Prečo nebolo vytvorenie 3D tlačiarne pre väčšinu ľudí veľkým problémom?

Toto je jedno z najväčších klamstiev v tomto odvetví. Je taká všadeprítomná, že mnohé ďalšie odpovede na túto otázku to implicitne predpokladajú.

3D tlač je vždy, všeobecne prepredávaná, ako zaujímavejšia a užitočnejšia, než v skutočnosti je. Toto je napríklad najväčší „3D tlačený raketový motor“, o ktorom viem, že je pripravený na let, a ako som pochopil, množstvo vytlačených dielov sa časom znížilo, pretože odlievanie je lacnejšie a prináša lepšie výsledky:

To je silná téma pre 3D tlač. Dokonca ani s kovmi to vo všeobecnosti nie je vhodné pre výrobné série, len pre malosériovú výrobu malých dielov. Priestor relativity to môže zmeniť, ale ich časová os vývoja sa neustále posúvala, pretože - pokiaľ môžem povedať - spočiatku netušili, čo robia. Keď sa Relativity prvýkrát rozbehla, pracoval som so skupinou, ktorá otvorene riešila obrovské problémy so spoľahlivosťou spojenou s tlačou kovov a v tomto odvetví sa zdalo byť všeobecne známe, že priama tlač hotových kovových dielov je zlý nápad. Dokonca aj raketový motor, ktorý som práve ukázal, má známky opracovania a zvárania.

Môj najlepší odhad je, že chceli mať výhodu prvého ťahu a robili tvrdenia, ktoré ich stavali pod absurdne veľkú inovačnú záťaž.

O tomto trende som však hovoril už v minulosti – nový detail, ktorý pridávam k tejto odpovedi, je, že toto odvetvie je tiež oveľa staršie, ako si ľudia želajú, aby ste si to mysleli. Vynález 3D tlače bol, dosť divoko, menej zaujímavý, ako si pravdepodobne myslíte, a menej revolučný, ako naznačujú mnohé ďalšie odpovede, pretože nebol vynájdený nedávno a nie je to nová technológia. Existuje už od 80-tych rokov:

Dôvodom, prečo sa v poslednom desaťročí stal veľký, je kombinácia vyčerpaných patentov a lepšej technológie, ktorá ho robí dostupnejším, než bol pôvodne. Väčšinou sa však patenty míňajú, a to je naozaj to špinavé tajomstvo. Dokonca aj dnes existuje niekoľko kľúčových patentov, ktoré tento priemysel brzdia.

Akonáhle sa vyčerpali tie počiatočné a priemysel začal rásť, prevládla nadsázka a chamtivosť a ľudia o tom začali rozprávať rozprávky a tvrdiť, že sa budú diať veci, ktoré jednoducho nie sú možné, aby sa vyvolalo nadšenie a investičné financovanie. Vo všeobecnosti sa predpokladalo, že táto technológia bola nová a vzrušujúca, keď nebola nová a existovali desaťročia vývoja, ktorý pomohol zistiť, aké aplikácie majú zmysel.

V konečnom dôsledku má 3D tlač obmedzené využitie okrem vytvárania vysoko prispôsobených alebo jednorazových dielov. Kedysi sa tomu hovorilo „rýchle prototypovanie“ a dokonca aj s príchodom lepších tlačených materiálov, ako sú kovy, to vo všeobecnosti stále platí. Dokonca aj v prípade high-tech aplikácií existujú veľké výhrady – ako mi bolo povedané, FAA rozhodne odmieta certifikovať 3D tlačené diely pre osobné lietadlá, pretože nikto nemôže skutočne dokázať, že sú bezpečné, a ľudia radi spomínajú motory SpaceX Superdraco. sú skutočne nadbytočné núdzové vybavenie určené na jednorazové použitie:

Dôvod, prečo sú aplikácie také obmedzené a technológia je najvhodnejšia pre jednorazové použitie, je ten, že spoľahlivosť tlačených dielov je z hľadiska dizajnu absurdne nízka. Opakujem, že to nie je chyba, je to zámerná vlastnosť toho, ako technológia funguje!

Už som sa toho dotkol v minulosti, ale na to, aby bol výrobný proces taký flexibilný, je rozdelený do mnohých malých sekvenčných výrobných operácií. Zvyčajne v rozsahu od 10,{1}} do 1 milióna z nich. Povedzme, že máme strednú tlač so 100000 operáciami a každá z nich má 99,99 percentnú úspešnosť. Aká je šanca úspešne vytlačiť súčiastku?

(.999)(100000)=0.000045(.999)(100000)=0.000045

V podstate zaručene máme nejaký ten defekt. S úspešnosťou operácie 99,99 percent. Za predpokladu, že chcete 95 percentnú šancu na úspech, každá jednotlivá operácia musí byť spoľahlivá na 99,99995 percent, čo je jednoducho absurdné. Na rozdiel od subtraktívnych procesov majú chyby obrábania pri umiestňovaní materiálu vysoké riziko priameho vplyvu na mechanický výkon, a preto keď sa pokúsite upraviť tieto čísla spoľahlivosti tak, aby zohľadňovali iba „dôležité“ operácie, stále vyzerajú mimoriadne nelichotivo.

Moja analýza je tu príliš zjednodušená a trochu konzervatívna, ale základné správanie, ktoré komentuje, je základnou súčasťou 3D tlače. Vzhľadom na možnosti dizajnu, ktoré ho robia flexibilným a pohodlným na výrobu vecí, je smiešne nespoľahlivý.

Najistejším spôsobom, ako používať 3D tlačiareň, je byť schopný identifikovať diely, ktoré nie sú citlivé na chyby, alebo prepracovať diel, aby sa znížila pravdepodobnosť vzniku defektu. Ale... to je vysoko kvalifikovaná konštrukčná a inžinierska úloha, o ktorú väčšina koncových používateľov 3D tlačiarne nemá práve záujem. Celá myšlienka je taká, že 3D tlačiareň má byť jednoduchšia.

Nehovoriac o tom, že väčšina tlačiarní pomerne výrazne ťaží z neustálej údržby a ladenia, a to aj na najvyššej úrovni. Opravil som dosť Ultimakerov (tlačiarne za 10 000 $), aby som vedel, že to nie je len funkcia lacných spotrebných tlačiarní. Požiadavky kladené na tieto stroje len sťažujú spoľahlivosť

Keď vidíte zoznam funkcií najvyššej úrovne, je to všetko veľmi vzrušujúce, ale existuje veľa zložitých komplikácií, ktoré zabíjajú väčšinu tohto vzrušenia. Takže v konečnom dôsledku sú 3D tlačiarne tak trochu riešením pri hľadaní problému.

A sú už o desaťročia dlhšie, než si väčšina ľudí uvedomuje.