3D Εκτύπωση – Τυπικές εφαρμογές για τη ΜΜ κατασκευαστική

Η 3D εκτύπωση εδραιώνεται σταδιακά διεθνώς, στον κατασκευαστικό κόσμο και όχι μόνο. Ακόμη και σήμερα όμως αρκετοί είναι εκείνοι που διερωτώνται σε τι θα τους φανεί χρήσιμη, στους ίδιους ή στην επιχείρησή τους. Εύλογο ερώτημα, στο οποίο για να απαντήσουμε πρέπει να εστιάσουμε στα εγγενή πλεονεκτήματα της 3D εκτύπωσης, συνδέοντας και αναδεικνύοντάς τα και με χαρακτηριστικά πραγματικά παραδείγματα εφαρμογής.

Γράφει ο Δρ. Σταμάτης Πολύδωρας*

 

Η προμήθεια εξοπλισμού και η ενσωμάτωση διαδικασιών 3D εκτύπωσης σε μια ατομική ή μια ΜΜΕ που εμπλέκεται με το σχεδιασμό – ανάπτυξη – κατασκευή, αναπόφευκτα συνεπάγεται και επένδυση κάποιων κεφαλαίων. Για πρωτεύοντα/συμπληρωματικό εξοπλισμό και υλικά 3D εκτύπωσης, αλλά εξίσου για HY, λογισμικό, νέο προσωπικό ή εκπαίδευση υφισταμένου στις σύγχρονες ψηφιακές «δημιουργικές» δεξιότητες και διαδικασίες (όπως 3D CAD, 3D Scanning, 3D Printing Preparation), που συνδέονται άμεσα με την 3D εκτύπωση. Αυτά όλα ενώ τα τελευταία χρόνια και εντονότερα σήμερα στις μέρες της πανδημίας τoυ SARS Covid-19, οι χρηματοοικονομικές δυνατότητες των ελληνικών ΜΜΕ είναι διαρκώς και πολλαπλώς συμπιεσμένες.

Αν εστιάσουμε στα εγγενή πλεονεκτήματα της 3D εκτύπωσης, σε συνδυασμό με την ανάδειξη χαρακτηριστικών και πραγματικών παραδειγμάτων εφαρμογής, θα μπορέσουμε να απαντήσουμε στους παραπάνω προβληματισμούς.

Η 3D εκτύπωση λοιπόν χαρακτηρίζεται από:

  • Αμεσότητα και πιστότητα απόδοσης της ψηφιακής 3D γεωμετρίας σε φυσική υπόσταση. Σε αντίθεση με τη συμβατική μη ψηφιακά οδηγούμενη κατασκευή, εκφράζει άριστα την έννοια WYSIWYG (What you see is what you get). Από την οθόνη του ΗΥ, στο φυσικό αντικείμενο.
  • Μηδενική σχεδόν συσχέτιση του κατασκευαστικού εξοπλισμού με τους αριθμούς παρτίδων. Σε αντίθεση με κατασκευές που απαιτούν καλούπια, βοηθητικά και ενδιάμεσα εργαλεία, ιδιοσυσκευές και ειδικότερες ρυθμίσεις (set-ups) του παραγωγικού εξοπλισμού.
  • Εντυπωσιακή απεξάρτηση του κόστους κατασκευής από τη συνθετότητα των κατασκευαζόμενων μορφών (η έννοια της «δωρεάν συνθετότητας»).
  • Το πλεονέκτημα, σε πολλές περιπτώσεις, της αποκλειστικής ικανότητας κατασκευής μη συμβατικά επιτεύξιμων μορφών (π.χ. ανάστροφες κλίσεις, αραιές εσωτερικές δομές, προσυναρμολογημένα σύνολα).
  • Ποικιλία χρωμάτων ή υλικών στο ίδιο αντικείμενο.
  • Ευελιξία τροποποιήσεων, μηδενικά αποθέματα, εξέλιξη εξαρτημάτων εις το διηνεκές.

Αυτά φαίνονται ξεκάθαρα μέσω χαρακτηριστικών εφαρμογών της 3D εκτύπωσης στον κατασκευαστικό κλάδο σήμερα, που είναι άμεσα εφικτές και για τις ελληνικές ατομικές, μικρές ή μεσαίες κατασκευαστικές επιχειρήσεις (σχεδιαστικά γραφεία, μηχανουργεία, εργαστήρια, βιοτεχνίες), με προφανή για αυτές βραχυ-μεσοπρόθεσμα οφέλη.

Ας δούμε λοιπόν μερικές.

