Трехмерная печать

Первоначально трехмерная печать применялась для изготовления простых пластиковых моделей, но сегодня этот метод аддитивного производства[1] уже представляет собой развитую технологию. Современные принтеры для трехмерной печати могут работать с самыми разнообразными материалами — от титана до хрящевой ткани человека. Более того, с их помощью можно изготавливать полностью функциональные компоненты, в том числе сложные механизмы, аккумуляторные батареи, транзисторы и светодиоды.

 

 

 

 

 

В 2011 г. лишь около 25% рынка аддитивного производства приходилось на готовую продукцию. Однако темпы роста в этом сегменте составляют 60% в год, что делает его самым быстрорастущим в отрасли. Производственные издержки постепенно снижаются, а возможности принтеров для трехмерной печати растут, поэтому в перспективе радикально расширится спектр компонентов, изготовление которых в рамках аддитивного производства будет экономически оправданным. Например, компания Boeing уже использует 3D-принтеры для производства около 200 видов деталей, применяемых в десяти типах воздушных судов, а производители медицинских изделий с помощью трехмерной печати изготавливают протезы тазобедренных суставов[3].

 

Однако не каждый компонент можно изготовить на 3D-принтере, в полной мере воспользовавшись преимуществами этой технологии — такими, как сокращение затрат и (или) повышение производительности. Компании должны определить характеристики, которые позволят понять, какие компоненты будет целесообразно производить с помощью трехмерной печати. В их число входят: компоненты, изготовление которых связано с высокими затратами на рабочую силу (например, при трудоемкой сборке и вторичной обработке); компоненты, требующие сложной механической обработки; мелкосерийные компоненты (требующие высоких затрат на механическую обработку); компоненты, подверженные быстрому устареванию или выпускаемые с высоким процентом брака. Дальновидные производители уже думают над тем, как ранжировать номенклатуру своих деталей по характеристикам, от которых зависит пригодность к изготовлению с помощью трехмерной печати.

 

Технологии аддитивного производства также могут влиять на решения о размещении производственных подразделений. Изготовление компонентов при помощи 3D-принтеров по-прежнему требует значительных трудозатрат, однако эти трудозатраты все равно меньше, чем при использовании традиционных технологий. И это, например, может стать решающим аргументом в пользу переноса производства ближе к конечным потребителям. Компании могут избрать и противоположный путь: трехмерная печать — это полностью цифровая технология, поэтому она позволяет изготавливать сложные компоненты в удаленных странах с низкой стоимостью производственных факторов, в частности электроэнергии и рабочей силы.

 

Еще одна сфера, на которую руководителям компаний следует обратить пристальное внимание, — это развитие рынка материалов для печати. Неясно, какова будет их стоимость в будущем: сегодня во многих принтерах применяются материалы, запатентованные производителями печатного оборудования или используемые по их лицензии. Если ситуация изменится и будут разработаны более универсальные стандарты, цены на материалы пойдут вниз, и эта проблема очень быстро станет в высшей степени актуальной для руководителей, отвечающих за разработку стратегий производства и принятие решений о размещении производственных подразделений.

Технологии аддитивного производства способны изменить подходы компаний к созданию полезной стоимости товаров и услуг. Благодаря аутсорсингу традиционного производства такие компании, как Nike, стали уделять больше внимания разработке новых продуктов. Аналогичным образом, технологии трехмерной печати могут уменьшить стоимость и сложность других видов производства. В результате компании станут искать иные способы выделить свою продукцию на фоне решений конкурентов. В частности, они могут упростить ремонт своих изделий, продлив их срок службы, или наделить их индивидуальными конструктивными особенностями.

 

Безусловно, снижение зависимости от фиксированного набора инструментов, с помощью которых можно изготавливать тысячи одинаковых предметов, позволяет реализовывать уникальные конструкторские решения в соответствии с требованиями заказчиков. При этом снижается стоимость изготовления и значительно расширяется круг возможных заказчиков. Аддитивное производство индивидуальных ортодонтических скоб — это лишь один пример того, как может быть реализован потенциал этих технологий. По мере того как все больше подобных решений можно будет реализовать технически, компаниям придется определять, какие из них можно признать достаточно привлекательными и коммерчески выгодными. Когда производство по индивидуальным заказам выйдет на массовый уровень и получат развитие новые возможности в сфере разработки продуктов, многие компании окажутся в непростом положении, а традиционные игроки в некоторых отраслях могут понести весьма серьезный ущерб.

