Tūlītēja ražošana

Ražošanas vēstures robežlīnija šķērso Siemens Hearing Instruments rūpnīcas grīdu Piskatavejā, Ņūdžersijā. No vienas puses, kvalificēti tehniķi izmanto liešanas paņēmienus, precīzus instrumentus un daudzu gadu pieredzi, lai izveidotu dzirdes aparātu akrila apvalkus, kas modelēti no faktisko auss kanālu silikona nospiedumiem.

Otrā pusē rūpnīcas stāvam divas picas cepeškrāsns izmēra iekārtas no neilona putekļiem veido līdzīgas čaulas. Iekārtu iekšpusē lāzera gaismas adatas, ko vada digitālie dizaina faili, robotiski skenē šurpu un atpakaļ, saspiežot papīra plānus putekļu slāņus cietos plastmasas slāņos. Pēc četrām stundām un vairākiem simtiem lāzera slaucīšanas tiek pabeigta 80 dzirdes aparātu čaulu partija ( Skatiet no putekļiem līdz dzirdes aparātiem apakšā ). Šis process ietaupa stundas cilvēka darba un ražo dzirdes aparātus, kas atbilst un skan labāk nekā tradicionālie.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2003. gada novembra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Tas darbojas tik labi, ka Siemens, pasaulē lielākais dzirdes aparātu ražotājs, vairākās rūpnīcās pilnībā pāriet uz tehnoloģiju. Viss šis process ļauj mums būt precīzākiem un novērst cilvēka kļūdas. Tas mainīs biznesu, saka William Lesiecki, Siemens Hearing Instruments programmatūras un e-biznesa risinājumu direktors.

Atkaulošana

Dažos veidos tiešā ražošana ir dabiskas sekas nerimstošajam spiedienam, lai samazinātu laiku, kas nepieciešams produkta pārejai no koncepcijas, izmantojot dizainu un attīstību, līdz komerciālai realitātei. Kad 20. gadsimta 70. un 80. gados rūpnīcās sāka iefiltrēties datorizēti dizaini un digitāli kontrolēti rīki, tika izveidots priekšnoteikums ātrai prototipu izstrādei, kas, izmantojot drukas tehnoloģijas, rada trīsdimensiju objektus, kas kalpo kā prototipi, piemēram, rotaļlietām vai automašīnu daļām. Ja prototipi ir pieejami dažu stundu laikā, nevis nedēļu vai mēnešu laikā, grebjot un liejot ar rokām vienreiz, dizaineri var ātrāk pilnveidot izstrādājumus, savukārt inženieri var ātri atklāt un novērst problēmas.

Pirmās ātrās prototipēšanas mašīnas izmantoja lāzerus, lai saistītu secīgus šķidra polimēra slāņus - procesu, ko sauc par stereolitogrāfiju. Vēlākajās versijās tika izmantots plašāks izejmateriālu klāsts, piemēram, pulveri, kas saplūst kopā, kad to trāpīja lāzera stars. Vēl viens lēciens notika 1990. gados, kad šī metode tika paplašināta ne tikai ar lāzeriem, bet arī iekļāva drukas galviņas, kas izsmidzina šķidrumus uz pulveriem, palielinot ātrumu un vēl lielāku materiālu klāstu ( Skatīt Spēlētāji tiešajā ražošanā, apakšā ). Tajā pašā laikā tika mēģināts attīstīt šīs tehnoloģijas līdz tādam līmenim, ka tās varētu izgatavot gatavus produktus, nevis tikai prototipus. Astoņdesmito gadu beigās stereolitogrāfija bija tikko iznākusi, un to redzēt bija ļoti iedvesmojoši, saka Emanuels Sakss, MIT mehānikas inženieris, kurš izstrādāja drukas galviņas metodi. Tas, ko es nolēmu darīt, bija novirzīt uzmanību no prototipu veidošanas uz tiešu funkcionālo daļu izveidi.

