص یا شکست ساختار قطعه استفاده کرد. همچنین مهندسان را قادر می‌سازد تا در فرآیند مداخله کنند و از بروز هر گونه نقصی در مراحل اولیه جلوگیری کنند.
در حال حاضر، این مفهوم هنوز در مراحل اولیه است و تنها چند راه حل در بازار موجود است. VELO3D، یک سازنده چاپگرهای سه بعدی فلزی مستقر در ایالات متحده، سیستمی مجهز به حسگرهایی توسعه داده است که می‌تواند وضعیت ساخت را گزارش دهد. به طور مشابه، سازنده چاپگر سه بعدی، EOS، مجموعه نظارت EOSTATE را ارائه می‌دهد که می‌تواند داده‌های مرتبط با کیفیت را به صورت آنلاین ضبط کند. استارت‌آپ MIT، با نام Inkbit، چاپگر سه بعدی جوهرافشان چند ماده‌ای خود را با اسکنرهای داخلی و سیستم یادگیری ماشین هماهنگ می‌کند. سیستم مانیتورینگ هر لایه شیء را اسکن می‌کند، به طور همزمان سیستم یادگیری ماشین از این اطلاعات برای پیش بینی رفتار تاب برداشتن مواد و تصحیح خودکار هر گونه خطا به طور آنلاین استفاده می‌کند.
“من فکر می‌کنم این یک جام مقدس برای فناوری‌های تولید به روش افزودن مواد است؛ زیرا با کنترل فرآیند می‌توانید به کمبودهای فرآیند خود تقریباً به طور بی وقفه واکنش نشان دهید.” ایو هاگدورن، مدیر عامل Aconity3D
در آینده، ما پیش‌بینی می‌کنیم که همه پرینترهای سه بعدی با فناوری‌های هوشمند مانند حسگرها و یادگیری ماشین ادغام شوند. این فناوری‌ها، همراه با پرینت سه بعدی، با کاهش عدم موفقیت در فرآیند ساخت، قابلیت تکرار فرآیند را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهند.
یک فرآیند هوشمندتر در نهایت منجر به تضمین آسان‌تر کیفیت می‌شود و استفاده از پرینترهای سه بعدی در کارخانه، راه را برای بهره‌وری بیشتر باز می‌کند.
6. بازار دفتر خدمات چاپ سه بعدی به گسترش خود ادامه خواهد داد.
دفاتر خدمات بخش مهمی از صنعت ساخت به روش افزودن مواد هستند که به پیشرفت بیشتر این فناوری کمک می‌کنند. با نگاهی به آینده، بخش دفاتر خدمات برای رشد مستمر آماده است.
این پیش‌بینی توسط تعدادی از کارشناسانی که برای گزارش بررسی وضعیت صنعت چاپ سه‌بعدی ما مصاحبه کرده‌اند و پاسخ‌دهندگانی که چشم‌انداز مثبتی برای سال آینده ارائه کرده‌اند، تاکید می‌شود. بیشترین رشد تا حد زیادی مربوط به افزایش تخصص در برخی فناوری‌های چاپ سه بعدی (مانند پرینت قطعات فلزی) یا صنایع (مانند پزشکی) خواهد بود.
“متخصصانی که می‌توانند تخصص بی نظیری را در یک بخش خاص از حوزه ساخت به روش افزودن مواد پرورش دهند، باید بازده سرمایه گذاری در تخصص را ببینند. از سوی دیگر، آن دسته از شرکت‌هایی که مجموعه‌ای از فناوری‌های چاپ را برای ساخت قطعات برای مشتریان ارائه می‌دهند، و یا از خدمات طراحی یا پردازش‌های نهایی قطعات پشتیبانی می‌کنند، باید در نهایت به اوج برسند.” اسکات دانهام، معاون تحقیقات در SmarTech Analysis
دفاتر خدماتی فرصت‌های زیادی را برای سایر بازیگران صنعت ایجاد می‌کنند تا آن‌ها نیز توسعه پیدا کنند.
