Druk 3D to rewolucja, na którą branża meblarska długo czekała, choć według ekspertów boom na drukarki dopiero nadejdzie.

Reklama

Co prawda prototypy wykonywane w tej technologii przynoszą polskim projektantom i producentom same korzyści, rośnie też jej efektywność w pracach nad innowacyjnymi projektami, to jednak na świecie powstają już całe kolekcje mebli drukowanych przestrzennie. Czy wobec powyższego ten nowy, wspaniały świat i druk 3D przybliża się, czy oddala?

Z raportu „Smart Industry Polska 2018”, który dotyczy innowacyjności w sektorze mikro oraz małych i średnich przedsiębiorstw produkcyjnych w Polsce” wynika, że, mimo iż druk przestrzenny jest relatywnie nowym rozwiązaniem, to z perspektywy mikroprzedsiębiorstw staje się coraz bardziej istotny (23% zadeklarowało stosowanie tej technologii). Takie przedsiębiorstwa najczęściej koncentrują się na pojedynczych, często niszowych produktach udostępnianych w swojej ofercie – można przeczytać w publikacji pt. „Smart Industry Polska 2018”.

Raport dowodzi, że wykorzystanie takiej technologii stwarza nowe możliwości personalizacji. Co ciekawe, za rozwiązanie najłatwiejsze w implementacji respondenci uznali analitykę danych w celu optymalizacji działań produkcyjnych (łącznie 41% badanych uznało je za łatwe lub bardzo łatwe do wdrożenia). Drugą technologią było drukowanie przestrzenne (łącznie 39% odpowiedzi), a kolejną oprogramowanie obniżające koszty prototypowania i wprowadzania nowych produktów (38%).

Jak zauważa Małgorzata Wójcik, założycielka i CEO firmy Paramid 3D, są dziedziny, w których druk przestrzenny jest bardzo popularny. Mam na myśli przemysł elektromaszynowy, precyzyjny, samochodowy czy lotniczy, gdzie dominującą technologią druku 3D jest metoda spiekania proszków metali – wymienia Małgorzata Wójcik. – Nieco bardziej ekonomiczna metoda, wykorzystująca tworzywa termoplastyczne, znalazła szersze zastosowanie w pozostałych dziedzinach. Korzystają z niej m.in. producenci opakowań, obuwia, architekci oraz producenci przedmiotów małoseryjnych. To właśnie produkcja małoseryjna otwiera pole do działania dla przedstawicieli branży meblarskiej.

Uwolnić potencjał

Z obserwacji rynku przeprowadzonych przez firmę 7h7 wynika, że producenci mebli nie korzystają w pełni z możliwości, jakie daje druk przestrzenny. O ile sam druk 3D nie jest czymś nowym dla branży meblarskiej, to jego wykorzystanie pozostawia wiele do życzenia – oznajmia Tomasz Jaryszek, dyrektor generalny 7h7. – Mało firm wie np., że z pomocą druku 3D mogą powstać aluminiowe czy stalowe elementy mebla na zasadzie traconego PLA. Druk 3D to także możliwość wykonania dokładnych narzędzi przymiarowych, a ich koszt jest niższy nawet ośmiokrotnie w porównaniu do zastosowania tradycyjnych technologii.

Jak przekonuje Tomasz Jaryszek, możliwości, które niesie za sobą druk 3D w przypadku prototypowania mebli, są niemal nieograniczone. Branża meblarska jest o tyle specyficzna, że często wymaga dużych drukarek 3D, o dużych polach roboczych – zauważa Tomasz Jaryszek. – Firma 7h7 takie właśnie drukarki 3D produkuje od 2012 r.

Druk 3D w branży meblarskiej

W opinii Jacka Krzyżanowskiego, key account managera w firmie Omni3D, wykorzystanie druku przestrzennego w przemyśle meblarskim staje się coraz bardziej popularne i jest szczególnie wykorzystywane podczas projektowania nowego modelu mebla.

