Przyszłość druku 3D: Nadchodzi czas realistów

„The Economist” nazwał druk 3D trzecią rewolucją przemysłową. To było w 2012 r., dwa lata przed zimnym prysznicem, który spotkał branżę po korekcie cen akcji Stratasysa i 3D Systems. Do tego momentu co rusz pokazywały się artykuły rysujące przyszłość z drukarką 3D w każdym domu, z serwisami przypominającymi iTunes, z których ludzie będą mogli ściągać projekty dowolnych produktów, by samemu je sobie wydrukować. Koszty transportu miały zniknąć, bo cyfrowych modeli nie potrzeba wozić kontenerowcami. Każdy miał mieć swoją własną, prywatną mini fabrykę produkującą co mu się tylko zamarzy. Miała nastać nowa ekonomia, która zmieni świat, jaki znamy. Od początku było dla nas jasne, że nic takiego nie wydarzy się na taką skalę, a rynek w końcu sprowadzi na ziemię marzycieli. Ale czy to oznacza, że druk 3D nie ma przyszłości? Absolutnie nie. Po prostu ta przyszłość będzie wyglądała inaczej niż się zdawało futurystom.

Dynamika rozwoju druku 3D powtarza historię, którą ponad 60 lat temu przerabialiśmy ze sztuczną inteligencją. Kiedy Arthur Samuel z IBM pokazał pierwszy program komputerowy grający w warcaby, dziennikarze i inwestorzy wpadli w euforię. Byli pewni, że roboty mówiące z akcentem brytyjskich kamerdynerów pojawią się pod każdym dachem w ciągu dekady. Skończyło się rozczarowaniem, ale nie dlatego, że technologia nie była perspektywiczna. Nikt dzisiaj nie powie, że inwestycje w sztuczną inteligencję były pomyłką. Po prostu oswoiliśmy się z nią, rozwinęliśmy, poznaliśmy jej ograniczenia, a przede wszystkim wielki biznes nauczył się, jak można zarabiać miliardy dolarów na tym, co ona rzeczywiście umożliwia. Pozbyliśmy się odrealnionych złudzeń. Z drukiem 3D będzie tak samo. Zortrax jest dzisiaj tam, gdzie był Arthur Samuel, kiedy już do wszystkich dotarło, że roboty kamerdynerzy to mrzonka. Jest na początku długiej drogi. Tyle, że pokona ją znacznie szybciej.

Cicha rewolucja

Możliwości drukarek 3D ogranicza fizyka. Najpopularniejsza dzisiaj technologia FDM (ang. Fused Deposition Modeling) polegająca na budowie modeli z roztopionego plastiku nakładanego przez ruchomą głowicę warstwa po warstwie jest bardzo blisko tej granicy. Większość firm wypuszcza dziś drukarki FDM, które nie drukują dramatycznie lepiej od modeli sprzed dwóch czy trzech lat. Różnica nie jest odczuwalna dla domowego użytkownika. Widać ją dopiero w zastosowaniach profesjonalnych. Z tego powodu korekta branży druku 3D najmocniej odbiła się na firmach, które zainwestowały w rozwój segmentu konsumenckiego. 3D Systems niemal masowo skupował przedsiębiorstwa budujące najróżniejsze urządzenia od małych tanich drukarek dla każdego, po sprzęt drukujący z czekolady. To był błąd. Drukarka 3D na domowym biurku czy w kuchni może kiedyś będzie miała sens, ale dzisiaj go nie ma. Odbiorcy, dla których technologie addytywne są naprawdę opłacalne to mały, średni i duży biznes.

Dlatego Zortrax oferuje przede wszystkim sprzęt dla biznesu. A tutaj obiecujących kierunków rozwoju jest co najmniej kilka.

