Kako će 3D pisači promijeniti svijet

Jedan od glavnih segmenata moderne tehnologije koji će znatno promijeniti svakodnevni život ljudi su 3D pisači. Njihova pojava nije novost, a ono što će biti zanimljivo pratiti jest njihov utjecaj na industriju. Dok proizvođači razmišljaju o novoj revoluciji u proizvodnji, logistički operateri trebali bi se pozabaviti utjecajem 3D ispisivanja na opskrbne lance. Klasično upravljanje zalihama, uskoro bi se moglo pretvoriti u upravljanje virtualnim modelima predmeta za ispis.

Treća industrijska revolucija

Prema definiciji, 3D pisači su uređaji koji od određenih materijala (najviše plastike) mogu proizvesti čvrste dijelove i proizvode bilo kojeg geometrijskog oblika prethodno dizajniranog na računalu. Iako se o njima počelo više govoriti prethodnih godina, pojavili su se znatno ranije. Nastali su još 1980-tih, a jedan od glavnih osoba zaslužnih za njihovu komercijalizaciju je Chuck Hall, suosnivač tvrtke 3D Systems. Chuck Hall prvi je proizveo prototip koji koristi proces tzv. stereolitografije i uveo STL (StereoLithography) format datoteke kojeg prepoznaju i koriste današnje stolne varijante 3D pisača.

Pojedini korisnici već danas ispisuju igračke, maske za smartphone, nakit i sl. S druge strane, proizvođači u prvim redovima opskrbnih lanaca investiraju u tehnologiju 3D ispisa kompleksnih proizvoda, poput namještaja i automobila izrađenih i dostavljenih gotovo u jednom danu. Zvuči nevjerojatno.

Na stranicama Supply Chain Minded-a, navedeno je osam tehnologija za koje se smatra da će biti glavne inačice nove generacije opskrbnih lanaca. Neke od navedenih tehnologija su senzori i automatička identifikacija, Cloud računanje i pohranjivanje podataka, pametne naočale, robotika i automatizacija. Na istoj listi navedeni su i 3D pisači. Danas se već se koriste u vojnoj, zrakoplovnoj, automobilskoj i medicinskoj industriji ponajviše za ispisivanje prototipova. Smatra se da će do 2018. globalno tržište 3D pisača iznositi oko 17 milijardi dolara. Većina iznesenih informacija u članku uglavnom su hipoteze mogućih utjecaja 3D pisača na proizvodnju i pojedine segmente opskrbnih lanaca.

Birajte: kupnja u dućanima ili materijalizacija kod kuće

Već sada imamo više mogućnosti. Možete otići u najbliži šoping centar i provesti nekoliko sati kako biste pronašli proizvod koji najviše odgovara vašim potrebama. Napokon, pronašli ste ga. S druge strane imate priliku otići u najbližu 3D printaonu i zamoliti osoblje da vam isprinta točno onaj proizvod koji ste zamislili. Ono što trebate je predati datoteku u STL formatu koji sadrži kod za 3D ispis vašeg proizvoda. „Težak“ dio, odnosno odabir, već ste obavili iz udobnosti vlastitog doma, sjedeći za računalom, igrajući se nijansama, oblicima, znakovima i svime ostalim što će činiti vaš budući proizvod. Ustvari, zašto biste sjedili doma za računalom kada isto možete napraviti na vašem mobilnom uređaju dok se vraćate kući s posla. Otiđimo korak dalje. Prosječno dobar 3D printer već je moguće nabaviti po prihvatljivoj cijeni. Zasada se cijene kreću od nekoliko stotina do nekoliko tisuća eura. Pretpostavimo da ste upravo nabavili svoj novi minijaturni kućni pogon. Imate nekoliko fotografija koje želite uokviriti pa ste poželjeli kupiti okvir za vaše slike. Sada imate 3D printer pokraj vas, nekoliko metara udaljen od vašeg računala ili bilo koje druge platforme spojene na internet. Jedan klik i nalazite se na stranici na kojoj vam se nudi prikaz modela stotina različitih kreativnih okvira po krajnje niskim cijenama koje su dizajnirali i uploadali ljudi poput vas. Birajte! Ipak ste se odlučili na potpunu personalizaciju odnosno vlastiti dizajn u nekom besplatnih alata ili internet servisa. Nakon nekoliko klikova mišem vaš okvir je spreman – vi ste ga osmislili. Već ste spojeni s 3D printerom pa proizvodnja može početi. Nakon nekoliko sati proizvod je tu. Što se upravo dogodilo? Dobili ste proizvod prema vlastitom ukusu na potpuno nov način. Niste platili cijenu prijevoza proizvoda, nema otpadnog materijala, nema ambalaže i niste trošili energiju na odlazak u obližnju prodavaonicu. Trošite na održavanje 3D printera (čišćenje glave, filamenti za proizvodnju i sl.) i kupovinu dizajna. Umjesto standardizirane proizvodnje u velikim tvornicama čitav proces proizvodnje odvio vam se pred očima. Ustvari, zašto bismo koristili miš u cijeloj priči. Kad smo već otišli toliko „daleko“, zašto ne bismo zamislili isto samo smo ovaj put spojeni s 3D printerom preko pametnih naočala. „Jednim treptajem“ stvorili smo okvir za naše slike iz ničega – hands free. Uskoro bismo se sami mogli pretvoriti u proizvođače i to ekološki prihvatljive. Možda vam se ovo trenutno čini nezamislivim. Ipak, radi se o tehnologiji koja je već dovedena na zavidni stupanj funkcionalnosti i koja čeka masovnu komercijalizaciju. Profesor teorijske fizike na Gradskom Sveučilištu u New Yorku, dr. Michio Kaku, u svojoj knjizi „Fizika budućnosti“ pretpostavio je da će se do 2030. godine scenariji poput ovoga ostvariti. Najpoznatiji 3D pisači danas su Ultimaker i MakerBot. Zasada su materijali za ispis ograničeni i još će se puno raditi na napretku ove tehnologije.

