Dlaczego stworzenie drukarki 3D nie było wielką sprawą dla większości ludzi?

To jedno z największych kłamstw w branży. Jest tak wszechobecny, że wiele innych odpowiedzi na to pytanie domyślnie go zakłada.

Druk 3D jest zawsze powszechnie wyprzedany jako bardziej interesujący i użyteczny niż jest w rzeczywistości. Na przykład jest to największy znany mi „silnik rakietowy wydrukowany w 3D”, który jest gotowy do lotu i, jak rozumiem, ilość drukowanych części zmniejszyła się z czasem, ponieważ odlewanie jest tańsze i daje lepsze wyniki:

To mocny temat dla druku 3D. Nawet w przypadku metali generalnie nie nadaje się do serii produkcyjnych, a jedynie do produkcji małych części na małą skalę. Przestrzeń Względności może to zmienić, ale harmonogram ich rozwoju ciągle się przesuwał, ponieważ – o ile wiem – początkowo nie mieli pojęcia, co robią. Kiedy Relativity się zaczęło, pracowałem z grupą, która otwarcie zajmowała się ogromnymi problemami niezawodności związanymi z drukowaniem na metalu, i wydawało się, że w branży powszechnie wiadomo, że bezpośrednie drukowanie gotowych części metalowych to zły pomysł. Nawet silnik rakietowy, który właśnie pokazałem, ma ślady obróbki i spawania.

Domyślam się, że chcieli mieć przewagę pierwszego gracza i wysuwali roszczenia, które nakładają na nich absurdalnie duże obciążenie związane z innowacjami.

Mówiłem jednak o tym trendzie w przeszłości – nowym szczegółem, który dodaję do tej odpowiedzi, jest to, że branża jest również znacznie starsza, niż ludzie chcą, abyś o niej myślał. Wynalazek druku 3D był, dość szalenie, mniej interesujący, niż prawdopodobnie myślisz, i mniej rewolucyjny, niż sugeruje wiele innych odpowiedzi tutaj, ponieważ nie został wynaleziony niedawno i nie jest nową technologią. Istnieje od lat 80-tych:

Powodem, dla którego stał się duży w ostatniej dekadzie, jest połączenie kończących się patentów i lepszej technologii, dzięki czemu jest bardziej dostępny niż był na początku. Głównie jednak kończą się patenty i to jest naprawdę brudny sekret. Istnieje kilka kluczowych patentów, które nawet dzisiaj powstrzymują przemysł.

Kiedy te początkowe się skończyły, a branża zaczęła się rozwijać, cóż, zapanowała hiperbola i chciwość, a ludzie zaczęli opowiadać o tym nieprawdopodobne historie i twierdzić, że wydarzy się coś, co po prostu nie było możliwe, aby wzbudzić entuzjazm i fundusze inwestycyjne. Ogólnie sugerowano, że technologia jest nowa i ekscytująca, podczas gdy nie była nowa, a rozwój miał dziesięciolecia, aby pomóc ustalić, jakie zastosowania mają sens.

Ostatecznie druk 3D ma ograniczone zastosowanie poza tworzeniem wysoce niestandardowych lub jednorazowych części. Kiedyś nazywano to „szybkim prototypowaniem” i nawet wraz z pojawieniem się lepszych materiałów drukowanych, takich jak metale, jest to ogólnie aktualne. Nawet w przypadku zaawansowanych technologii istnieją ogromne zastrzeżenia – jak mi powiedziano, FAA stanowczo odmawia certyfikacji części drukowanych w 3D do samolotów pasażerskich, ponieważ nikt nie może naprawdę udowodnić, że są one bezpieczne, a ludzie lubią wspominać o silnikach SpaceX Superdraco są w rzeczywistości zbędnym sprzętem ratunkowym przeznaczonym do jednorazowego użytku:

Powodem, dla którego zastosowania są tak ograniczone, a technologia najlepiej nadaje się do materiałów jednorazowych, jest to, że z założenia niezawodność części drukowanych jest absurdalnie niska. Powtarzam, to nie jest błąd, to celowa cecha działania tej technologii!

Wspominałem już o tym w przeszłości, ale aby mieć tak elastyczny proces produkcyjny, dzieli się go na wiele małych, sekwencyjnych operacji produkcyjnych. Zwykle w przedziale od 10,000 do 1 miliona z nich. Załóżmy, że mamy średni wydruk 100,{4}} operacji, a każda z nich ma 99,99-procentowy wskaźnik powodzenia. Jaka jest szansa na pomyślne wydrukowanie części?

(.999)(100000)=0.000045(.999)(100000)=0.000045

Zasadniczo mamy gwarancję, że mamy jakąś wadę. Z 99,99-procentowym wskaźnikiem powodzenia operacji. Zakładając, że chcesz mieć 95 procent szans na sukces, każda pojedyncza operacja musi być niezawodna na 99,99995 procent, co jest po prostu absurdalne. W przeciwieństwie do procesów subtraktywnych, wady obróbki podczas umieszczania materiału wiążą się z dużym ryzykiem bezpośredniego wpływu na wydajność mechaniczną, więc kiedy próbujesz dostosować te wskaźniki niezawodności, aby uwzględnić tylko „ważne” operacje, nadal wyglądają one wyjątkowo niepochlebnie.

Moja analiza tutaj jest zbyt uproszczona i nieco konserwatywna, ale podstawowe zachowanie, które komentuje, jest fundamentalną częścią drukowania 3D. Ze względu na wybory projektowe, które sprawiają, że jest elastyczny i wygodny w produkcji, jest przezabawnie zawodny.

Najpewniejszym sposobem wykorzystania drukarki 3D jest identyfikacja części, które nie są podatne na defekty, lub przeprojektowanie części w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa powstania defektu. Ale… jest to wysoce wymagające zadanie projektowe i inżynieryjne, którym większość użytkowników końcowych drukarki 3D nie jest zainteresowana. Cały pomysł polega na tym, że drukarka 3D ma być łatwiejsza.

Nie wspominając już o tym, że większość drukarek czerpie dość duże korzyści z ciągłej konserwacji i dostrajania, nawet na najwyższym poziomie. Naprawiłem wystarczająco dużo Ultimakerów (drukarek za 10 000 $), by wiedzieć, że to nie tylko kwestia tego, że drukarki konsumenckie są tanie. Wymagania stawiane tym maszynom po prostu utrudniają niezawodność

Kiedy zobaczysz listę funkcji najwyższego poziomu, wszystko jest bardzo ekscytujące, ale istnieje wiele trudnych komplikacji, które zabijają większość tego podniecenia. Tak więc ostatecznie drukarki 3D są trochę rozwiązaniem szukającym problemu.

I cóż, są od dziesięcioleci dłuższe, niż większość ludzi zdaje sobie z tego sprawę.