Πρωτοτυποποίηση

Πολλές επιχειρήσεις βασίζουν πλέον όχι απλά την κερδοφορία, μα την ίδια την επιβίωσή τους στην ανάπτυξη, κατασκευή και διάθεση καινοτόμων, έξυπνων, αποτελεσματικών και αποδοτικών προϊόντων, που θα πρέπει ταυτόχρονα να είναι και οικονομικά.

Με περιορισμένους πόρους πια και με παγίως ασφυκτικά χρονοδιαγράμματα, ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη δεν επιδέχονται λάθη που επιφέρουν καθυστερήσεις και σοβαρές οικονομικές συνέπειες. Η πρωτοτυποποίηση των προϊόντων στη φάση σχεδιασμού & ανάπτυξης, κάθε είδους (μορφής ή λειτουργικά πρωτότυπα) εξυπηρετείται άριστα στις μέρες μας με πολύ μικρό κόστος και σε μεγάλη ποικιλία υλικών μέσω της 3D εκτύπωσης, εξασφαλίζοντας αρτιότητα σχεδιασμού και γρήγορα αντανακλαστικά για διορθώσεις και βελτιστοποιήσεις, μέσω αποτελεσματικών κύκλων ανασχεδιασμού, πριν από την παραγωγή (εικόνα 1).

Εργαλεία, ιδιοσυσκευές & βοηθήματα

Μια επιχείρηση που επιτελεί παραγωγή – κατασκευή (δική της ή ως υποκατασκευαστής άλλων), γνωρίζει πολύ καλά το υψηλό κόστος των απαραίτητων εξατομικευμένων (ανά εξάρτημα ή προϊόν) εργαλείων, ιδιοσυσκευών και λοιπών βοηθημάτων. Αυτά μπορεί π.χ. να αφορούν καλούπια, συστήματα συγκράτησης (σε εργαλειομηχανές), διαμόρφωσης, προστασίας, μεταφοράς – μετακίνησης, αλλά και συγκροτημάτων τοποθέτησης και οργάνωσης διαδικασιών εργονομικής και αποδοτικής συναρμολόγησης. Ειδικά για μικρές και μεσαίες παρτίδες παραγωγής η συμβολή της 3D εκτύπωσης στη γρήγορη και οικονομική δημιουργία τους είναι ουσιώδης (εικόνα 2)!

Υποβοήθηση ποιοτικού ελέγχου

Οι σύγχρονες κατασκευαστικές επιχειρήσεις (π.χ. μηχανουργεία, χυτήρια) διαθέτουν απαραιτήτως διαδικασίες και τμήματα ποιοτικού ελέγχου, για να εξασφαλίζουν στα προϊόντα και εξαρτήματά τους τις απαιτούμενες προδιαγραφές, κυρίως στο επίπεδο των διαστασιολογικών και γεωμετρικών ανοχών. Η χρήση οπτικών μέσων (κάμερες) και Μηχανών Μέτρησης Συντεταγμένων (CMM) για τον έλεγχο/μέτρηση δειγμάτων ή ακόμα και ολόκληρων παρτίδων καθιστά αναγκαία τη γρήγορη και ακριβή τοποθέτηση και στερέωσή τους στη θέση ελέγχου. Τρισδιάστατα εκτυπωμένες εξατομικευμένες «θήκες» στις οποίες το εξάρτημα φωλιάζει με ακρίβεια για τον επακόλουθο έλεγχο, καλίμπρες και άλλα, μπορούν να κατασκευάζονται πλέον σύντομα και με πολύ χαμηλό κόστος (εικόνα 3).

Συχνά παρουσιάζεται η ανάγκη επισκευής, αναβάθμισης ή/και προσαρμογής παλαιότερων εργαλειομηχανών και παραγωγικού εξοπλισμού για τις οποίες δεν υπάρχουν τα απαραίτητα ανταλλακτικά ή είναι δυσεύρετα και με υψηλό κόστος. Η ψηφιοποίηση, ο αντίστροφος μηχανολογικός σχεδιασμός και η τρισδιάστατη εκτύπωση τους δίνει –ειδικά για την ΜΜΕ– μια άμεση και πολύ οικονομική λύση που επεκτείνει τον κύκλο ζωής του εγκατεστημένου εξοπλισμού (εικόνα 4).