“در چند سال آینده ادغام‌ها و تغییرات زیادی در تملک‌ها وجود خواهد داشت. برای برخی از تولیدکنندگان بزرگتر مواد پرینت سه بعدی، داشتن یک دفتر خدمات متصل به تجارتشان یک حرکت طبیعی خواهد بود. همچنین ممکن است تولیدکنندگان، دفاتر خدماتی را برای تبلیغ مواد خاص خود خریداری کنند.” جاناتان واربریک، مدیر توسعه تجارت در تولید افزودنی Graphite
ما پیش از این با اطلاع از خبرهای اخیر درباره Sandvik، تولید کننده پودر فلز برای تولید به روش AM، که سهامی در شرکت ارائه دهنده خدمات چاپ سه بعدی، Beam-IT، به دست آورده است، شاهد تحقق چنین پیش بینی‌هایی بوده‌ایم.
از سوی دیگر، بازارهای تولیدی مانند 3D Hubs و Xometry، که به شرکت‌ها امکان دسترسی به شبکه جهانی تأمین‌کنندگان (هم برای خدمات تولید به روش AM و هم برای خدمات تولید سنتی) را بر حسب تقاضا می‌دهند، نیز شاهد رشد سریع خواهند بود.
تولید برای ارائه پاسخی چابک‌تر به تغییرات سریع در تقاضای مشتری، فناوری و بازارها به سختی تحت فشار است. پلت‌فرم‌های پرینت سه بعدی آنلاین با بهره‌برداری از مدل کسب‌وکار تولید به عنوان یک خدمت (MaaS)، می‌توانند چابکی و چرخش سریع‌تری را ارائه دهند، و چیزی که به نظر می‌رسد یک خلأ پر سود در بازار است را پر کنند.
“مدل کسب و کار [MaaS] برد برد است زیرا واحدهای کوچک بدون نیاز به بازاریابی برای آن کار می‌کنند. ما در حال تکمیل و ساخت قطعات با کیفیت هستیم. و در نهایت، مشتری یک مکان ثابت دارد تا قطعات خود را در بسیاری از فناوری‌ها و روش‌های تولید سفارش دهد.” گرگ پاولسن، مدیر مهندسی برنامه در Xometry
7. چاپ سه بعدی فلزات به رشد خود ادامه خواهد داد.
“وقتی نوبت به چاپ سه بعدی فلزات می‌رسد، ما تا امروز فقط سطح آن را خراشیده‌ایم.” اسکات دانهام، معاون تحقیقات در SmarTech Analysis
پرینت سه بعدی فلزات یکی از سریع‌ترین بخش‌های در حال رشد در بین فناوری‌های پرینت سه بعدی است. با این حال، بسیاری از کارشناسانی که ما با آن‌ها مصاحبه کرده‌ایم موافقند که اگرچه بازار پرینت سه بعدی فلزات در دهه گذشته به طور قابل توجهی تکامل یافته است، پتانسیل واقعی آن هنوز به طور کامل محقق نشده است.
“اندازه صنعت تولید به روش AM در مقایسه با اندازه صنعت تولید سنتی، فضای زیادی برای رشد دارد.” زاکاری مورفی، معاون مشارکت‌های فناوری در VELO3D
به گفته اسکات دانهام از SmarTech، کلید بلوغ پرینت سه بعدی فلزات، مواد خواهند بود:
“همانطور که صنعت به بلوغ می‌رسد، مطمئناً تأکید بسیار بیشتری بر مواد خواهد بود، زیرا نرخ استفاده از پرینترهای سه بعدی به طور ایده‌آلی برای پشتیبانی از تولید با حجم بالاتر و تولید به شکل سری سازی افزایش خواهد یافت.”
EOS، یک بازیگر کلیدی در دنیای پرینت سه بعدی با فناوری همجوشی بستر پودری، به شدت بر توسعه بیشتر مواد برای چاپ فلزات با روش‌های تولید AM متمرکز است. در ماه مه 2019، این شرکت چهار ماده فلزی جدید شامل فولاد ضد زنگ CX، آلومینیوم AlF357 و دو گرید تیتانیوم را در لیست خدمات خود معرفی کرد.
یکی دیگر از نیازهای حیاتی برای پذیرش پرینت سه بعدی فلزی برای تولید، تضمین کیفیت است.
