Opłacalność druku 3D

Dyskusje na temat druku 3D można usłyszeć coraz częściej. Na forum mówi się zarówno o wadach, jak i zaletach tego rozwiązania. Do plusów zaliczamy przede wszystkim wysoką jakość, szybkość, a także możliwość zastosowania druku 3D w różnorodnych branżach.

Wiele osób szuka odpowiedzi na jeszcze jedno ważne pytanie: czy ten rodzaj druku jest ekonomiczny? Kiedy druk 3D się opłaca? Jak go stosować? O tych oraz innych aspektach ekonomicznych i technologicznych druku 3d przeczytają Państwo poniżej.

Innowacyjna technologia na wyciągnięcie ręki

Druk 3D to innowacyjna technologia, która polega przede wszystkim na przyrostowym wytwarzaniu części, narzędzi, podzespołów oraz innych elementów. Drukowanie trójwymiarowe jest niezwykle pomocne w wielu dziedzinach – np. w pracy projektowej i szybkim prototypowaniu w branży przemysłowej czy też w produkowaniu protez w przemyśle medycznym. Jarosław Kozak, założyciel firmy Technology Applied, na temat druku 3D wypowiada się następująco:

„Druk 3D od kilku lat znajduje się w czołówce tematów związanych z przemysłem. Jest wymieniany w strategicznych planach rządowych i regionalnych oraz znajduje swoje miejsce w nurtach „przemysłu 4.0” lub „przemysłu przyszłości”.

Jednym z niezaprzeczalnych atutów druku 3D jest również jego szybkość:

Druk 3D jest metodą bardzo szybką, ponieważ rozpoczęcie procesu produkcyjnego jest niemal natychmiastowe. Sytuacja ta powoduje, że zamówione detale mogą zostać wysłane do klienta w niektórych przypadkach nawet już następnego dnia roboczego — zauważa Jarosław Kozak.

 

Nic więc dziwnego, że wykorzystanie druku 3D w ciągu ostatniego roku znacznie wzrosło. Potwierdza to badanie Jabil’s Additive Materials i 3D Prints. Co więcej, odnotowały to niemal wszystkie dziedziny wytwarzania przyrostowego. Np. użycie tej technologii do produkcji JFT, czyli do drukowania przyrządów, uchwytów i oprzyrządowania, wzrosło o 7% w porównaniu roku 2017 do 2019. Ponadto wyniki badań wskazują, że aż 97% ankietowanych spodziewa się wzrostu wykorzystania druku 3D w trakcie najbliższych 5 lat [3D Printing Trends: Six Major Developments, dostęp: [https://www.jabil.com/blog/3d-printing-trends-show-positive-outlook.html, 7.12.2021].

Jakie materiały są wykorzystywane w druku 3D?

Niezaprzeczalnym atutem technologii 3D jest możliwość drukowania z różnego rodzaju tworzyw. Dzięki temu można produkować elementy bardzo wysokiej jakości, które spełniają wymagania rygorystycznych certyfikatów. Drukowanie z trwałych materiałów oznacza dłuższą żywotność obiektów, co przekłada się na zysk.

Oczywiście należy mieć na uwadze, że każdy materiał daje inżynierom inne możliwości i co więcej, ma inne zastosowanie. Spośród dostępnych materiałów wyróżniają się m.in.:

Materiał ABS
ABS to popularne i chętnie wybierane tworzywo stosowane w druku przestrzennym, materiał uniwersalny i bardzo trwały, do tego wykorzystywany w wielu branżach. Jakie elementy tworzy się z jego pomocą? Przede wszystkim części samochodowe oraz elementy do urządzeń elektrycznych.

ASA
Główną zaletą tego ASA jest możliwość dostosowania się do ekspozycji na zmienne warunki środowiska. Elementy wykonane z tego tworzywa można wykorzystywać w wielu branżach. Najczęściej w przemyśle motoryzacyjnym, energetycznym czy transporcie. Dość często służy do tworzenia np. obudowy bocznych lusterek do samochodów.

TPE/TPU
TPE i TPU to elastomery, czyli polimerowe tworzywa sztuczne, przypominają swoimi właściwościami gumę. Największą zaletą tych materiałów jest duża mechaniczna wytrzymałość na m.in. rozciąganie, zgniatanie czy ścieranie. Co więcej, elastomery termoplastyczne charakteryzują się także zdolnością do odwracalnej deformacji, ale wyłącznie pod wpływem sił mechanicznych.

Warto wiedzieć, że do druków 3D wykorzystywana jest taka ilość materiałów, jaka jest niezbędna do stworzenia konkretnej części. Pozwala to na zminimalizowanie ilości odpadów, co również wpływa na opłacalność przedsięwzięcia.

Materiały, z których korzystamy, to:

1) PA 2022 (PA 12) – poliamid 12 / nylon 12, jedno z najpopularniejszych tworzy sztucznych funkcjonujących w przemyśle; materiał posiada Certyfikat Kontaktu z żywnością z dyrektywą europejską 2002/72/EC (z wyjątkiem wyrobów alkoholowych) i Certyfikat Biokompatybilności EN ISO 10993-1 i USP/level VI/121°C.

2) PA 3200 GF – poliamid wzmocniony szkłem, gwarantujący większą odporność temperaturową i odporność na ścieranie.

