3D PRINTING: ΑΤΟΦΙΟ ΜΕΤΑΛΛΟ

Γράφει ο Γιάννης Παλιούρης

Μέχρι πριν από λίγα χρόνια χρησιμοποιούνταν μόνο για την παραγωγή πρωτοτύπων για δοκιμές. Πλέον, πολλές εταιρείες αξιοποιούν τις τεχνολογίες τρισδιάστατης εκτύπωσης στο εργοστάσιο. Από τα απάρτια αυτοκινήτων μέχρι τις ολόσωμες κατασκευές θαλάμων καύσης σε πυραυλοκινητήρες, το 3D printing εξελίσσεται σε βασικό πυλώνα της επόμενης βιομηχανικής επανάστασης.

Αν και αρχικά οι 3D εκτυπωτές περιορίζονταν στην εκτύπωση πλαστικών προϊόντων, τώρα στο «μενού» έχουν μπει ως πρώτη ύλη και τα μέταλλα. Μια νέα τεχνολογία υπόσχεται να κάνει την εκτύπωση μεταλλικών κατασκευών πιο εύκολη και φθηνή από ποτέ, επαναπροσδιορίζοντας το μέλλον της μεταποίησης.

«Επιλεκτική τήξη LED (SLEDM)», δηλαδή στοχευμένη τήξη μεταλλικής σκόνης χρησιμοποιώντας πηγές φωτός LED υψηλής ισχύος. Αυτή είναι η τεχνολογία που ανέπτυξε ερευνητική ομάδα από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Γκρατς στην Αυστρία. 

Η τεχνολογία είναι παρόμοια με την επιλεκτική τήξη λέιζερ (SLM) και την τήξη δέσμης ηλεκτρονίων (EBM), όπου η μεταλλική σκόνη λιώνει μέσω δέσμης λέιζερ ή ηλεκτρονίων και εκτυπώνεται σε στρώματα. 

Ωστόσο, η SLEDM επιλύει δύο κεντρικά προβλήματα αυτών των διαδικασιών: τη χρονοβόρα παραγωγή μεταλλικών εξαρτημάτων μεγάλου όγκου και την επίσης χρονοβόρα μετεπεξεργασία για να παραχθεί το τελικό προϊόν.

Σε αντίθεση με τις διαδικασίες SLM ή EBM, η νέα διαδικασία τεχνολογίας χρησιμοποιεί δέσμη LED υψηλής ισχύος για να λιώσει τη μεταλλική σκόνη. Οι δίοδοι εκπομπής φωτός που χρησιμοποιούνται είναι εξοπλισμένοι με ένα περίπλοκο σύστημα φακών, χάρη στο οποίο η διάμετρος εστίασης μπορεί εύκολα να αλλάξει μεταξύ 0,05 και 20 mm κατά τη διάρκεια της διαδικασίας τήξης. 

Αυτό καθιστά δυνατή την τήξη μεγαλύτερων όγκων ανά μονάδα χρόνου χωρίς να αφήνει εμφανείς δομές συρραφής. Ετσι μειώνεται ο χρόνος παραγωγής εξοπλισμού για απαιτητικές κατασκευές, όπως ιατρικά εργαλεία, έως και είκοσι φορές κατά μέσο όρο.

Από την κατανάλωση στην παραγωγή

Η Προσθετική Κατασκευή (Additive Manufacturing), όπως είναι η επιστημονική ονομασία της τρισδιάστατης εκτύπωσης, είναι μια διαδικασία παραγωγής η οποία λειτουργεί προσθετικά. Αντί, δηλαδή, να αφαιρεί το πλεονάζον υλικό από ένα μεγάλο κομμάτι πρώτης ύλης -όπως γίνεται στις συμβατικές μεθόδους παραγωγής- προσθέτει επάλληλες στρώσεις υλικού μέχρι να δημιουργηθεί το τελικό προϊόν.

Αυτή η νέα επαναστατική διαδικασία παραγωγής, σε συνδυασμό με τον ψηφιακό έλεγχο προσφέρει απόλυτη αξιοποίηση της πρώτης ύλης, αφού δεν απορρίπτεται, ούτε χρειάζεται να ανακυκλωθεί κάτι, όπως στην κλασική μεταλλουργία, κατεργασία ή χύτευση. Πρακτικά «οικοδομεί» το προϊόν από το μηδέν έως την πλήρη κατασκευή.

Επιπλέον δίνει τεράστια ευελιξία στον σχεδιασμό και «απελευθέρωση» των δημιουργών, αφού μπορούν να υλοποιήσουν σχεδόν οποιοδήποτε «σκίτσο» με προσιτό κόστος, ακόμη και για λίγα τεμάχια. Αντίθετα, ένα «σχέδιο» για να υλοποιηθεί συμβατικά απαιτεί επενδύσεις, που με τη σειρά τους ζητούν μεγάλες ποσότητες παραγωγής και άρα πωλήσεων.

Στην πραγματικότητα, η τρισδιάστατη εκτύπωση φέρνει εξατομίκευση και αντιστροφή της διαδικασίας παραγωγής. Αντί η βιομηχανία να προτείνει μια ποικιλία προαποφασισμένων σχεδίων, ο καταναλωτής μπορεί να ορίσει, μέχρι κάποιο βαθμό, πώς θα ήθελε να είναι η βρύση, το πλυντήριο, το ψυγείο, ακόμα και το αυτοκίνητο που θα αγοράσει.

Ολοταχώς για το Industry 4.0

Η Boeing έχει κατασκευάσει έως σήμερα 60.000 μέρη αεροσκαφών μέσω 3D printing, ενώ και η Airbus επενδύει σημαντικά ποσά στη συγκεκριμένη τεχνολογία. Σταδιακά αναμένεται ότι η τεχνολογία 3D printing θα καταστεί ζωτικής σημασίας εργαλείο για την αεροπορική βιομηχανία. Και όχι μόνο. 

Η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει ήδη τραβήξει το βλέμμα πολλών επιχειρηματικών κλάδων, αλλά και της βιοτεχνολογίας, αφού ίσως αποτελέσει στο μέλλον τη βασική μέθοδο παραγωγής ανθρώπινων οργάνων, από καλλιεργημένα κύτταρα.

Σε ό,τι αφορά συγκεκριμένα την τρισδιάστατη εκτύπωση μεταλλικών προϊόντων, πρόκειται για μια αγορά που είχε μέγεθος 440 εκατομμύρια δολάρια το 2018. Πριν από την οικονομική κρίση που προκάλεσε η πανδημία του κορωνοϊού και το συνεπακόλουθο lockdown, διατηρούσε μέσο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης 31,8% και οι αναλυτές εκτιμούσαν ότι έως το 2025 θα είχε ξεπεράσει τα 2,5 δισεκατομμύρια δολάρια.

Φυσικά όλες οι προβλέψεις θα αναθεωρηθούν επί τα χείρω. Ωστόσο, οι κατασκευαστές συνειδητοποιούν όλο και περισσότερο τη σημαντική μείωση κόστους που προσφέρει η παραγωγή μέσω εκτύπωσης. 

Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με την εκλογίκευση του κόστους αγοράς τρισδιάστατων εκτυπωτών, τη διαθεσιμότητα προηγμένων πρώτων υλών, όπως η σκόνη από ανοξείδωτο χάλυβα, αναμένεται να διατηρήσει ζωηρό το ενδιαφέρον της βιομηχανίας για το 3D printing.

Αναδημοσίευση από liberal.gr