“کنترل کیفیت، که به عنوان درک الزامات کیفیت و توانایی تایید کیفیت قطعات شناخته می‌شود، واقعاً در آینده تفاوت ایجاد می‌کند.” داگ هجز، رئیس Sintavia
دیو کانور، فن‌شناس ارشد تولید با روش افزودن مواد در شرکت ANSYS معتقد است، زمانی که یک فرآیند قابل اعتماد، سریع و دارای گزینه‌های گسترده‌تر مواد باشد، ما شاهد بهبود پیوسته پذیرش آن فرآیند در تمام صنایع خواهیم بود، نه فقط در بین مشتریان اولیه، مانند صنایع هوافضا و پزشکی.
در واقع، تولیدکنندگان در بخش‌های خودرو، کالاهای صنعتی و انرژی، شروع به کسب اعتماد نسبت به چاپ سه بعدی فلزات به عنوان یک راه‌حل مؤثر کرده‌اند. ب ام و اخیراً تولید پرینت سه بعدی براکت‌های سقف فلزی خود را راه اندازی کرده است، همچنین شرکت‌هایی مانند GE و Conflux Technology در حال توسعه مبدل‌های حرارتی نسل بعدی با این فناوری هستند.
بدون شک فرصت‌های زیادی باقی مانده است که با پرینت سه بعدی فلزات قابل دستیابی است. برای به دست آوردن آن‌ها، صنعت نیاز به همکاری قوی‌تر در توسعه استانداردها و بهترین شیوه‌ها برای اطمینان از تکرارپذیری فرآیندها و نتایج با کیفیت بالا دارد.
8. پرینت سه بعدی کامپوزیت‌ها یک فرصت بزرگ در بازار ارائه می‌دهد.
“فضای کامپوزیت شاید جدیدترین بخش در پرینت سه بعدی باشد. چالش‌هایی در این زمینه وجود دارد، اما فرصت‌های زیادی نیز وجود دارد.” جاشوا مارتین، مدیر عامل Fortify
بازار کامپوزیت یکی از فرصت‌های کلیدی در حال ظهور برای چاپ سه بعدی است. کامپوزیت‌ها مواد سبک وزن و قوی هستند که در صنایعی مانند هوافضا، خودروسازی، نفت و گاز و کالاهای صنعتی بسیار مورد توجه قرار می‌گیرند.
یک گزارش تجزیه و تحلیل SmarTech تخمین می‌زند که چاپ سه بعدی کامپوزیت در دهه آینده به یک تجارت تقریباً 10 میلیارد دلاری تبدیل خواهد شد. در این بازه زمانی، انتظار می‌رود که قطعات مصرفی نهایی به بزرگترین فرصت درآمد تبدیل شوند.
توانایی ساده‌سازی و کاهش هزینه‌های تولید کامپوزیت سنتی، عامل محرک اصلی این رشد خواهد بود.
“تولید کامپوزیت در حال حاضر بسیار نیازمند کار، منابع و سرمایه است، به میزانی که واقعاً به حجم زیاد نمی‌رسد. علاوه بر این، چرخه‌های طراحی طولانی به دلیل نرم افزار ناکافی و شبیه سازی ناکارآمد وجود دارد.” وینر موندسیر، یکی از بنیانگذاران و مدیر ارشد فناوری در Arevo
تعداد شرکت‌هایی که به دنبال اتوماسیون ساخت کامپوزیت با پرینت سه بعدی هستند، به سرعت در حال افزایش است. در حال حاضر، Markforged بدون شک بزرگترین بازیگر از نظر حضور در بازار است، اما شرکت‌های دیگری مانند Arevo، Fortify، Impossible Objects و Thermwood نیز شاهد رشد قابل توجهی هستند.
به عنوان مثال، Fortify اخیراً یک دور سرمایه گذاری 10 میلیون دلاری سری A را بسته است، از سوی دیگر شرکت فناوری Arevo، از کاربرد موفقیت‌آمیز فناوری چاپ سه بعدی ترکیبی خود برای تولید قاب دوچرخه خبر داد. فناوری ساخت به روش افزودن مواد در مقیاس بزرگ توسط شرکت Thermwood در تولید ابزارهای کامپوزیت برای کاربردهای هوافضا نیز مورد توجه قرار گرفته است.