3) Alumide – poliamid z aluminium, gwarantujący wysoką sztywność i szeroki zakres temperaturowy pracy.

4) PA 2210 FR – materiał ogniooporny zgodnie z normą UL94 V-0 oraz posiadający ognioodporność klasy lotniczej FAR 25.853; nie zawiera fluorowców i jest z powodzeniem wykorzystywany w przemyśle elektronicznym oraz lotnictwie.

5) TPU 1301 – materiał giętki i elastyczny; posiada 200-250% wydłużania przy rozciąganiu.

Ile kosztuje drukarka 3D?

To pytanie z pewnością zadaje sobie wielu przedsiębiorców, którzy zastanawiają się nad rozwojem swojej firmy oraz inwestycją we własną drukarkę 3D. Więcej na ten temat mówi Jarosław Kozak:

„Ceny drukarek 3D zaczynają się od 150€, a kończą przy wyspecjalizowanym sprzęcie na kwotę około 2 000 000 € za urządzenie. Podstawowym aspektem zrozumienia druku 3D jest podział na drukarki niskobudżetowe „desktopowe”, do zastosowań domowych, czyli służące głównie do zabawy oraz na drukarki wysokobudżetowe, przemysłowe do zastosowań profesjonalnych.”

 

Koszt najprostszych drukarek nie jest duży. Należy mieć jednak na uwadze, że tańsze modele nie mają możliwości drukowania przy użyciu różnych materiałów oraz co najważniejsze – że wydrukowane obiekty nie są najwyższej jakości. Zwraca na to uwagę nasz ekspert:

„Musimy powiedzieć sobie jasno. Na sprzęcie „desktopowym” można wykonać satysfakcjonujące części, ale nie są to części do zastosowań przemysłowych. Do prac przemysłowych dedykowane są urządzenia przemysłowe.”

 

Warto też pamiętać, że koszt zakupu drukarki 3D nie kończy się wraz z uregulowaniem płatności. W tym przypadku należy zwrócić uwagę także na warunki i koszty obsługi serwisowej. Istotne są również ceny materiałów, z których zamierzamy korzystać na co dzień. Wahają się one od kilkudziesięciu do kilkuset złotych za kilogram.

Drukowanie 3D – samodzielnie czy ze wsparciem?

Technologia druku 3D jest powszechnie uważana za tanie rozwiązanie. Nie wiadomo jednak, skąd w Polsce wzięło się takie przekonanie. Zastanawia się nad tym również założyciel Technology Applied:

„(…) skąd wzięło się przeświadczenie, że druk 3D jest tani? Otóż druk w porównaniu z technologią wtrysku ma tę przewagę, że nie wymaga przeprowadzenia procesu narzędziowania. Niewymagana jest forma i inne narzędzie. W druku 3D rysunek CAD wgrywany jest do oprogramowania, w którym sprawdza się go pod kątem technologicznym, a następnie trafia prosto do produkcji. To właśnie stąd pochodzi przeświadczenie, że druk 3D jest tanim rozwiązaniem. Ponieważ nie wymaga on wytworzenia drogiego narzędzia, a prace produkcyjne można rozpocząć niemal natychmiast.”

 

Kwestia opłacalności jest bardzo indywidualna. Dobrym pomysłem może się okazać zakup niskobudżetowej drukarki 3D. Dlaczego? Po pierwsze, urządzenie znacznie ułatwia pracę w procesie projektowania. Dzięki desktopowej drukarce 3D firmy mogą błyskawicznie drukować prototypy oraz wprowadzić zmiany w projektach bez konieczności zamawiania wydruków w zewnętrznych drukarniach.

Drukowanie w 3D sprawdzi się jednak nie tylko na etapie prototypowania, ale również w procesie produkcyjnym – szczególnie wieloseryjnym. Pozwala na wytwarzanie wysokiej jakości obiektów stosunkowo niewielkim kosztem. Należy mieć jednak na uwadze, że niezbędny do tego będzie zakup przemysłowego urządzenia oraz zatrudnienie wykwalifikowanego pracownika, który potrafi obsługiwać drukarkę 3D. Jakość finalnego produktu jest bowiem w ogromnej mierze uzależniona właśnie od umiejętności pracy z drukarką.

Najbardziej opłacalnym rozwiązaniem może być więc skorzystanie z profesjonalnych usług przemysłowego druku 3D. Jeśli mamy w swojej firmę niskobudżetową drukarkę 3D, możemy wykorzystać ją do prototypowania i tworzenia różnych wersji produktu. Jednak druk ostatecznych wersji obiektów czy elementów warto zlecić już zewnętrznie. Oznacza to m.in. brak kosztów uruchomienia produkcji, stosunkowo krótki czas oczekiwania oraz wsparcie ekspertów z dziedziny druku 3D.

Jeśli chodzi o przyszłość, pewne jest jedno – druk 3D najlepsze lata ma dopiero przed sobą. Wytwarzanie addytywnego jest odpowiedzią na wiele potrzeb firm przemysłowych w zakresie prototypowania czy personalizacji produktów. Można przewidywać, że drukowanie 3D będzie wykorzystywane w kolejnych firmach – i to nie tylko specjalistycznych branż.