Przemysł 4.0 a rozwój produktu. Jak startupy zmieniają prototypowanie?

Szczególnie duże zainteresowanie rozwojem metod prototypowania można zauważyć w branży automotive, medycynie, protetyce i inżynierii tkankowej. W ostatnich latach, dużą popularność zyskał druk 3D. Stanowi on tańszą i szybszą alternatywę dla znanych do tej pory metod prototypowania.

Szybkie prototypowanie czyli SSF (solid free-form fabrcation) opiera się na technologii przyrostowej wytwarzania AM (additive manufacturing). Oprócz druku 3D, do tej metody można zaliczyć również stereolitografię SLA (stereolithography), spiekanie proszków SLS (selective laser sintering) oraz osadzanie stopionego materiału FDM (fused deposition modelling).

Startupy nie tylko dostarczają innowacyjne rozwiązania dużym firmom produkcyjnym, ale również same korzystają z rozwijającej się technologii prototypowania. Szybkie i dokładne stworzenie prototypu, pozwala młodym przedsiębiorstwom dynamicznie przejść drogę od pomysłu do gotowego produktu.

Kompleksowe podejście do produktu

Indyjski startup Crenodez Studio oferuje kompleksowe usługi nie tylko w zakresie prototypowania ale również w obszarze rozwoju produktów. Oznacza to, że po wykonaniu prototypu, współpracę ze startupem można rozszerzyć o produkcję na dużą skalę.

Startup wykorzystuje technologię wytwarzania przyrostowego, takie jak modelowanie osadzania topionego (FDM), cyfrowe przetwarzanie światła (DLP) i fuzja wielostrumieniowa (MJF). Klientami Crenodez są przedstawiciele branży lotniczej i motoryzacyjnej, elektroniki użytkowej, a także przemysłu wytwórczego i opieki zdrowotnej.

Wytwarzanie przyrostowe a metalurgia

Amerykański startup MetalMaker 3D opracował proces druku 3D z materiałów metalowych. System stworzony przez startup integruje druk 3D z odlewem precyzyjnym. Jest to idealne rozwiązanie dla wewnętrznej produkcji dodatków metalowych.

Dużą zaletą systemu opracowanego przez startup jest różnorodne skalowanie (od prototypowania do produkcji małoseryjnej). Wytwarzanie przyrostowe oferowane przez MetalMaker 3D daje duże możliwości projektowe a sama produkcja jest realizowana przy zachowaniu izotropowych właściwości mechanicznych i wymiarowych odlewu.

Rozwiązania dla produkcji wewnętrznej

Outsourcing jest często podejmowanym działaniem w kontekście tworzenia prototypów. Jest jednak nadal wiele firm, które stawiają na produkcję wewnętrzną i bezpośredni nadzór nad rozwojem produktu.

Francuski startup x3D Group wychodzi naprzeciw potrzebom firm, które chcą być samowystarczalne. W ofercie startupu znajdują się drukarki 3D oraz oprogramowanie do szybkiego prototypowania przemysłowego.

Oprogramowanie jest dedykowane do edycji standardowej biblioteki szablonów (STL). Umożliwia konwersję plików do formatu STL i edycję projektów (m.in. naprawę błędów). Ponadto, x3D Group dostarcza żywicę, która jest materiałem bazowym druku 3D (w procesach SLA i LCD).

Drukarki do szybkiego prototypowania dostarcza też hiszpański startup BCN3D. W tym przypadku mamy do czynienia z kompaktowymi, biurkowymi urządzeniami, które doskonale sprawdzają się w całym procesie rozwoju produktu.

Innowacyjne materiały do stereolitografii

Włoski startup MAT3D opracowuje kompozytowe materiały polimerowe o ulepszonych właściwościach termomechanicznych i funkcjonalnych, aby rozszerzyć możliwości zastosowania stereolitografii w Przemyśle 4.0.

Efektem pracy startupu są żywice, które nie tylko potrafią zastąpić metal bez strat jakościowych ale również wykazują się właściwościami elektrycznymi, magnetycznymi oraz antybakteryjnymi. Takie rozwiązania dają dużo szersze możliwości prototypowania.

Powyższe materiały znalazły zastosowanie nie tylko w przemyśle ale również w branży stomatologicznej.

Nowe oblicza SLA

Niskie prędkości drukowania 3D to jeden z czynników, który może być przyczyną wąskich gardeł w procesie produkcyjnym. Problem ten stara się rozwiązać startup Nexa3D z siedzibą w USA, który stworzył drukarkę 3D w oparciu o własną technologię Lubricant Sublayer Photo-curing (LSPc).

Opatentowana matryca, służąca jako źródło światła jest szybsza niż tradycyjny proces SLA, bez uszczerbku na dokładności. Szerokopasmowy proces opracowany przez startup, kilkakrotnie skraca czas tworzenia prototypu, co pozwala na szybsze wprowadzenie produktu na rynek.

Technikę SLA zmodyfikował również austriacki startup Cubicure. Opatentowana technologia o nazwie Hot Lithography, umożliwia przetwarzanie żywicy o wysokiej lepkości w temperaturach roboczych do 120°C.

Hybrydowy druk 3D

Czwarta rewolucja przemysłowa przyniosła możliwość połączenia technologii addytywnej i subtraktywnej (frezowanie CNC) podczas jednego procesu. Wszystko za sprawą amerykańskiej firmy Fabrisonic.

Startup stworzył ultradźwiękową technikę wytwarzania przyrostowego, która łączy unikalny proces osadzania materiału z tradycyjnym frezowaniem CNC. Zostało to zrealizowane za poprzez zintegrowanie głowicy drukującej w 3-osiowej frezarce.

Obróbka metalu za pomocą ultradźwięków posiada też inne zalety. Przede wszystkim nie zmienia właściwości obrabianego materiału oraz daje możliwość osadzania elementów wrażliwych na temperaturę w częściach z litego metalu.

Silikony – przyszłość druku 3D

Silikony to materiały, które są nie lada wyzwaniem dla drukowania 3D. Powodem tego jest wysoka lepkość materiału, co jest uciążliwe szczególnie w przypadku drukarek 3D opartych na wytłaczaniu.

Spectroplast wprowadził innowację, dostosowując materiał silikonowy do stereolitografii, a dokładniej do metody cyfrowego przetwarzania światła (DLP). Dzięki temu, udało się zwiększyć prędkość co najmniej 10 razy w porównaniu z konwencjonalnymi metodami drukowania 3D na silikonie.

Proces opracowany przez Spectroplast jest jednym z nielicznych, dostępnych na rynku rozwiązań do przemysłowego druku silikonowego 3D.

Wielopłaszczyznowy rozwój

Jak widać, chęć sprawniejszego i dokładniejszego tworzenia prototypów działa jak stymulant na wiele obszarów. Rozwija się automatyka, inżynieria materiałowa oraz branża informatyczna. Nie zapominajmy o tym, że korzyści czerpiemy również my – konsumenci.

Dzisiejszy rynek jest niezwykle wymagający. Szybsze wprowadzenie produktu na rynek bywa często czynnikiem decydującym o powodzeniu przedsięwzięcia. Czwarta rewolucja przemysłowa daje w tym obszarze ogromne możliwości, czego doskonałym przykładem jest działalność powyższych startupów.