Wydrukowany prototyp krzesła, fotela czy innego przedmiotu, uzmysławia projektantowi, jak konkretny model będzie wyglądał w trójwymiarze – oznajmia Jacek Krzyżanowski. – Druk 3D znacznie skraca czas prototypowania produktu, co sprawia, że łatwiej rozpocząć produkcję seryjną konkretnego modelu. Ogromną zaletą jest wykorzystywanie druku 3D do produkcji niskonakładowej czy też do tworzenia spersonalizowanych mebli – właśnie to jest główną zaletą wydruków 3D. Z drugiej jednak strony, widzimy ogromny, jeszcze niewykorzystany potencjał wśród producentów mebli i firm dostarczających podzespoły meblowe. Nie wszyscy wiedzą, że dzięki drukarkom przemysłowym 3D istnieje możliwość drukowania mocnych, stabilnych prototypów, a nawet części zamiennych. Coraz większa różnorodność materiałów do druku pozwala firmom z branży meblarskiej na powszechne wykorzystywanie technologii addytywnej.

Zmiana skali

Z danych pozyskanych od firmy analitycznej International Data Corporation wynika, że w ub.r. wydatki na rozwiązania pozwalające drukować przestrzennie wyniosły w Europie 3,6 mld dolarów. Według analiz IDC, przez najbliższe cztery lata, w naszej części kontynentu rynek będzie rósł w tempie 19,1% r/r. Dynamika ekspansji rzeczywiście imponuje, tak jak i skala możliwości.

Technologia pozwala na druk dowolnej wielkości. Jednak w przypadku prototypów mebli rzadko wykonuje się modele 1:1. Jak mówi Karolina Bołądź, członek Zarządu w firmie Zortrax, rozmawiając z projektantami mebli, pracującymi na naszych drukarkach, zauważamy, że przyjęte jest wykonywanie modeli w skali 1:6. Kiedy konieczne jest przyśpieszenie prac zdarza się tworzenie prototypu w skali 1:10, ale wtedy pojawia się ryzyko, że część detali będzie niewidoczna, przez co nie będzie można ich zweryfikować – wyjaśnia Karolina Bołądź. Według niej tworzenie modeli 1:1 jest bardzo kosztowne i czasochłonne.

Model czy prototyp?

Projektanci wolą stworzyć mały model z drukarki, a potem wykonać ostateczny prototyp już z docelowych materiałów, takich jak drewno, metal czy tkaniny – uważa Karolina Bołądź. Dzięki skorygowaniu projektu w modelu 3D jest duża szansa, że prototyp będzie już pierwszym pełnowartościowym produktem.

Jak wynika z doświadczeń klientów, którzy zakupili nasze drukarki 3D, wykonanie prototypu w skali 1:1 często poprzedzane jest wykonaniem modelu w skali 1:5 lub 1:10 – informuje Tomasz Jaryszek. Niejednokrotnie nawet przeskalowane w dół modele prototypowe są całkiem dużych rozmiarów. Wykonanie modelu w skali, oprócz podstawowego celu, jakim jest prezentacja produktu, ma za zadanie sprawdzenie funkcjonalności danego mebla, jego komponentów czy też szybkie wprowadzenie ewentualnych poprawek. Ostatecznie, zarówno całe meble, jak też komponenty do ich budowy, można wydrukować w skali 1:1.

Doskonałym tego przykładem było opracowanie przez firmę Blue Bird Ergonomics z Milanówka oraz wdrożenie do produkcji innowacyjnego, ergonomicznego fotela, dedykowanego osobom ze schorzeniami kręgosłupa. Ostateczna wersja projektu powstała w wyniku prac badawczych, w trakcie których przetestowano blisko 450 wersji konstrukcji. Dzięki zastosowaniu techniki druku 3D i oczywiście naszej wielkoformatowej drukarki 3D, możliwe było stworzenie wielu wersji bez ponoszenia wysokich kosztów prototypowania, co miałoby miejsce w przypadku korzystania z tradycyjnych metod wytwarzania – dodaje.

Co może druk 3D?

