Ako tehnologija 3D tiska ispuni svoja obećanja, stubokom će promijeniti način proizvodnje. A mogla bi postati i svačiji najbolji prijatelj. Zamislite samo da za svaki slomljeni dio u kućanstvu možete jednostavno izraditi novi pomoću kućnog pisača.
Zahvaljujući otkrićima istraživačkog tima koji financira EU, sada je moguće ispisati napredne dijelove za motocikle, automobile, zrakoplove pa čak i satelite koristeći različite materijale i oblike, uz istovremenu proizvodnju značajno manje količine otpada. Čak je moguće ugraditi električne vodiče ili optička vlakna koji mogu djelovati kao senzori.
Višeslojna proizvodnja
To je zato što 3D tisak može omogućiti stvaranje dijelova sloj po sloj, što olakšava jednostavno kombiniranje, na primjer, metala, plastike, keramike pa čak i optičkih vlakana, u jedan dio, u jednom procesu. To tvrtkama omogućuje izradu pametnijih dijelova uz točno onoliko materijala koliko je potrebno, čime se otpad smanjuje na najmanju moguću mjeru.
Rudolf Gradinger, inženjer istraživač na Austrijskom tehnološkom institutu, jedan je od istraživača koji pomažu u poticanju tog razvoja. Vodio je trogodišnju višedržavnu istraživačku inicijativu pod nazivom MULTI-FUN koja je dobila sredstva od EU za pomicanje granica 3D proizvodnje više materijala.
Tim projekta MULTI-FUN, koji je zajedno radio tri i pol godine do prosinca 2023., uključivao je istraživače i industrijske partnere iz cijele Europe (Austrija, Belgija, Njemačka, Poljska, Portugal, Španjolska, Švicarska, Velika Britanija). Njihov je fokus bio na razvoju inovativnih naprednih materijala spremnih za plasiranje na tržište. Sudjelovanje devet MSP-ova odigralo je ključnu ulogu u ubrzavanju prihvaćanja takvih proizvoda na tržištu.
Gradinger naglašava primjer dijela zrakoplova koji sadrži optička vlakna. Istraživači su izradili taj dio sloj po sloj s pomoću aluminija i ugrađenih optičkih vlakana. To mu je dalo „nemoguće supermoći”.
„Živci u ruci znače da možete osjetiti kad vam se ruka zavrne”, rekao je Gradinger. „Ova su optička vlakna poput živaca te mogu osjetiti kad se dio aviona previše savije ili ošteti.”
Poboljšana funkcionalnost bila je cilj i Richarda Kordassa, inženjera dizajna u njemačkoj automobilskoj tvrtki EDAG, jednog od partnera u istraživačkom timu. Razvili su upravljače za motocikle s bakrenim ožičenjem i ugrađenom keramičkom izolacijom.
„Jedini način na koji je to moguće je aditivnom proizvodnjom”, naglasio je Kordass.
Postignut je toliki napredak da Rita Gomes Bola iz Europske federacije za zavarivanje u Belgiji, koja je također radila na projektu MULTI-FUN, smatra da su najnovija dostignuća temeljito promijenila način rada projektanata.
„Sada možemo iznova oblikovati način razmišljanja o dizajnu dijelova na način o kojem proizvođači nisu mogli ni sanjati”, rekla je.
Visoki ciljevi
Mogućnosti 3D tiska sežu do izrade visokoučinkovitih dijelova za svemirsku industriju. Istraživači su napravili posebno kućište za motor koji se upotrebljava na svemirskim satelitima. Čelično tijelo kućišta sadržavalo je bakrene vodove koji su značajno poboljšali upravljanje toplinom električnih pogona.
„Udvostručili smo brzinu prijenosa topline tako da elektromotor sada može raditi brže i manje se zagrijavati”, rekao je Gradinger, objašnjavajući da je temperatura dio onoga što uzrokuje zamor metalnih dijelova.
Oštećeni dijelovi mogu prestati raditi ili ih je potrebno popraviti, što praktički nije izvedivo kada satelit kruži oko Zemlje. Zbog toga je svemirska industrija jedno od glavnih područja koje može imati koristi od napretka tehnologije 3D tiska.