FDM, mimo swoich ograniczeń, jest najbardziej efektywną kosztowo metodą druku 3D. Sprawdza się wszędzie tam, gdzie jest duże, ciągłe zapotrzebowanie na plastikowe części, których nikt nie produkuje masowo. Fabryka Boscha we francuskim Mondeville korzystała z robotów wyposażonych w chwytaki z plastikowymi końcówkami. Jedna taka końcówka zamówiona u ich producenta kosztowała 400 euro. Wydrukowanie takiej samej na drukarce 3D Zortrax M200 kosztuje 1 euro. Historia powtarzała się z wtyczkami, osłonami do kabli i całą masą podobnych drobnostek, które w skali przemysłowej generowały ogromne koszty. Drukarki 3D pozwoliły firmie oszczędzać ponad 200 tys. euro na rok. Kolejnym zastosowaniem jest budowa prototypów.

Prototypowanie to wczesny etap rozwoju każdego produktu, obojętnie, czy chodzi o motocykl, toster czy samolot. Nie można jeszcze ciąć kosztów dzięki produkcji masowej, ponieważ nie wiadomo, jak ostateczna wersja będzie wyglądać. Prototypy buduje się więc we własnym zakresie. W przemyśle motoryzacyjnym najczęściej polega to na modelowaniu z gliny, co jest bardzo czasochłonne. Drukarki 3D pozwalają szybko tworzyć takie fizyczne modele na podstawie cyfrowych projektów. Vins Motors, grupa byłych inżynierów teamu formuły 1 Ferrari, która pracuje nad niezwykle lekkim motocyklem z włókien węglowych, użyła drukarki 3D Zortrax M300 do budowy pełnowymiarowego modelu motocykla z silnikiem. Model pomógł im lepiej ocenić, jak poszczególne części pasowały do siebie. Był też wystawiany na targach. To wszystko już zdążyliśmy osiągnąć.

Drukarka 3D nie stoi dziś w każdym domu, ale istnieje wysoka szansa, że większość z nas używa produktów, których producenci wykorzystywali takie drukarki przy ich projektowaniu. Chociażby maszynek do golenia. Rewolucja ma się dobrze. Po prostu przebiega po cichu. Kwestia co dalej?

Budowa ekosystemów

Druk 3D to proces złożony z kilku etapów. Praca samej drukarki to tylko jeden z nich. Wcześniej programy komputerowe przygotowują modele do druku. Cyfrowe bryły są cięte na warstwy, a każda warstwa jest następnie przetwarzana na zbiór ścieżek, jakie musi pokonać głowica drukarki, by ją wydrukować. Kiedy model jest już wydrukowany, najczęściej trafia do dalszej obróbki: wygładzania, malowania etc. Samej drukarki FDM nie da się już znacząco usprawnić, ale to nie znaczy, że nie da się usprawnić całego procesu. Poprawa jakości ostatecznego produktu, będzie tu polegała na tworzeniu coraz bardziej zaawansowanego oprogramowania pozwalającego zdalnie zarządzać pracą całych farm drukarek 3D złożonych z dziesiątek lub setek urządzeń. Będzie też polegała na automatyzacji obróbki modeli drukowanych przez owe farmy. Zortrax pracuje dziś nad rozwiązaniami w obu tych obszarach. Dążymy do stworzenia pełnego ekosystemu, w którym względna stagnacja technologii FDM zostanie zrekompensowana innowacjami na pozostałych dwóch etapach procesu druku: obróbki cyfrowej oraz tzw. postprocessingu. Kolejną drogą jest rozwój technologii alternatywnych dla FDM.

