Momentinė gamyba

Gamybos istorijos riba kerta Siemens Hearing Instruments gamyklos aukštą Piscataway mieste, NJ. Viena vertus, kvalifikuoti technikai naudoja liejimo būdus, tikslius įrankius ir ilgametę patirtį kurdami akrilinius klausos aparatų apvalkalus, modeliuotus iš silikoninių faktinių ausies kanalų atspaudų.

Kitoje gamyklos grindų pusėje du picos orkaitės dydžio aparatai sukuria panašius apvalkalus iš nailono dulkių. Mašinų viduje lazerio šviesos adatos, vadovaujamos skaitmeninių projektavimo failų, robotiškai nuskaito pirmyn ir atgal, sutraukdamos popierinius plonus dulkių sluoksnius į kietus plastiko sluoksnius. Po keturių valandų ir kelių šimtų lazerinių šveitimų užbaigiama 80 klausos aparatų korpusų partija ( žr. Nuo dulkių iki klausos aparatų, apačioje ). Šis procesas taupo valandas žmogaus darbo ir sukuria klausos aparatus, kurie tinka ir skamba geriau nei tradiciniai.

Ši istorija buvo mūsų 2003 m. lapkričio mėnesio numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Tai veikia taip gerai, kad Siemens, didžiausia pasaulyje klausos aparatų gamintoja, keliose gamyklose visiškai pereina prie šios technologijos. Visas šis procesas leidžia mums būti tikslesniems ir pašalinti žmogiškąsias klaidas. Tai pakeis verslą, sako William Lesiecki, „Siemens Hearing Instruments“ programinės įrangos ir el. verslo sprendimų direktorius.

Kaulavimas

Tam tikrais atžvilgiais tiesioginė gamyba yra natūrali nenumaldomo spaudimo sutrumpinti laiką, per kurį gaminys perkeliamas nuo koncepcijos, projektavimo ir kūrimo iki komercinės realybės, pasekmė. Kai aštuntajame ir devintajame dešimtmečiuose į gamyklas ėmė skverbtis kompiuterinis dizainas ir skaitmeniniu būdu valdomi įrankiai, buvo pradėtas greitas prototipų kūrimo etapas, kai naudojant spausdinimo technologijas sukuriami trimačiai objektai, kurie tarnauja kaip, tarkime, žaislų ar automobilių dalių prototipai. Kai prototipai pasiekiami vos per kelias valandas, o ne savaites ar mėnesius, droždami ir liedami rankomis, dizaineriai gali greičiau patobulinti gaminius, o inžinieriai gali greitai aptikti ir ištaisyti problemas.

Pirmosiose greitojo prototipų kūrimo mašinose buvo naudojami lazeriai, kad surištų nuoseklius skysto polimero sluoksnius – procesas vadinamas stereolitografija. Vėlesnėse versijose buvo naudojamas platesnis žaliavų asortimentas, pvz., milteliai, kurie susiliedavo, kai juos pataikydavo lazerio spindulys. Kitas šuolis įvyko 1990-aisiais, kai metodas buvo išplėstas ne tik lazeriais, bet ir spausdinimo galvutėmis, kurios ištaško surišančius skysčius ant miltelių, padidindamos greitį ir dar didesnę medžiagų įvairovę ( Žaidėjai tiesioginėje gamyboje, apačioje ). Tuo pačiu metu buvo stengiamasi išplėtoti šias technologijas taip, kad jos galėtų gaminti ne tik prototipus, o gatavus produktus. Devintojo dešimtmečio pabaigoje stereolitografija ką tik pasirodė, ir tai buvo labai įkvepianti, sako Emanuelis Sachsas, MIT mechanikos inžinierius, sukūręs spausdinimo galvutės metodą. Aš nusprendžiau nukreipti dėmesį nuo prototipų kūrimo prie tiesioginio funkcinių dalių kūrimo.

Šis tikslas dabar pasiektas. Neseniai „Therics“ laboratorijoje Prinstono valstijoje (NJ) du švarios patalpos kostiumus vilkintys darbuotojai stebėjo, kaip automobilio dydžio spausdintuvas padarė 300 dviejų centimetrų ilgio pakaitinio žandikaulio kaulo gabalėlių. Linijinis aštuonių spausdinimo galvučių masyvas buvo nubrauktas per nuoseklius miltelių, vadinamų hidroksiapatitu (pagrindiniu natūralaus kaulo mineralu), sluoksniais, selektyviai paskirstydamos mažyčius organinio rišamojo skysčio lašelius, kurie vėliau sudegs apdorojant krosnyje. Nenumaldoma lašelių seka – 800 lašelių per sekundę – pradėjo formuotis kitaip beformė miltelių masė. JAV maisto ir vaistų administracija patvirtino Therics kaulo pakaitalą gegužės pabaigoje ir, nors jis dar nebuvo naudojamas žmonėms implantuoti, jis jau yra chirurgų, kurie ketina jį išbandyti, rankose. Kaip pakaitinio kaulo gamybos būdas, tiesioginė gamyba turi tam tikrų pranašumų. Tarkime, avarijos auka prarado rankos kaulo fragmentą. Kūrinį galima atkurti skaitmeniniu būdu, naudojant to paties kaulo vaizdus ant kitos rankos. Be to, spausdinimo technologija gali sukurti vos 50 mikrometrų pločio poras, kurios leidžia implantuotame kaulo segmente priimti tikras ląsteles, kurios sudaro tikrą kaulą, sustiprindamos ir galiausiai išstumdamos implantą.