 

В некоторых звеньях цепочки создания стоимости применение технологий аддитивного производства будет не так заметно потребителю, даже когда их влияние будет столь же существенным, как и в других сегментах. Так, в цепочках поставок для рынков послепродажного обслуживания сложнее всего обеспечить необходимое количество запасных частей, особенно для устаревших изделий, снятых с производства. Возможность изготовления запчастей по запросу с помощью принтеров для трехмерной печати может коренным образом изменить экономические реалии в сфере послепродажного обслуживания и структуру целых отраслей. На смену крупным региональным складам могут прийти относительно небольшие мастерские с оборудованием для трехмерной печати прямо на производстве. Для поставки ремонтных деталей можно даже использовать аутсорсинг: небольшие фабрики, расположенные, например, вблизи аэропортов, больниц или крупных производственных предприятий, могут изготавливать эти детали для большей части оборудования, получая необходимые данные напрямую от производителей.

 

Разумеется, в какой-то момент услугами таких фабрик могут воспользоваться и предприятия розничной торговли. Например, они могут предложить клиентам возможность приобретать товары, такие как игрушки или строительные материалы, разработанные по индивидуальным требованиям. Такая бизнес-модель может предоставить производителям некоторый простор для действий в цепочке создания стоимости, например если они владеют оборудованием и (или) правами на базовую конструкцию. 

Методы проектирования и разработки напрямую зависят от методов производства. Архитекторы не могут проектировать здания, не учитывая технологий их строительства, а инженеры не могут конструировать машины, не принимая в расчет преимущества и недостатки технологических операций, таких как литье, ковка, фрезеровка, обточка и сварка. По вопросам проектирования для нужд традиционного производства накоплены обширные знания, однако о проектировании для трехмерной печати информации гораздо меньше. Как показывают обсуждения этих проблем с руководителями производственных предприятий, многие осознают это упущение и стремятся упорядочить свои знания и наработки в данной области.

 

Эффективное освоение технологий аддитивного производства связано с определенными техническими задачами. В частности, требуется установить необходимые параметры окружающей среды, чтобы не допустить искажения формы готовых изделий, оптимизировать скорость печати, а также скорректировать характеристики новых материалов. Безусловно, выверка свойств материалов — это весьма непростая задача. Работать с пластмассами относительно просто, а с металлами — сложнее. Особую трудность представляют пастообразные смеси и гели, например живая ткань или материал для печати воздушно-цинковых батарей.

 

Самые успешные компании сумеют в полной мере осознать эти задачи. Некоторые из них уже создают центры передового опыта и нанимают инженеров с большим опытом работы в аддитивном производстве.

Благодаря многочисленным преимуществам трехмерной печати стоимость выхода на рынок для новых игроков может снизиться. Например, применение этой технологии позволяет сократить затраты на механическую обработку, удешевляя начальный этап производства — даже при небольших объемах продукции — или обслуживание клиентов в нишевых сегментах. Когда конечная продукция производится в один этап, работа конструкторов и дизайнеров существенно упрощается: им остается лишь загрузить данные из компьютера в принтер для трехмерной печати и получить на выходе изделия, готовые к продаже. Уже сейчас появляются новые фирмы, предлагающие продукцию с высокой степенью адаптации к требованиям заказчика либо разработанную совместно с заказчиком. Другие предприятия занимаются производством и дистрибуцией продукции, которую разрабатывают и реализуют через интернет их заказчики. Этим фирмам удается глубоко понять предпочтения потребителей и установить такие взаимоотношения с партнерами и клиентами, наладить которые солидным фирмам было бы отнюдь не просто.

 

Первоначально эти новые игроки будут занимать узкие ниши, сотрудничая с клиентами, готовыми переплачивать за уникальную конструкцию, сложную геометрию или высокую скорость изготовления. Однако со временем под влиянием этих компаний могут неожиданным образом измениться целые отрасли: если сегодня залог конкурентного преимущества — это способность производить продукцию в больших объемах и по низкой стоимости, то позднее на первый план могут выйти другие звенья цепочки создания стоимости. Например, важнейшим вопросом может стать то, кто разрабатывает продукцию или даже кто владеет системой взаимодействия с заказчиками. При этом общедоступность чертежей для создания огнестрельного оружия с помощью 3D-принтеров свидетельствует о том, что такие технологии могут привести к возникновению этических и законодательных дилемм, а также дестабилизировать развитие определенных отраслей.