Šis mērķis tagad ir sasniegts. Nesenā dienā Therics laboratorijā Prinstonā, Ņūdžersijā, divi darbinieki tīru telpu uzvalkos noskatījās, kā automašīnas izmēra printeris izgatavo 300 divus centimetrus garus aizvietotājus žokļa kaula gabalus. Astoņu drukas galviņu lineārs masīvs tika slaucīts pāri secīgiem pulvera slāņiem, ko sauc par hidroksiapatītu (galvenais minerāls dabiskajā kaulā), selektīvi izdalot sīkus organiskā saistošā šķidruma pilienus, kas vēlāk tiks izdedzināti, apstrādājot krāsnī. Nerimstošajā pilienu secībā — 800 pilienu sekundē — sāka veidoties citādi bezveidīga pulvera masa. ASV Pārtikas un zāļu pārvalde apstiprināja Therics kaulu aizstājēju maija beigās, un, lai gan tas vēl nav izmantots implantātiem cilvēkiem, tas jau ir ķirurgu rokās, kuri plāno to drīzumā pārbaudīt. Tiešai ražošanai ir dažas priekšrocības kā rezerves kaula izgatavošanas līdzeklis. Pieņemsim, ka nelaimes gadījumā cietušais ir zaudējis rokas kaula fragmentu. Gabalu var digitāli rekonstruēt, izmantojot tā paša kaula attēlus uz otras rokas. Turklāt drukas tehnoloģija spēj izveidot poras, kuru platums ir tikai 50 mikrometrus, kas ļauj kaula segmentam pēc implantācijas uzņemt reālas šūnas, kas veido īstu kaulu, nostiprinot un galu galā aizstājot implantu.

FDA apstiprinājums Therics tieši ražotajam kaulu aizvietotājam ir pagrieziena punkts ražošanas tehnoloģijā. Patiešām, Ranji Vaidyanathan, materiālu zinātnieks Advanced Ceramics Research in Tucson, AZ, kas izstrādā savus drukātos kaulu aizstājējus, sagaida, ka tieši ražots kauls būs izplatīts trīs līdz piecu gadu laikā. Es teiktu, ka tas mainīs veidu, kā mēs skatāmies uz rezerves kaulu, viņš saka.

Pielāgoti roboti

Kaulu implanti paredz daudz plašākus nākotnes lietojumus, kas sekos ātruma, precizitātes un izejmateriālu daudzveidības uzlabojumiem. Ražošana pēc pieprasījuma, kas jau ražo plastmasas un metāla detaļas, cer piedāvāt materiālus, kas var darboties vissarežģītākajos apstākļos, tostarp raķešu dzinēja krāsns siltumā. Uzņēmums ir izstrādājis supersakausējuma pulverus, kurus var veidot, izmantojot tiešās ražošanas iekārtas, un pēc tam cept sarežģītās, īpaši spēcīgās turbīnas daļās. Uzņēmums tagad veic nepieciešamos pasākumus, lai kvalificētu komponentus izmantošanai raķetēs.

Tiešās ražošanas tehnoloģija kļūst arī mobila. Veicot darbību, kas kādu dienu varētu ietekmēt jūsu vietējo autoservisu, ASV armija izstrādā kravas automašīnu izmēra mobilās vienības, kas var izgatavot rezerves daļas, pamatojoties uz digitālajiem failiem vai uz vietas skenēt transportlīdzekļus un ieročus tieši uz vietas. kaujas lauks.

Un daži virza tehnoloģiju robotikas un elektronikas jomā, komplektā ar kustīgām daļām. Vispirms Džons Kanijs, Viveks Subramanians un viņu kolēģi Kalifornijas Universitātē Bērklijā eksperimentē ar tintes drukāšanu kā metodi organisko pusvadītāju un elektroaktīvo materiālu veidošanai viedos komponentos, kas maina formu, reaģējot uz spriegumu. . Viena ilgtermiņa vīzija ir tikai polimēru izgatavots pielāgots robots, kas sver mazāk par vienu kilogramu un ko varētu izdrukāt konkrētiem darbiem, piemēram, vadu nostiprināšanai šaurā vietā lidmašīnā. Bet Bērklija pētnieku sākotnējie mērķi ir pieticīgāki; Subramanian saka, ka viņi plāno izveidot savu pirmo demonstrācijas logrīku, iespējams, nelielu kustīgu savienojumu, divu gadu laikā.