FDA patvirtinimas tiesiogiai gaminamam Therics kaulo pakaitalui yra gamybos technologijos etapas. Iš tiesų, Ranji Vaidyanathan, medžiagų mokslininkas iš Pažangių keramikos tyrimų Tuksone, AZ, kuris kuria savo spausdintus kaulo pakaitalus, tikisi, kad tiesiogiai pagamintas kaulas bus paplitęs per trejus ar penkerius metus. Sakyčiau, kad tai pakeis požiūrį į pakaitinį kaulą, sako jis.

Individualūs robotai

Kaulų implantai numato daug platesnį ateities pritaikymą, kuris padidės greitis, tikslumas ir žaliavų įvairovė. „On Demand Manufacturing“, kuri jau gamina plastikines ir metalines dalis, tikisi pasiūlyti medžiagas, kurios gali veikti pačiomis sudėtingiausiomis sąlygomis, įskaitant raketinio variklio krosnį. Bendrovė sukūrė superlydinių miltelius, kuriuos galima formuoti tiesioginės gamybos mašinomis ir iškepti į sudėtingas itin stiprias turbinos dalis. Bendrovė dabar imasi veiksmų, reikalingų, kad komponentai būtų tinkami naudoti raketose.

Tiesioginės gamybos technologija taip pat tampa mobili. Vykdydama žingsnį, kuris vieną dieną gali turėti įtakos jūsų vietiniam automobilių garažui, JAV armija kuria sunkvežimio dydžio mobiliuosius vienetus, kurie gali pagaminti atsargines dalis pagal skaitmeninius failus arba vietoje nuskaityti transporto priemones ir ginklus. mūšio laukas.

O kai kurie technologiją stumia į robotikos ir elektronikos sritį su judančiomis dalimis. Pirmiausia Johnas Canny, Vivekas Subramanianas ir jų kolegos iš Kalifornijos universiteto Berklyje eksperimentuoja su rašaliniu spausdinimu, kaip metodu organinius puslaidininkius ir elektroaktyvias medžiagas paversti išmaniaisiais komponentais, kurie keičia formą, reaguodami į įtampą. . Viena ilgalaikė vizija – tai visiškai polimerinis robotas, sveriantis mažiau nei vieną kilogramą, kurį būtų galima atspausdinti tam tikroms užduotims, pavyzdžiui, tvirtinti laidus ankštoje lėktuvo vietoje. Tačiau Berklio tyrinėtojų pradiniai tikslai kuklesni; Subramanianas teigia, kad pirmąjį demonstracinį valdiklį – galbūt nedidelį kilnojamąjį jungtį – tikisi sukurti per dvejus metus.

Ši technologija ilgainiui taip pat gali būti parduodama mažmeninėje prekyboje. Johnas Wootenas, „On Demand Manufacturing“ generalinis direktorius, įsivaizduoja kažką panašaus į trimačių „Kinko“ grandinę, aprūpintą tiesioginės gamybos įranga, kuri gali atkartoti beveik bet kokį objektą, kurį būtų galima nuskaityti arba apibrėžti skaitmeniniame faile. Galima įsivaizduoti, kad vaikinas su savo 65 metų „Mustang“ ir nulaužta lango rankena eis ten, kad padarytų naują rankeną, sako Wooten. Panašiai Carnegie Mellon's Bourne numato naujas asmeninio pritaikymo galimybes: mobiliuosius telefonus, kompaktinių diskų grotuvus ir visų rūšių plataus vartojimo produktus su klientų nurodytomis formomis ir spalvomis.

Nors šios mažmeninės prekybos programos vis dar yra hipotetinės, verslas dygsta, kad aptarnautų gamintojus pagal sutartį. Tokios įmonės kaip „Accelerated Technologies“ Ostine, Teksaso valstijoje ir „Met-L-Flo“ Ženevoje, IL, priima skaitmeninio dizaino failus ir kuria greitus prototipus – tai koncepcija, kuri gali išsivystyti į individualius spausdinimo produktus mažmeniniams klientams. Jei tokia paslauga pasitvirtintų, kaimynystėje dirbantis automobilių restauratorius, norintis nukopijuoti mažytį grotelių gabalėlį, arba namo savininkas, atkartojantis seną apdailą, atrodytų, kad tai panašu į skaitmeninį „Home Depot“ su begaliniu virtualiu pritaikytų gaminių sandėliu.

Tiesioginės gamybos žaidėjai
Bendrovė	Technologijos	Programos
3D sistemos (Valensija, Kalifornija)	Atrankinio lazerinio sukepinimo mašinos, kuriose lazeriai surišami plastiko ar metalo milteliams; stereolitografinės sistemos, kurios skystas dervas kietina lazerio generuojama šiluma	Medicininiai implantai ir protezai, karinių reaktyvinių įrenginių komponentai, klausos aparatai, Formulės 1 lenktyninių automobilių dalys
Stratasys (Eden Prairie, MN)	Įkaitęs plastikas išstumiamas judančiais purkštukais	Siurblio dalys ir mažos pavaros
Therics (Prinsetonas, NJ)	Trimačio spausdinimo technologija, kai spausdinimo galvučių matricos purškia organinių rišiklių lašelius ant miltelių	Kaulų pakaitalai su poringumu, reikalingu ląstelėms įsitvirtinti po implantacijos
Gamyba pagal poreikį (Camarillo, CA)	3D Systems sukepinimo mašinos naudojimas kuriant didelio stiprumo dalis	Orlaivių kanalai ir kitos pritaikytos plastikinės ir metalinės dalys, skirtos aviacijos ir kosmoso reikmėms
Siemens klausos aparatai (Piscataway, NJ)	3D Systems sukepinimo mašinos naudojimas gaminant pagal užsakymą pritaikytus klausos aparatų korpusus	Klausos aparatų apvalkalai
SU (Burlingtonas, MA)	Itin greitas trimatis spausdintuvas, kuriame naudojami patentuoti milteliai	Spalvoti geografiniai modeliai kariniam planavimui

paslėpti