EU trenutačno čini 22% svjetske proizvodnje, ostvarujući trgovinski višak u proizvedenoj robi od 421 milijarde EUR godišnje. Iz tog razloga EU ulaže u istraživanje kojim bi se dodatno ojačao taj sektor.
Aditivna proizvodnja smatra se ključnom za budućnost proizvodnje u EU, a podržava ju niz inicijativa, uključujući partnerstva s industrijom Made in Europe i Factories of the Future. Cilj je povećati industrijsku konkurentnost europskih tvrtki u područjima kao što su zrakoplovna industrija, automobilska proizvodnja i zdravstvo.
Kad je 3D tisak uveden u proizvodnju, uglavnom se upotrebljavao za izradu prototipova. Međutim, sad se razvio u ključni dio proizvodnog procesa te ga je ubrzao i učinio učinkovitijim.
„Prešli smo s brze izrade prototipova na brzu proizvodnju”, rekao je Kordass.
3D ispisani dijelovi već se upotrebljavaju u svemirskoj i automobilskoj industriji, u kojima pomažu smanjiti potrošnju goriva. Siemens u Njemačkoj već 3D ispisuje lopatice plinskih turbina, dok Airbus koristi 3D ispisane dijelove u komercijalnim zrakoplovima kako bi uštedio na težini i gorivu.
Širenje vijesti
Iako aditivna proizvodnja brzo postaje dio moderne industrijske proizvodnje, nije jednako napredna u cijeloj Europi. Profesor Liviu Marsavina, prorektor za istraživanje na Sveučilištu Politehnica u Temišvaru u Rumunjskoj, dio je tima europskih istraživača koji naporno rade na širenju znanja o 3D tisku diljem EU-a.
Marsavina, profesor u području jačine materijala i mehanike loma, koordinirao je inicijativu koju financira EU pod nazivom SIRAMM koja je trajala od 2019. do 2023. godine.
Povezala je istraživače u Rumunjskoj s istraživačima s Instituta za fiziku materijala Češke akademije znanosti (IPM) u Brnu u Češkoj, Sveučilišta u Beogradu u Srbiji, Norveškog sveučilišta znanosti i tehnologije i Sveučilišta u Parmi u Italiji. Cilj je bio stvoriti središte izvrsnosti u području aditivne proizvodnje u istočnoj Europi.
Akademske razmjene pomogle su stvoriti mrežu koja je nadživjela kraj projekta.
„Sada imamo mrežu u kojoj znamo gdje možemo riješiti različite vrste problema”, rekao je Marsavina.
Tvrtke u Rumunjskoj, Srbiji i Češkoj u međuvremenu su također proširile svoju svijest o lokalnim stručnjacima i opremi u području aditivne proizvodnje.
Prema Marsavini, brz razvoj 3D tiska mogao bi donijeti nove probleme povezane sa sigurnosti.
„Ljudi napreduju ka upotrebi 3D tiska za izradu ne samo malih dijelova, nego i većih struktura kompleksnijih oblika. Postoji potreba da se sazna više o svojstvima i pouzdanosti ovih novih struktura”, rekao je.
Istraživački tim radio je na rješavanju tih problema putem istraživanja u stvarnom svijetu, u suradnji s akademskim partnerima i predstavnicima industrije zainteresiranim za 3D tisak.
Marsavina predviđa da će se tehnologija proširiti na brojne druge industrije, čak i na kućanstva.
„Mogli bismo jednog dana imati 3D pisač u našim domovima i imati mogućnost da sami zamijenimo slomljene dijelove tako da ih jednostavno ispišemo.”
Autor: Anthony King
Istraživanja u ovom članku financira EU-ov program Horizon. Stavovi sugovornika ne odražavaju nužno stavove Europske komisije.
Više informacija:
- MULTI-FUN
- SIRAMM
- Factories of the future
- Istraživanje i inovacije EU-a u području napredne proizvodnje
Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.