Kontejneri

Ekološka digitalna proizvodnja

Izrada objekata koji se žele ispisati 3D pisačima započinje vizualnim dizajnom modela. Za dizajniranje se koriste različiti CAD (Computer Aided Design) programi, a među najpoznatijima su AutoCAD, Solidworks i 3D Studio Max. Budući da ovi programi zahtijevaju visoku razinu znanja razvili su se i pristupačniji besplatni alati za 3D ispisivanje. Prvaci u tome su Google SketchUp i Blender koji su u bilo kojem trenutku dostupni svima.

Što se tiče samog ispisa, odnosno proizvodnje, 3D pisači su ponudili svijetu veliku ekološku prednost. Današnja proizvodna je suptraktivna – od određenog komada sirovine skidaju se dijelovi/slojevi materijala (rezanje, tokarenje i sl.) kako bi se došlo do željenog oblika što stvara otpad od neiskorištenih sirovina. Pojava 3D pisača omogućila je potpuno novi pristup proizvodnji. Trodimenzionalni ispis aditivna je izrada što znači da se prilikom stvaranja nekog objekta dodaje onoliko sirovine koliko je potrebno, bez višaka. Obuća, igračke i ostalo praktički se stvaraju iz „ničega“. Materijali koji se koriste za ispis mogu biti plastika, vosak, papir, keramika ili metali. Najzastupljeniji su plastični filamenti. Radi se o plastičnim žicama namotanim u kolut koje se postupno skidaju preko ispisne glave (hot head) 3D ispisivača i termički obrađuju. Čak se i neuspjeli modeli mogu reciklirati i ponovo upotrijebiti. Sudeći prema riječima američkog EADS-a (Airbus Defence and Space), emisija ugljičnog dioksida u aditivnoj proizvodnji manja je za 40% u odnosu na tradicionalnu proizvodnju za isti proizvod. Ekonomisti su aditivnu proizvodnju nazvali trećom industrijskom revolucijom.

Izvor: cisco-eagle.com

Izvor: cisco-eagle.com

Personalizacija proizvoda

Kupci će u većini slučajeva preferirati proizvode prema vlastitim željama za razliku od ograničenog broja ponuđenih proizvoda. Vrijeme je također ključan faktor. Za jednu iPhone masku potrebno je tek nekoliko sati da se isprinta. Zašto biste čekali po nekoliko tjedana da vaša iPhone maska dođe iz Kine, kada ju možete isprintati u nekoliko sati u lokalnoj 3D printaoni ili u vlastitom domu. Pitanje je kako će se to odraziti na potražnju prijevoznih kapaciteta ponajviše u zračnom teretnom prometu s Istoka prema Europi.

Sukladno tome, kompanije se sve više okreću uslugama potpune kustomizacije i proizvodnje specifičnih proizvoda koji se nude korisnicima prilikom kupnje. Princip „vi dizajnirate, mi proizvodimo“.

Hasbro je dobar primjer tvrtke koja je integrirala 3D ispisivanje u svoju korporativnu strategiju. Tvrtka svojim korisnicima nudi veliki raspon opcija za personalizaciju igračaka koje se ispisuju 3D pisačima. Prije kupnje, korisnici imaju ponuđene verzije igračaka koje mogu dorađivati po vlastitom ukusu.

Nizozemski Philips je te također sličan primjer. Tvrtka je pokrenula novi pilot program personalizacije vlastitih električnih brijača. Kupcima se ostavlja na raspolaganje biranje oblika, dimenzija, boje i ostalog pribora za 99 €, uključujući troškove dostave u Nizozemskoj.