Šī tehnoloģija galu galā varētu nonākt arī mazumtirdzniecībā. Džons Vūtens, uzņēmuma On Demand Manufacturing ģenerāldirektors, paredz kaut ko līdzīgu trīsdimensiju Kinko ķēdei, kas aprīkota ar tiešās ražošanas aprīkojumu, kas varētu replicēt gandrīz jebkuru objektu, ko varētu skenēt vai definēt digitālā failā. Var iedomāties, ka puisis ar savu 65. gada Mustang un salauztu loga rokturi dosies uz turieni, lai izgatavotu jaunu rokturi, stāsta Vūtens. Līdzīgā veidā Carnegie Mellon’s Bourne paredz jaunas iespējas personiskai pielāgošanai: mobilie tālruņi, CD atskaņotāji un visa veida patēriņa preces ar klientu norādītām formām un krāsām.

Lai gan šīs mazumtirdzniecības lietojumprogrammas joprojām ir hipotētiskas, uzņēmumi attīstās, lai apkalpotu ražotājus uz līguma pamata. Uzņēmumi, piemēram, Accelerated Technologies Austinā, Teksasā un Met-L-Flo Ženēvā, IL, pieņem digitālās noformēšanas failus un ražo ātrus prototipus — koncepciju, kas varētu izvērsties par pielāgotiem drukāšanas produktiem mazumtirdzniecības klientiem. Ja šāds pakalpojums patiešām tiek īstenots, apkārtnes automašīnu restaurators, kurš vēlas dublēt nelielu grila elementu, vai mājas īpašnieks, kas atkārto veco apdari, atrastu to līdzīgu digitālajam Home Depot ar bezgalīgu virtuālu pielāgotu produktu noliktavu.

Spēlētāji tiešajā ražošanā
Uzņēmums	Tehnoloģija	Lietojumprogrammas
3D sistēmas (Valensija, Kalifornija)	Selektīvas lāzera saķepināšanas iekārtas, kas izmanto lāzerus plastmasas vai metāla pulveru saistīšanai; stereolitogrāfijas sistēmas, kas sacietē šķidros sveķus ar lāzera ģenerētu siltumu	Medicīniskie implanti un protezēšana, militāro strūklu komponenti, dzirdes aparāti, Formula 1 sacīkšu automašīnu daļas
Stratasys (Eden Prairie, MN)	Apsildāma plastmasa tiek izvadīta ar kustīgām sprauslām	Sūkņu daļas un mazie zobrati
Therics (Prinsetona, Ņūdžersija)	Trīsdimensiju drukas tehnoloģija, kurā drukas galviņu bloki izsmidzina organisko saistvielu pilienus uz pulveriem	Kaulu aizstājēji ar šūnām nepieciešamo porainību noturēties pēc implantācijas
Ražošana pēc pieprasījuma (Kamarillo, Kalifornija)	3D Systems saķepināšanas iekārtas izmantošana augstas stiprības detaļu izveidošanai	Gaisa kuģu cauruļvadi un citas pielāgotas plastmasas un metāla daļas kosmosa vajadzībām
Siemens dzirdes aparāti (Piscataway, Ņūdžersija)	3D Systems saķepināšanas iekārtas izmantošana, lai ražotu pēc pasūtījuma aprīkotus dzirdes aparātu apvalkus	Dzirdes aparātu apvalki
AR (Bērlingtona, MA)	Īpaši ātrs trīsdimensiju printeris, kas izmanto patentētus pulverus	Pilnkrāsu ģeogrāfiskie modeļi militārajai plānošanai

paslēpties