Κουτιά ηλεκτρονικών

Ο εκσυγχρονισμός και αναβάθμιση του ίδιου του παραγωγικού εξοπλισμού (π.χ. η μετατροπή συμβατικού τόρνου σε CNC), η κατασκευή απαραίτητων στην παραγωγή οργάνων, αλλά και η παραγωγή μικρών σειρών προϊόντων, που τα ίδια τυχόν ενσωματώνουν ελεγκτές, χειριστήρια και λειτουργίες σε έτοιμα (π.χ. Rasberry Pi) ή εξατομικευμένα τυπωμένα κυκλώματα (PCB), δημιουργούν συχνά την ανάγκη δημιουργίας και κατασκευής απαραίτητων θηκών ή κουτιών (enclosures, housings & casings) για τα ηλεκτρονικά. Τα κουτιά, συνήθως από θερμοπλαστικά υλικά, μπορεί να ενσωματώνουν επίσης μπουτόν, οθόνες, ψήκτρες, τροφοδοτικά κλπ., δεν πρέπει να βρίσκονται σε ανοικτή μορφή για λόγους ασφαλείας και συχνά έχουν και άλλες ειδικές απαιτήσεις όπως την αποτροπή φλόγας, τη στεγανότητα, τη μόνωση και άλλες. Η 3D εκτύπωση αποδίδει άριστα και οικονομικά θήκες και κουτιά ηλεκτρονικών από ποικίλα υλικά, χωρίς την ανάγκη κατασκευής καλουπιών για αυτά ( εικόνα 5).

Η ασφάλεια και υγιεινή της εργασίας είναι στις μέρες μας πολύ σημαντική και δυστυχώς συχνά ακόμα παραμελείται, ιδιαίτερα στις μικρές επιχειρήσεις. Η 3D εκτύπωση μπορεί να συμβάλλει κι εδώ σημαντικά δημιουργώντας εύκολα και οικονομικά προστατευτικά μέσα για ενσωμάτωση στις δεδομένες παραγωγικές μηχανές (π.χ. ασπίδες αποβλήτων ειδικής γεωμετρίας σε εργαλειομηχανές κοπής, βάσεις για φωτιστικά, στόμια απορροφητήρων, κουτιά φίλτρων κλπ.), συγκρατητές αντικειμένων (grippers) ή ακόμα και ατομικό προστατευτικό εξοπλισμό για το προσωπικό, αναβαθμίζοντας σημαντικά την ασφάλεια και υγιεινή του χώρου εργασίας (εικόνα 6).

Προοπτικές

Ο μικρός επαγγελματίας και η κάθε επιχείρηση μεμονωμένα, γνωρίζουν καλά οι ίδιοι τα σημεία και τις περιοχές που τους δυσκολεύουν ή προβληματίζουν περισσότερο στη δραστηριότητά τους.

Μετά τα παραπάνω παραδείγματα, το πιο σημαντικό συμπέρασμα όμως είναι πως όταν ο πλήρης κύκλος των βημάτων μιας επιτυχούς 3D εκτύπωσης γίνει κτήμα τους, τότε το επόμενο όριο για τη δραστική βελτίωση των σημείων αυτών είναι μόνο η φαντασία και η δημιουργικότητά τους. Που μπορεί, πέρα από τη βιωσιμότητα, να τους οδηγήσει και στη χαρά και ευεξία στο περιβάλλον της δουλειάς τους. Στη βιώσιμη σύγχρονη μικρή επιχείρηση του κοντινού μέλλοντος, φαντάζομαι κάποια Παρασκευή απόγευμα τον «πρωταθλητή» της εβδομάδας, αφού μοιραστεί με τους συναδέλφους του μια μπίρα που θα ανοίξουν στο “hi-tech” 3D εκτυπωμένο ανοικτήρι τους, να φεύγει με το επίσης εκτυπωμένο «βραβείο» του στην τσέπη προς το σπίτι του χαμογελώντας!

Εικόνα 1: Πρωτότυπα με 3D printing.

Εικόνα 2: 3D printed ιδιοσυσκευές.

Εικόνα 3: 3D εκτύπωση στον ποιοτικό έλεγχο.

 

Εικόνα 4: 3D printed ανταλλακτικά & προσαρμογές.

Εικόνα 5: 3D printing για ηλεκτρονικά.

Εικόνα 6: Εργονομία – προστασία με 3D printing.

 

*Ο Δρ. Σταμάτης Πολύδωρας είναι Μηχανολόγος Μηχανικός – Ε.ΔΙ.Π. της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ.

Ελέγξτε επίσης

Προστασία εργαζομένων Logout – Tagout από τη ΜASTER LOCK

H VECTOR BRANDS ως επίσημος αντιπρόσωπος του brand MASTER LOCK, της ηγέτιδας εταιρείας παγκοσμίως στα …

Τα Περιοδικά μας