Poseban odnos s kupcima

Mnoge kompanije s vremenom će početi nuditi personaliziranu odjeću, namještaj pa čak i vozila s mogućnošću dizajniranja i kupnje online. Ukoliko kupci posjeduju vlastite 3D pisače, proizvodi poput obuće i kozmetike prodavati će se online u obliku datoteka za download i printati doma. Na taj način, lakše će se odgovarati potrebama potrošača i smanjiti troškove poslovanja.

Već sada ljudi diljem svijeta imaju mogućnost izrađivanja vlastitih predmeta, dizajniranih u STL formatu i uploadanih na stranice poput Thingversa koje su besplatne i dostupne svima. Thinverse nudi preko 100.000 virtualno dizajniranih modela. Također, postoji i Shapeways te i.Materialise platforma koja nakon besplatne registracije korisnicima nudi servis prodaje vlastitih modela.

3PL-ovi i 3D hubovi

Troškovi međunarodnog transporta ponekad predstavljaju problem dobavljačima. S druge, strane tehnologija 3D ispisivanja postaje sve pristupačnija. Iz tog razloga mnoge kompanije razmišljaju u smjeru relokacije proizvodnje implementacijom 3D ispisivanja na lokalnim razinama. Logističke tvrtke u SAD-u poput Delta Air Lines-a, Nortfolk Southern-a i Manhattan Associates-a nedavno su se pridružile institutu Georgia Tech Manufacturing kako bi se približile tehnologiji 3D ispisivanja te se upoznale s aditivnom proizvodnjom.

Budući da će s vremenom 3D ispisna tehnologija reducirati ovisnost proizvođača o 3PL distribuciji, distributeri će se morati prilagoditi. Moglo bi se dogoditi da se 3PL-ovi transformiraju u third party printing kompanije. Kao takve bi imale ulogu distributera i proizvođača dodatne vrijednosti. Koristeći digitalne IP licence za dizajniranje, nudile bi globalnim kompanijama usluge proizvodnje 3D pisačima na lokalnoj razini i dostavu istih u njihovo ime. Velike kompanije imati će priliku alocirati svoje proizvodne centre bliže svojim strateškim tržištima. Time se eliminiraju dugačka putovanja odnosno smanjuje dužina opskrbnih lanaca što dovodi do smanjenja emisija CO2. Manjom količinom prekomorske proizvodnje smanjiti će se zračni i pomorski promet, a time i potreba za internacionalnim brokerima u logistici.

Pretpostavka za ostvarenje takvog poslovanja je brzina. Jedna od prednosti koju će 3D pisači ponuditi je „instant proizvodnja“. Umjesto proizvodnje temeljene na predviđanjima potražnje, 3D ispisivanje će unaprijediti proizvodnju prema trenutačnoj potražnji. Rezultat će biti kraće vrijeme između narudžbe i dostave. Dr. Chip White s instituta Georgia Tech School rekao je jednom prilikom kako bi se lako moglo dogoditi da McDonald`s počne printati igračke koje se dijele u Happy Mealovima jer većina djece ponekad nije zadovoljna malim izborom igračaka koje im se nude. Uvođenjem 3D ispisivanja povećao bi se izbor igračaka pa bi prodaja mogla enormno porasti.

3D pisači ubrzati će prelazak opskrbnih lanaca s push metode na pull metode. Umjesto masovne proizvodnje sve više će se proizvoditi po trenutnim narudžbama kupaca. Brzina 3D ispisivanja trenutno je još uvijek niska. Proizvodnja će postati fleksibilnija i omogućiti sve bržu reakciju na zahtjeve kupaca. Iako bi cijena po jedinici proizvoda mogla biti veća, ukupni troškovi takvih opskrbnih lanaca mogli bi biti manji zahvaljujući smanjenju skladištenja.

Iz perspektive kupaca slika je nešto jasnija. Već postoji internet stranica 3D Hubs na kojoj u tražilicu možemo unijeti svoju lokaciju i dobiti popis najbližih 3D printaona u okruženju. Da bi neka lokacija dobila status 3D huba, potrebno je raspolagati s najmanje 10 3D pisača. Nakon ponude izaberemo lokaciju koja nam odgovara i uploadamo model u formatu STL koji se po potrebi još dodatno analizira radi ispravljanja potencijalnih pogrešaka. Na kraju odaberemo niz inačica koje nam odgovaraju (materijal, boje i sl.) i pošaljemo zahtjev za ispis. U Hrvatskoj iz godine u godinu broj lokacija s mogućnošću 3D ispisivanja raste. Jedan od hrvatskih 3D hubova je Goya iz Splita koja također proizvodi vlastite 3D pisače. Najviše hubova nalazi se u Zagrebu.