واضح است که پتانسیل بخش پرینت سه بعدی کامپوزیت بسیار زیاد است. با این حال، برای ادامه تکامل، شرکت‌ها باید روی بهبود بیشتر فناوری‌های خود و گسترش دامنه کاربردهای مناسب برای چاپ سه بعدی کامپوزیت کار کنند.
9. اتوماسیون به کانون اصلی صنعت تبدیل خواهد شد.
اتوماسیون گام بعدی در تکامل تولید به روش افزودن مواد خواهد بود. اتوماسیون که از طریق ترکیبی از سخت‌افزار و نرم‌افزار، و همچنین رباتیک، حسگرها و شبکه‌ها به دست می‌آید، فرآیندهای ساده‌تر را به عنوان بخشی از چرخه تولید بدون واسط دیجیتال تضمین می‌کند.
در بخش سخت افزاری، شرکت‌ها واحدهای تولیدی جدید و یکپارچه‌ای را راه اندازی می‌کنند که از مفاهیم رباتیک و کارخانه‌های هوشمند برای خودکارسازی مراحل مختلف گردش کار تولید استفاده می‌کنند.
به عنوان مثال، Digital Metal، تولیدکننده پرینترهای سه بعدی فلزات بایندر جت، سیستم‌های خود را با ربات‌هایی هماهنگ طراحی کرده است که کارهای دستی مانند برداشتن قطعات ساخته شده و تحویل آن‌ها به واحد پردازش بعدی را انجام می‌دهند. Jabil همچنین از ربات‌ها برای خودکارسازی قطعات در فرآیندهای AM ثانویه و از بینایی ماشین برای خودکار کردن فرآیندهای بازرسی استفاده می‌کند.
در بخش نرم‌افزاری، اتوماسیون گردش کار در حال افزایش است، زیرا شرکت‌ها متوجه می‌شوند که دستیابی به تولید سری با چاپ سه‌بعدی بدون وجود یک سیستم مدیریت یکپارچه عملاً غیرممکن خواهد بود.
علاوه بر این، مرحله پس پردازش AM، که معمولاً یک فرآیند دستی بوده است، بیشتر دیجیتالی می‌شود.
“اتوماسیون فرآیندهای پردازش نهایی به یکی از مهم‌ترین مواردی تبدیل خواهد شد که باید به آن پرداخت. این به این دلیل است که این نوع اتوماسیون، تغییر گام اساسی در توانایی خودکارسازی تولید نهایی محصول خواهد بود.” نیل ون اس، بنیانگذار Parts on Demand
چندین شرکت، مانند Additive Manufacturing Technologies و Post Process Technologies ، اکنون با ارائه راه‌حل‌هایی برای فرآیندهای پردازش نهایی، که فرآیند برداشتن ساپورت و تکمیل سطح را سرعت می‌بخشند، بر این تنگنا غلبه کرده‌اند.
در نهایت، افزودن اتوماسیون به معادلات فناوری چاپ سه بعدی، تولیدکنندگان را قادر می‌سازد تا چاپ سه بعدی را به یک فرآیند پیوسته تبدیل کنند که در یک محیط تولید با فضای محدود، بسیار بهتر عمل می‌کند.
10. چشم انداز تولید افزودنی رقابتی‌تر خواهد شد.
“در چند سال آینده شاهد رقابت‌های بسیار بیشتری خواهیم بود که ناشی از یک حوزه پرمشغله است.” اسکات دانهام، معاون تحقیقات در SmarTech Analysis
با ورود بازیکنان جدید به این صنعت، سطح رقابت فزاینده‌ای در بازار تولید با روش‌های افزودن مواد وجود دارد. تعداد فزاینده‌ای از استارت‌آپ‌ها، و شرکت‌های معتبر خارج از این حوزه، در حال ورود به عرصه چاپ سه‌بعدی هستند و به دنبال سرمایه‌گذاری بر بخش‌های مختلف رو به رشد در این صنعت هستند.
AMFG’s 2019 یا همان چشم انداز صنعت تولید به روش افزودن مواد برای سال 2019، بیش از 80 سازنده چاپگرهای سه بعدی را شناسایی کرده است که اکثر آن‌ها در پنج تا ده سال گذشته فعالیت خود را آغاز کرده‌اند.