Utwardzanie światłem jest szczególnie obiecującym rozwiązaniem. Tego rodzaju drukarki 3D pracują z reguły w jednej z dwóch dostępnych dziś na rynku technologii, czyli SLA (zwanej stereolitografią) oraz DLP (ang. Digital Light Processing). Pierwsza powstała w latach 80. zeszłego wieku i polega na wykorzystaniu lasera do rysowania kolejnych warstw modeli na powierzchni zbiornika z fotopolimerem, który zestala się pod wpływem światła. DLP to nieco inne podejście wykorzystujące projektor. Obraz warstwy modelu jest rzucany na powierzchnię fotopolimeru. Nie ma potrzeby ustalania ścieżek jakie musi pokonać laser. Cała warstwa utwardza się jednocześnie. SLA jest względnie precyzyjne, ale proces druku zajmuje dużo czasu. DLP to technologia szybsza, ale znacznie mniej precyzyjna. Dziś celem Zortraxu jest stworzenie rozwiązania, które pozwoli tworzyć modele z precyzją porównywalną do stereolitografii i szybkością oferowaną przez DLP. Taka drukarka sprawdzi się wszędzie tam, gdzie potrzeba niezwykle szczegółowych modeli: w gabinetach dentystycznych i pracowniach jubilerów, w prototypowaniu niezwykle małych produktów bogatych w detale. Spodziewamy się, że w porównaniu do stereolitografii bez straty na jakości uda się przyspieszyć proces druku ośmiokrotnie. To ogromna różnica dla biznesu. Dentysta lub protetyk będzie mógł obsłużyć ośmiu pacjentów w czasie, w którym z wiodącą dziś drukarką SLA obsłużyłby jednego.

Finansowanie

Historia druku 3D przypomina historię sztucznej inteligencji także pod względem finansowania. Kiedy stało się jasne, że nadzieje optymistów i fantastów nie mają prawa się spełnić, źródła finansowania niemal całkowicie wyschły. Skończyły się rządowe granty dla uniwersytetów, nie prowadzono żadnych poważnych badań. Rozwój tej technologii i zajmujących się nią firm został zahamowany na całe lata. Ludzie z branży nazywali ten okres „zimą”. Pierwsza taka „zima” trwała sześć lat, od 1974 do 1980 r. Po raz drugi branża „zamarzła” w latach 1986–1993. Z rozwoju jednej z najbardziej rewolucyjnych technologii świata wycięto ponad dekadę. Za każdym razem mechanizm był ten sam: nierealne oczekiwania na początku i twarde lądowanie na końcu.

Z drukiem 3D mamy okazję nie powtarzać tego błędu. Zamiast brnąć przez powtarzające się cykle naiwnej euforii i rozczarowania, możemy rozwijać druk 3D w konsekwentny i zrównoważony sposób. Do tego potrzeba pieniędzy. To wydaje się proste, ale byliśmy bardzo zaskoczeni na ile zwykli ludzie rozumieją to lepiej od niektórych zawodowych, zdałoby się, inwestorów.

Historia Zortraxu zaczęła się od udanej kampanii na serwisie crowdfundingowym Kickstarter. Zortrax istnieje, ponieważ ludzie z całego świata docenili jego ideę i doszli do wniosku, że na rynku jest miejsce dla oferowanych przez niego produktów. I nie zawiedli się. Po latach firma istnieje, utrzymuje się na rynku, zwiększa zatrudnienie, eksportuje do kilkudziesięciu krajów na świecie i wprowadza nowe produkty do oferty. To wiele mówi, bo większość projektów z Kickstartera pada bardzo szybko. Niestety, niektórzy z dużych inwestorów przyszli do nas na fali globalnej euforii i odeszli z globalnym rozczarowaniem po kilku latach. Myślę, że po prostu wiedzieli o technologiach addytywnych zbyt mało, by je realnie ocenić. Zainwestowali w wizję nakreśloną przez „The Economist” i stracili wiarę, kiedy ona się nie ziściła. Rzecz w tym, że ona ani przez chwilę nie miała prawa się ziścić. Dlatego dzisiaj Zortrax wraca do korzeni i planuje ponownie wyjść z ofertą do indywidualnych inwestorów. Już niedługo, jako pierwsza polska firma z branży druku 3D, będziemy debiutować na New Connect przy warszawskiej Giełdzie Papierów Wartościowych. Idzie dobry czas dla pasjonatów technologii, dla realistów.

partner