Śmiało mogę powiedzieć, że większość projektantów czy konstruktorów chciałaby sprawdzić swój prototyp w skali 1:1 – przekonuje Małgorzata Wójcik i podkreśla, że nie zawsze jest to możliwe. W przypadku dużych wydruków 3D, z tworzyw sztucznych o wymiarze powyżej 1 m, konieczne jest łączenie poszczególnych elementów, dlatego niektórzy projektanci decydują się na wydruk w mniejszej skali – wyjaśnia Małgorzata Wójcik.

O tym, że ze skalą bywa różnie mówi Iwona Lipczewska z firmy Blixet. Jeśli klient zakupi dużą drukarkę to drukuje w skali 1:1, jak i mniejsze modele, większe pole robocze daje takie możliwości bez potrzeby wydruku w częściach – objaśnia Iwona Lipczewska. Nasi klienci wykorzystują drukarki nie tylko do projektowania, ale i do wykonywania przedprodukcyjnych elementów w prototypach z materiałów właściwych.

Z kolei Jacek Krzyżanowski jest zdania, że projektanci mebli decydują się na wydruki w skali 1:1, bo to pozwala na wykrycie błędów podczas projektowania i daje pełny obraz tego, jak konkretny model będzie wyglądał w rzeczywistości. Przemysłowe drukarki Omni3D „Factory 2.0” mają dużą komorę 500 x 500 x 500 mm, co sprawia, że w precyzyjny sposób mogą być przy ich pomocy drukowane duże elementy lub całe konstrukcje mebli czy innych przedmiotów użytkowych – informuje Jacek Krzyżanowski. Dzięki naszej drukarce prototyp krzesła może być wykonany w ciągu kilkunastu lub kilkudziesięciu godzin, to znacznie przyśpiesza pracę projektanta. Szybki czas wykonania prototypu mebla w dużej mierze wpływa na zachowanie terminowości we wprowadzeniu nowego modelu na rynek.

Druk 3D: wachlarz możliwości

Wśród wielu zalet druku 3D Tomasz Jaryszek wymienia przede wszystkim niskie koszty prototypowania. Druk 3D z użyciem technologii FFF, czyli Fused Filament Fabrication (osadzanie topionego materiału), to jedna z technik druku 3D, znana ze swojej wszechstronności – wyjaśnia dyrektor generalny firmy 7h7. – Metodę tę wykorzystuje się m.in. do tworzenia prototypów, narzędzi, ale także produktów finalnych. Stosuje się ją w wielu branżach przemysłu, m.in. właśnie w meblarstwie.

Jak przekonuje Tomasz Jaryszek, dostępność różnorodnych materiałów do druku 3D, w tym tych bardzo wytrzymałych, pozwala na stworzenie finalnego produktu, który będzie można od razu przetestować. W przypadku tworzenia prototypów mebli z użyciem druku 3D, podstawową rolę odgrywa projektant, a jedyną granicą jest tutaj jego wyobraźnia – mówi Tomasz Jaryszek.

Oczywiście bez odpowiednio dostosowanej do zadania drukarki 3D, nie będziemy w stanie szybko stworzyć nowego produktu. Najczęstszym problemem w tego typu przypadkach jest bowiem niewystarczająco duże pole robocze. Wiele projektów wymaga wydruku w całości, a podział na mniejsze elementy nie wchodzi w rachubę. Z pomocą przychodzą wówczas nasze wielkoformatowe drukarki 3D, które oprócz niestandardowych, dużych obszarów roboczych, mają możliwość szerokiej regulacji grubości drukowanej warstwy, co znacząco skraca czas powstawania dużych i skomplikowanych modeli. Dzięki drukowi 3D możliwe jest także wykonywanie krótkich serii mniejszych komponentów, używanych w meblarstwie. Duże pole robocze zapewnia odpowiednią ilość miejsca dla wytwarzania właśnie takich serii detali. Warto też wspomnieć, o bogatym wachlarzu dostępnych materiałów, z których można drukować w 3D. Część z nich jest na tyle nietuzinkowa i ma tak ciekawe właściwości, że może stanowić dla projektantów mebli dodatkową inspirację do stworzenia czegoś nowego – dodaje.