همان طور که آوی ریچنتال، موسس شرکت مشاوره XponentialWorks، اشاره می‌کند، “شرکت‌های تثبیت شده در مقابل بازیکنان جدید دارای یک نقطه ضعف نسبتاً ناعادلانه هستند، زیرا آن‌ها مسائل قدیمی زیادی دارند که باید با آن‌ها برخورد کنند. از آنجایی که آن‌ها در چارچوب فناوری‌های خاصی عمل می‌کنند، معمولاً بهبودهای خطی و تدریجی را پیاده سازی و معرفی می‌کنند. در مقابل، یک شرکت کاملاً جدید می‌تواند مشکل مشابهی را بدون هیچ‌کدام از فناوری‌های قدیمی و مسائل سازمانی حل کند.”
با داغ شدن رقابت، بازیگران صنعت باید برای زنده ماندن دوباره تمرکز کنند و دوباره اختراع کنند. ما قبلاً شاهد حرکت‌هایی در این راستا بوده‌ایم. به عنوان مثال، Ultimaker اخیراً برای تقویت برند خود به عنوان یک تجارت حرفه‌ای چاپ سه بعدی B2B نام تجاری خود را تغییر داده است. 3D Hubs که زمانی یک بازار چاپ سه بعدی مبتنی بر ارتباطات بود، اخیراً تمرکز خود را به فضای صنعتی B2B معطوف کرده است.
“ما در دوره‌ای زندگی می‌کنیم که در آن شما یا نوآوری می‌کنید یا تبخیر می‌شوید. به عبارت دیگر، یا نابود می‌کنید یا نابود خواهید شد.” آوی رایشنتال
چشم‌انداز این صنعت نشان می‌دهد که بیش از پیش در حال تبدیل شدن به یک رقابت جدی است. با این حال، رقابت می‌تواند نشانه مثبتی باشد که به رشد صنعت اشاره دارد. رقابت می‌تواند به پیشبرد صنعت کمک کند، زیرا شرکت‌ها را مجبور می‌کند بر نوآوری و توسعه تمرکز کنند.
با این حال، افزایش رقابت به این معنی است که امروز زمان حیاتی برای شرکت‌ها برای حفظ نوآوری و جایگاه خود در بازار است.
روندها آینده روشنی را برای فناوری ساخت با روش افزودن مواد (AM) نشان می‌دهند.
“من فکر می‌کنم صنعت تولید به روش افزودن مواد به وعده خود عمل خواهد کرد.” سایمون فرید، یکی از بنیانگذاران Nano Dimension
روندهای مورد بحث در بالا منعکس کننده یک ایده کلیدی هستند: چاپ سه بعدی در حال رسیدن به بلوغ است. پیشرفت‌ها در سخت‌افزار، نرم‌افزار، مواد و برنامه‌های کاربردی نشان می‌دهد که چاپ سه‌بعدی در نهایت به یکی دیگر از فناوری‌های تولید تبدیل خواهد شد.
به طور طبیعی، نرخ پذیرش پرینت سه بعدی در طول زمان افزایش می‌یابد، به طوری که برخی از بخش‌ها مانند فرآیندهای ساخت در دندانپزشکی تقریباً به طور کامل به چاپ سه بعدی تغییر می‌کند. آگاهی روزافزون از پرینت سه بعدی و مزایای آن این رشد را تسهیل خواهد کرد.
“من واقعاً فکر می‌کنم که روزی شما تأثیر تولید دیجیتال را به عنوان راه حلی برای تولید در مقیاس کامل، خواهید دید.” فیلیپ دسیمون، یکی از بنیانگذاران و معاون توسعه تجارت در Carbon
در این میان، چشم انداز رقابتی پرینت سه بعدی، شرکت‌ها را ملزم می‌کند تا با استفاده از تخصص منحصر به فرد خود و ایجاد یک پیشنهاد کاملاً ارزشمند، خود را از رقبا متمایز کنند.
با توجه به پیشرفت‌های اخیر فناوری و این پیش‌بینی‌های تخصصی، چاپ سه بعدی به‌وضوح به سوی آینده‌ای روشن در تولید دیجیتال و هوشمند پیش می‌رود.
منابع:
www.amfg.ai/2019/08/21/10-predictions-on-the-future-of-3d-printing-expert-roundup/
