Время — самый ценный товар сегодня. Высокая конкуренция и появление новых бизнес-моделей требуют ускорения циклов разработки для быстрого и гибкого внедрения новаторских идей. Благодаря новому, более эффективному оборудованию, высокой производительности, а также широкому выбору материалов технология 3D-печати экономит время и средства при разработке и производстве деталей.
3D-печать изначально была призвана полностью изменить принципы производства. Технология обладает рядом стратегических преимуществ, таких как конструктивная гибкость, сокращение времени выхода на рынок, массовая кастомизация, распределенное производство и многие другие. Несмотря на некоторые трудности, 3D-печать продолжает демонстрировать неоспоримые преимущества.
За последние несколько лет международная компания по предоставлению производственных услуг Jabil спонсировала три исследования, касающиеся трендов 3D-печати, чтобы определить направление развития аддитивного производства и оценить современные реалии. В опросе, проведенном в 2021 году, участвовали более 300 человек, ответственных за принятие решений по 3D-печати в производственных компаниях. Отчет позволяет ознакомиться с опытом и мнением профессионалов, работающих «на передовой». Респонденты работают в широком спектре отраслей, включая производство электроники, пластмасс и упаковки, промышленное машиностроение, автомобильную отрасль, здравоохранение и многие другие, что дает нам полное представление о рынке 3D-печати и о том, как используются аддитивные технологии.
1. Сфера внедрения 3D-печати стремительно расширяется
Тридцать лет — совсем небольшой срок, когда речь идет о традиционных методах производства. Аддитивные же технологии совершают революционные изменения в самых разных отраслях.
Результаты двух последних исследований резко контрастируют с информацией, которая была получена в ходе первого опроса в 2017 году. Даже за последние два года внедрение 3D-печати значительно возросло. Рост популярности и расширение сферы применения аддитивного производства ясно прослеживаются в настоящем исследовании.
В 2017 году самым популярным ответом на вопрос «для чего используется 3D-печать в вашей компании?» был ответ «для быстрого прототипирования». Семь из десяти респондентов подтвердили использование 3D-печати для этой цели. Остальные варианты ответов сильно отстают от первого: лишь трое из десяти опрошенных выбрали второй вариант (производство оснастки). С тех пор сферы применения 3D-печати значительно расширились.
Наиболее популярной сферой внедрения 3D-печати стали НИОКР, опередившие прототипирование. В то же время наблюдается резкое увеличение сценариев применения и в других областях. С 2017 года доля компаний, использующих аддитивное производство для изготовления деталей и оснастки, удвоилась, а применение этих методов для серийного производства деталей выросло втрое.
Почти 100% участников исследования ответили, что используют 3D-печать для производства функциональных или конечных деталей. Несомненно, масштабы их производства различаются. Почти 80% респондентов сообщают об использовании аддитивного производства для изготовления как минимум 25-50% функциональных деталей.
Совершенствование 3D-принтеров позволяет компаниям экспериментировать, используя аддитивные технологии в тех областях, где ранее они были недоступны. По мере снижения цен на 3D-принтеры и роста их производительности технология будет становиться все более доступной и изменит производственную отрасль в целом.
<#sep#>
2. Рост аддитивного производства: прогнозы как никогда оптимистичны
Перспективы развития 3D-печати крайне позитивны. Участники рынка уверены в значительном росте популярности технологии в будущем. 97% опрошенных полагают, что в ближайшие пять лет масштабы внедрения 3D-печати в их компаниях вырастут.
Большинство участников исследования считает, что использование 3D-принтеров в их организациях за этот промежуток времени вырастет по крайней мере в два раза. Почти половина респондентов ожидает, что масштабы использования вырастут вдвое, а 4 из 10 — что увеличение будет куда более существенным (в 5 и более раз). Помимо роста популярности аддитивных технологий значительную роль в расширении их использования, как уже было сказано, сыграет их доступность.
Компании в целом планируют наращивать свои аддитивные мощности, но самые высокие ожидания связаны с серийным производством деталей и товаров. Чуть больше 80% респондентов ожидают, что использование аддитивных технологий для серийного производства изделий в их организациях вырастет как минимум в два раза в течение следующих пяти лет.
З. 3D-печать открывает перед компаниями множество преимуществ
Во время первого исследования многие преимущества воспринимались как «неосязаемые» концепции. Однако за последние несколько лет вариантов применения стало больше, концепции стали реальностью, и спустя два года респонденты еще больше вдохновились выгодами аддитивных технологий. Мы выделили три основные преимущества аддитивного производства согласно отзывам.
Возможно, рост популярности 3D-печати не является совпадением, а вызван повышенным спросом на аддитивное производство в период кризиса COVID-19. По мере распространения пандемии компании, располагающие 3D-принтерами, стали производить внезапно ставшие дефицитом средства индивидуальной защиты типа респираторов и масок. При разработке нового диагностического оборудования и комплектов для анализов использование 3D-печати позволило ускорить процесс прототипирования и проектирования.