Same zalety

Iwona Lipczewska, zwraca uwagę przede wszystkim na to, że proces projektu i wydruku 3D jest w stanie zrobić jedna osoba, nie angażując dodatkowych zasobów i nie generując wysokich kosztów prototypów, jak i czasu wykonania. Obecnie drukarki są w stanie wykonać modele mebli w skali 1:1, a coraz szersza oferta materiałów do druku pozwala bez dodatkowej obróbki uzyskać imitację oryginalnych materiałów, takich jak drewno, aluminium, miedź itd. – wymienia Iwona Lipczewska. Ograniczenia to na pewno wytrzymałość niektórych materiałów, czas wydruku dużych obiektów, natomiast zalety to zmniejszenie kosztów i skrócenie czasu prototypowania, możliwość wydruku mebli lub akcesoriów do mebli oraz pokrycie ich materiałami docelowymi modelu (model wygląda jak produkt gotowy) ochrona tajemnicy projektów, wszystko zostaje w firmie i nie zostaje zlecane podmiotom zewnętrznym.

Recepta Małgorzaty Wójcik na sukces w tej branży jest prosta i zależy od dwóch czynników. Po pierwsze ekonomia – mówi Małgorzata Wójcik. – Na pewno przekona menedżerów, ale czy też przemówi do projektantów? Ekonomia nie tylko liczona w złotówkach, ale również kryjąca się pod pojęciem czasu. Druk 3D z tworzyw sztucznych – imitujących drewno, metale czy poddających się obróbce mechanicznej i chemicznej – znacznie skraca proces przygotowania docelowego przedmiotu. Po drugie funkcjonalność. Często zdarza się, iż testujemy zaprojektowany model. Czasami wprowadzamy poprawki, a czasami służy on do zobrazowania założeń zwłaszcza tam, gdzie dochodzi do współpracy z różnymi działami firmy. W opinii Małgorzaty Wójcik druk 3D ma też swoje ograniczenia, do których należy produkcja wielkoseryjna, gabaryty drukowanych przedmiotów i materiały. Przypomina ona jednak, iż branża materiałowa dynamicznie się rozwija.

Druk 3D pozwala na wiele

Drukarki przemysłowe 3D umożliwiają drukowanie wielu różnych modeli, bez potrzeby zamawiania ich u różnych wykonawców, a to znacznie ułatwia pracę projektanta – argumentuje Jacek Krzyżanowski. Trzeba mieć też na uwadze, że mimo rozwiniętej technologii nie wszystkie duże prototypy mebli mogą być drukowane, szczególnie jeśli chodzi o duże modele, tak jak szafki czy komody, wtedy takie modele należy drukować w mniejszej skali.

Według Karoliny Bołądź druk 3D pozwała na najszybsze i najefektywniejsze stworzenie fizycznego modelu. Na poziomie projektowania cyfrowego nie ma możliwości sprawdzenia, jak na projekt będą oddziaływały warunki fizyczne np. grawitacja – wyjaśnia Karolina Bołądź, po czym dodaje: Czy krzesło będzie stabilne, czy nie będzie się chwiało? Trudno odpowiedzieć na takie pytanie mając jedynie wirtualny obraz projektowanego przedmiotu. Podobnie jest ze sprawdzaniem, jak dany mebel będzie wyglądał przy zmiennym oświetleniu. Możliwości programów graficznych nie oddają w pełni tego, jak będzie załamywało się światło lub jak obiekt będzie wglądał w nocy. Każdy mebel powinien spełniać przede wszystkim funkcje użytkowe i estetyczne. Skorzystanie z modelu 3D pozwala dopracować detale, od których później zależy wygoda użytkowników.

TEKST: Anna Szypulska

Artykuł opublikowany został w miesięczniku BIZNES.meble.pl, nr 10/2018.