מהפכת ההדפסה התלת -ממדית סוף סוף כאן

המהלך לעבר ייצור מבוזר היה צפוי להיות תהליך איטי. ואז נגיף הקורונה שינה הכל.

מהפכת ההדפסה התלת מימדית סוף סוף כאן

בתור COVID-19 גורמת הרס לרשתות האספקה ​​העולמיות , ל מגמה של התקרבות הייצור ללקוחות יכול להגיע עד כדי הכנסת מפעלים לייצור מיניאטורי לסלון של אנשים.



רוב המוצרים בבתים של אמריקאים מסומנים על תוצרת סין, אך גם על אלה הנושאים את המילים תוצרת ארה'ב יש לעתים קרובות חלקים מסין שעכשיו מתעכבים לעתים קרובות. מגיפת נגיף הקורונה סגרה כל כך הרבה מפעלים בסין נאס'א יכולה להבחין בירידה בזיהום מהחלל וכמה מוצרים הופכים לקשים יותר למצוא.

[צילום: באדיבות המחבר]



אך יחד עם זאת, ישנם עיצובים דיגיטליים בקוד פתוח הזמינים באופן חופשי לייצור מיליוני פריטים במדפסות תלת מימד, ומספריהם הם צומח באופן אקספוננציאלי , כמו גם עניין בעיצוב חומרה פתוחה באקדמיה . חלק מהעיצובים כבר משתפים חומרה רפואית בעלת קוד פתוח שתסייע במהלך המגיפה , כמו מגיני פנים , מסכות , ו מאווררים . עיצובי המוצרים הדיגיטליים החופשיים חורגים הרבה מעבר לחומרה של מגפה.



עלות מדפסות התלת מימד ירדה מספיק נמוך כדי להיות נגישה לרוב האמריקאים. אנשים יכולים להוריד, להתאים אישית ולהדפיס מגוון מוצרים יוצא דופן בבית, ולעתים קרובות הם מגיעים בסופו של דבר עולה פחות ממה שצריך לרכוש אותם .

החל מאבות טיפוס מהירים ועד למפעל ביתי

לא כל כך מזמן החשיבה הרווחת בתעשייה היא שהייצור בעלות הנמוכה ביותר הוא ייצור המוני גדול מדינות בעלות נמוכה כמו סין. באותה תקופה, בתחילת שנות האלפיים, רק לחברות Fortune 500 ולאוניברסיטאות מחקר גדולות הייתה גישה למדפסות תלת מימד. המכונות היו כלים מאסיביים ויקרים ששימשו לאב טיפוס מהיר של חלקים ומוצרים.

לפני יותר מעשור, פג תוקפם של הפטנטים על סוג ההדפסה התלת -ממדית הראשונה, ולפרופסור בבריטניה היה הרעיון המסקרן להכין מדפסת תלת -ממדית שתוכל להדפיס בעצמה. הוא התחיל את ה פרויקט RepRap - קיצור של אב טיפוס מהיר לשכפול עצמי - ושחרר את העיצובים עם רישיונות קוד פתוח באינטרנט. העיצובים התפשטו כאש ושם נפרצו ושופרו במהירות על ידי אלפי מהנדסים וחובבים בכל רחבי העולם.



רבים מיצרנים אלה הקימו חברות משלהם לייצר גרסאות של מדפסות תלת מימד אלה, ואנשים יכולים כעת לקנות מדפסת תלת מימד במחיר של 250 עד 550 דולר. מדפסות התלת מימד של היום הן רובוטים ייצור תוספים מן המניין, שבונים מוצרים שכבה אחת בכל פעם. ייצור תוספים חודר לתעשיות רבות.

אני ועמיתי הבחנו במגמות ברורות כשהטכנולוגיה מאיימת הפרעה גדולה לרשתות הערך העולמיות . באופן כללי, חברות עוברות משימוש בהדפסה תלת מימדית לאב טיפוס ועד לאימוץ שלה לייצור מוצרים הדרושים להם באופן פנימי. הם גם משתמשים בהדפסה תלת מימדית כדי לקרב את הייצור ללקוחות שלהם, מה שמקטין את הצורך במלאי ומשלוח. חלק מהלקוחות קנו מדפסות תלת מימד והם מייצרים את המוצרים לעצמם.

זו טרנד לא קטן. אמזון מציגה כעת נימה להדפסה תלת מימדית, חומר הגלם למדפסות תלת מימד, מתחת יסודות אמזון יחד עם סוללות ומגבות. באופן כללי אנשים יחסכו 90% עד 99% הנחה על המחיר המסחרי של מוצר כשהם מדפיסים אותו בבית.