В качестве главного преимущества аддитивного производства респонденты выбрали более быстрое изготовление деталей. Jabil убедилась в этом на собственном опыте: действительно, желание отказаться от трудоемкого итеративного процесса стало движущим фактором внедрения аддитивного производства в работу предприятия в Оберн-Хиллз. Оно не только способствовало ускорению рабочих процессов, но и помогло сократить расходы благодаря возможности сразу воссоздавать точную геометрию (не нужно обрезать лишний материал). Фактически экономия составила 30-40% на оснастке и 80% — на сроках выполнения.
«Благодаря возможностям 3D-печати каждый аспект производства был значительно улучшен, — считает Джон Уал VI, инженер по оснастке на предприятии Jabil в Оберн-Хиллз. — Первый аспект — время, второй — более творческий подход, третий — издержки, четвертый — материалы».
Согласно распределению по уровню должности, руководители высшего звена относятся более оптимистично к преимуществам 3D-печати, чем начальники отделов. Поскольку именно руководители формируют видение (и планируют бюджет) будущего компании, все указывает на дальнейшее распространение 3D-печати.
4. Материалы для 3D-печати становятся доступнее
По сравнению с 2019 годом, компании используют намного больше типов материалов для 3D-печати. Несмотря на то, что лидируют по-прежнему пластики/полимеры, другие материалы не сдают позиции и наверстывают упущенное. Это подтверждает наш вывод о том, что сфера применения 3D-печати расширяется.
Когда речь идет о материале основного назначения, разница между пластиком и металлом в 3D-печати не так велика, как можно подумать. Более трети респондентов ответили, что они используют пластик и металл в равной степени, а тех, кто выбирает только пластики, всего на 10% больше.
Конечно, для использования некоторых материалов необходимо преодолеть ряд проблем. Более половины респондентов (что в два раза больше, чем в 2019 г.) отметили, что разработка необходимых материалов занимает слишком много времени. Чуть больше участников опроса заявили, что некоторые материалы слишком дороги для широкомасштабного использования, а также недоступны или не сертифицированы.
Однако по мере преодоления этих проблем интерес к разным материалам возрастает. Если взглянуть на то, какие материалы компании реально используют, а какие хотели бы использовать, то пластик по-прежнему стоит на первом месте. При этом желание применять практически все материалы превосходит текущее использование. Примечательно, что интерес к печати стеклом превосходит реальное использование на 20%, керамикой — на 14%, металлом — на 10%. Будет любопытно понаблюдать за изменениями в применении материалов в ближайшие два года.
<#sep#>
5. Аддитивные технологии — все еще источник проблем
Несмотря на оптимистичный взгляд на развитие аддитивного производства, компаниям еще предстоит решить ряд проблем, связанных с 3D-печатью. В 2019-м половина респондентов рассматривала стоимость материалов как проблему, а в этом году такой ответ дали только около двух пятых. Все проблемы расположились примерно на одном уровне: большинство из них колеблется на отметке 40%.
При этом многие из текущих проблем связаны с затратами, поскольку 95% респондентов сообщили о финансовых барьерах для внедрения аддитивного производства. Получение соответствующей квалификации и сертификатов является главной проблемой, далее следуют капитальные расходы, связанные с оборудованием и потребностью в собственных специалистах.
В 2021-м главной проблемой стали затраты на предварительную и постобработку. Компании используют все больше методов предварительной и постобработки. В 2019 году чуть более половины респондентов сообщили о применении механической обработки, сейчас же этот показатель составляет почти три четверти, при этом самый распространенный вариант — это отказ от полировки. Учитывая, что использование всех методов обработки значительно увеличилось, возможно, компании испытывают трудности роста. Если этим проблемам и дальше уделять первостепенное внимание, то их удастся преодолеть.
6. Обучение специалистов — приоритетная задача
Сейчас примерно три четверти респондентов занимаются аддитивным производством самостоятельно. Учитывая, что в половине случаев они выбрали в качестве проблемы «отсутствие собственных специалистов», можно предположить, что компании уделяют приоритетное внимание обучению своих сотрудников по темам аддитивного производства или привлечению специалистов с опытом и знаниями в области 3D-печати.
Это не означает, что организации против передачи аддитивного производства на аутсорсинг: фактически почти 100% респондентов ответили, что они рассматривают этот вариант. При изучении потенциальных поставщиков компании принимают во внимание разнообразные критерии. Возможности по проектированию являются главным условием, а масштабируемость, цены и опыт работы продолжают этот список.
В некоторых сферах мы наблюдаем значительный рост внедрения 3D-печати. В других этот рост пока небольшой. Четыре года назад компании задействовали 3D-принтеры в основном для быстрого и недорогого прототипирования: редкие предприятия полагались на аддитивные технологии для полномасштабного производства. Однако всего за четыре года, по мере решения проблем c материалами для аддитивного производства и увеличения сфер его использования, ситуация поменялась. Мы стали свидетелями того, как 3D-печать буквально покорила многие производственные отрасли, что отражается на росте рыночных показателей. Медленно, но верно внедрение аддитивного производства продолжается. За цифровым производством будущее.