Virtualne zalihe

Ulazimo u eru virtualne proizvodnje. Što će se dogoditi sa skladištenjem? Umjesto zaliha imat ćemo virtualne „zalihe“ koje ćemo ispisivati u fizički ekvivalent prema potrebama kupaca.

Danas se kupnja sve više odvija preko interneta. Kupci i prodavači u kontinuiranoj komunikaciji razmjenjuju podatke, dok softveri analiziraju navike kupaca i rade prediktivne analize na osnovu statistike. Budućnost upravljanja zaliha ima sličnu putanju. 3D pisači imati će primarnu ulogu i biti će dio tehnologije koja omogućuje „virtualne zalihe“. Virtualni modeli proizvoda za ispis mogu biti spremljeni na računalima, USB-u ili u Cloudu. Proizvođači će umjesto zaliha  imati otvoren pristup virtualnim modelima sirovina, alata, dijelova i gotovih proizvoda. Po potrebi će ih ispisivati i koristiti.

Zasad se 3D pisači koriste za izradu prototipova što ubrzava proces proizvodnje. Prava revolucija očekuje se u sektoru koji se popularno zove Service Part Logistics. Dijelovi strojeva, automobila i medicinske opreme moći će se ispisivati velikom brzinom. Inženjeri proizvodnih dijelova mogu downloadati modele različitih rezervnih dijelova i printati ih u bilo koje vrijeme. Kanban, odnosno JIT sustavi, koji se zasnivaju na popunjavanju zaliha proporcionalno njihovom korištenju mogli bi biti zamijenjeni Print-at-Order pristupom. Dakle, 3D ispisivanjem po potrebi. Odnos proizvođač-veleprodajnik-maloprodajnik mogao bi se restrukturirati. Budući da maloprodajnici ne bi imali potrebu držati vlastite zalihe, narudžbe bi se direktno mogle ispunjavati preko proizvođača. Naravno još je tu puno posla.

3D ispisivanje idealno je za personalizirane i kompleksne proizvode, ali se ne može nositi s masovnom proizvodnjom.

Makerbot Industries - Replicator 2 - 3D-printer 01

Ono što će biti nadopuna proizvodnji jest mogućnost ispisivanja specifičnih oblika i kategorija određenih dijelova. Na taj način posebni, nestandardizirani oblici, dijelovi i alati mogu biti dostupni u puno većoj mjeri. To je moguće zahvaljujući tehnologiji skeniranja.

MAERSK koristi 3D pisače na brodovima

Kada određeni dio broda pukne usred oceana, nije jednostavno dostaviti zamjenski dio pogotovo kada je u pitanju brzina. 3D ispis dijelova po tom pitanju je idealna solucija. Ratna mornarica SAD-a počela je koristiti 3D pisače za izradu rezervnih dijelova na brodovima. To i ne čudi jer je primjena 3D pisača u vojsci uobičajena. Ono što je zanimljivo je da je danska kompanija Maersk također počela s opremanjem svojih brodova 3D pisačima. Svrha je naravno fabrikacija rezervnih dijelova za strojeve koji se nalaze u brodovima. Za sada je jedini materijal plastika. Također, radi se na unaprjeđenju 3D pisača tehnologijom za ispis metalnih dijelova. „Ideja je poslati virtualni nacrt posadi broda u STL formatu. Oni trebaju stisnuti tipku „print“ i u samo nekoliko sati dobiti potreban rezervni dio.“, rekla je Märtha Josefine Rehnberg, menadžer Maersk Procurement-a.

Potencijal 3D pisača

Sve većom upotrebom 3D pisača, promijene u proizvodnji i opskrbnim lancima postaju će sve učestalije. Masovna proizvodnja na proizvodnim trakama kao i radna snaga u tvornicama mogla bi biti zamijenjena 3D ispisivanjem ili barem poduprta njima. Naravno tu je još mnogo prepreka. Najveći izazov biti će digitalni lanci podataka odnosno pitanje intelektualnog vlasništva. Treba napraviti razliku između industrijskih 3D pisača i osobnih. Ono čemu se također daje veliki prostor je potencijal recikliranja. Tvrtka Adidas u projektu s Parley For the Oceans počela je ispisivati tenisice recikliranom plastikom s dna oceana. Iako je za sada brzina ispisivanja još uvijek spora, promijene u opskrbnim lancima doći će brzo i neizbježne su.

O autoru

Božo Cicvarić
Urednik rubrike Logistika na web portalu Prom. Magistrirao je 2016. na Fakultetu prometnih znanosti u Zagrebu, smjer Logistika. Posebno ga zanima prijevozna logistika i organizacija putničkog prijevoza.
Close