נגיף הקורונה מאיץ מגמה



ציפינו כי אימוץ הדפסה תלת מימדית והמהלך לייצור מבוזר יהיה תהליך איטי מכיוון שיותר ויותר מוצרים יודפסו על ידי יותר ויותר אנשים. אבל זה היה לפני שהיה סיכון ממשי למוצרים שלא יהיו זמינים עם התפשטות נגיף הקורונה.

דוגמה טובה לביקוש חד למוצרים מודפסים בתלת מימד היא ציוד מגן אישי (PPE) . ל- National Institutes of Health Exchange 3D Print Exchange, מאגר תכנון יחסית לתורת היחסות, יש התפוצץ עם עיצובים חדשים של PPE .

כבר בגלל ההשפעה העולמית של נגיף הקורונה, 94% מחברות Fortune 1000 יש הפרעות בשרשראות האספקה ​​שלהם, וכן עסקים התלויים במקורות גלובליים עומדות בפני בחירות קשות.

הערך של סחורות תעשייתיות ממשיך לרדת מכיוון שנגיף הקורונוס הביא לנתק גדול בביקוש כאשר היצרנים נסגרים והלקוחות הפוטנציאליים נמצאים בהסגר. זה יגביל את הגישה של אנשים למוצרים תוך הגדלת העלויות שלהם.

השיבושים ברשתות האספקה ​​הגלובליות הנגרמות כתוצאה מהסגר קפדני, הוראות שהייה בבית ואמצעי ריחוק חברתי אחרים במדינות מתועשות ברחבי העולם מהווים הזדמנות לייצור מבוזר למלא צרכים לא מסופקים. סביר שאנשים רבים, בטווח הקצר עד הבינוני, ימצאו כמה מוצרים שאינם זמינים או יקרים מדי.

במקרים רבים, הם יוכלו לייצר את המוצרים שהם צריכים בעצמם (אם יש להם גישה למדפסת). המחקר שלנו על שרשרות הערך העולמיות מצא כי הדפסה תלת מימדית עם פלסטיק בפרט מתקדמת היטב כך שכל מוצר עם מספר ניכר של רכיבי פולימר, גם אם החלקים גמישים, ניתן להדפיס בתלת מימד.

מעבר לפלסטיק

עושה פונקציונלי צעצועים ו מוצרי בית בבית קל אפילו למתחילים. כך הם עזרים מסתגלים לחולי דלקת פרקים ומוצרים רפואיים אחרים ו מוצרי ספורט כמו סקייטבורד .

הדפסה תלת -ממדית ממתכת וקרמיקה כבר זמינה ומתרחבת במהירות למגוון פריטים, החל מ- שתלים רפואיים בעלות גבוהה למנועי טילים לשיפור מוצרים פשוטים בתפזורת עם סוגריים מודפסים בתלת מימד בעלויות נמוכות . להדפסה מכשירי חשמל , תרופות , ופריטים גדולים יותר כמו רהיטים מתחילים להיות זמינים או שיהיו בעתיד הקרוב. מדפסות תלת מימד מתקדמות יותר אלה יכולות לסייע בהאצת המגמה לייצור מבוזר, גם אם לא יגיעו לבתיהם של אנשים.

יש כמה מכשולים , במיוחד להדפסה תלת מימדית לצרכנים. נימה להדפסה תלת -ממדית נתונה בעצמה להפרעות ברשתות האספקה ​​העולמיות, אם כי recyclebot הטכנולוגיה מאפשרת לאנשים ליצור נימה מפסולת פלסטיק. חלק ממדפסות התלת -מימד ממתכת עדיין יקרות ואבקת המתכת העדינה בה רבות מהן משתמשות כחומר גלם עלולה להיות מסוכנת אם היא נשאפת, אך ישנן כיום 1,200 דולר מדפסות מתכת המשתמשות בחוט ריתוך נגיש יותר . המדפסות החדשות האלה, כמו גם אלה שיכולות לבצע מספר חומרים עדיין דורשות פיתוח, ויש עוד דרך ארוכה עד להדפסה תלת מימדית של כל המוצרים ורכיביהם בבית. תחשוב על שבבי מחשב.

כאשר אני ועמיתי ניתחנו בתחילה מתי יהיו מוצרים זמינים לייצור מבוזר, התמקדנו בכלכלה בלבד. אם נגיף הקורונה ימשיך לשבש את שרשרת האספקה ​​ולפגוע בסחר הבינלאומי, עם זאת, הביקוש למוצרים לא זמינים או יקרים עלול להאיץ את המעבר לייצור מבוזר של כל המוצרים.

יהושע מ 'פירס הוא פרופסור למדעי החומרים והנדסה, והנדסת חשמל ומחשבים ב האוניברסיטה הטכנולוגית של מישיגן . מאמר זה פורסם מחדש מ השיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי .