Применение аддитивных технологий в ювелирном и сувенирном производстве.
ПРИМЕНЕНИЕ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ЮВЕЛИРНОМ И СУВЕНИРНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ.
Сегодняшний день почти в любом производстве не мыслим без применения 3D-технологий. Не являются исключением сувенирные и ювелирные производства. Уже на протяжении многих лет почти весь дизайн на них воплощается в реальность через моделирование и прототипирование. Вся разработка и большая часть подготовительных производственных этапов (весь research and development) делается при помощи 3D-технологий. Активно используются такие программные продукты для создания и работы с 3D-объектами, как Rhinoceros, Matrix, 3ds Max, Magics от Envisiontec, KeyShot и многие другие. Повсеместно используется печать на принтерах линейки ProJet от компании 3D Systems, Solidscape, Envisiontec, DWS и некоторых других. Активно используются фрезерные станки с ЧПУ для получения прототипов из литьевого воска для технологии ЛВМ. Далее я расскажу немного о том, что было до появления 3D-технологий в этих отраслях, как менялись и развивались используемые технологии и, наконец, о последних веяниях и ожиданиях в отрасли, связанных с развитием аддитивных технологий в ближайшем будущем.
ЧТО БЫЛО ДО?
Как же работали раньше, до принятия на вооружение столь привычных сегодня техник и оборудования? Всё делалось вручную. Мастер-модели для снятия пресс-форм, сами пресс-формы, штампы, эксклюзивные изделия – всё. Предсказуемость при таком способе производства, прямо скажем, хромала. Рассчитать заранее размерно-весовые параметры, проверить работоспособность любой конструктивной новации и уж подавно, понять, как будущее изделие будет выглядеть в готовом виде? На этапе подготовки или начала производства это было невозможно, либо крайне трудно. Квалификация мастеров, требуемая для того, чтобы ими могли быть созданы хоть сколько-нибудь серьёзные изделия, была настолько высокой, что для её получения необходимо было обладать опытом работы в несколько десятилетий. Понятно, что стоимость подобных кадров была очень высокой и, несмотря на это, на рынке наблюдался огромный и постоянный их дефицит.
ПОЯВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ.
История применения 3D-технологий в ювелирной и сувенирной промышленности началась в 2005 году с выходом на российский рынок компании Solidscape. Её продукт позволял печатать с высокой точностью из полностью выжигаемого материала. Легко размываемый и удаляемый поддерживающий полимер позволял получить полностью готовые к литью формы, не требующие никакой доработки. Несмотря на довольно высокую стоимость как самих принтеров, так и расходных материалов, рынок быстро и с удовольствием воспринял эти технологии. Это произошло потому, что решение было комплексным, готовым к использованию, что называется “под ключ”.
Примерно в это же время начинается проникновение в отечественную ювелирную отрасль технологий ЧПУ-фрезеровки по различным материалам: воску, пластмассам, кости, дереву. С самого начала 2000-х годов на рынке появлялись решения компании Roland, но настоящий прорыв в этой области случился несколько позже. В 2010 году одним пермским инженером было создано решение в этой области, которое оказало весьма заметное влияние на развитие этого направления прототипирования на территории бывшего СССР. Он изготовил и наладил производство бюджетных, небольших по размеру, но способных решать насущные для ювелиров задачи, четырёхосевых фрезерных станков. Консультации и поддержку он обеспечивал в основном, используя форумы, тогда очень популярные у мастеров. В результате, это сетевое общение создало целый кластер обменивающихся опытом пользователей. Это же создавало мощную вирусную рекламу. “Сарафанное радио” сработало и станок пошёл в массы. Пользователи учились друг у друга и опыляли новых. Как ни странно, это хоть и способствовало развитию 3D-моделирования, но несколько мешало развитию 3D-печати, составляя ей сильную конкуренцию. Это происходило потому, что качество поверхности на прототипах, полученных фрезеровкой значительно превосходило качество поверхности напечатанных деталей. Часто и стоимость оказывалась не в пользу печатных технологий. Хотя, безусловно, возможности печати были шире и оставалось очевидным то, что их преимущество – лишь вопрос времени.
Как бы то ни было, во что-то напоминающее сегмент рынка, аддитивные технологии для ювелирной отрасли начали формироваться уже после 2010 года. Образовалось какое-никакое сообщество специалистов, которые освоили моделирование на должном профессиональном уровне, они накапливали опыт и повышали уровень непрерывно. В сети стали появляться видеоуроки 3D-моделирования и первые онлайн-школы. Появились инженеры, обученные обслуживать принтеры и сопутствующую им технику. Опыт всех этих людей стал распространяться как в онлайне, так и в офлайне.
В начале 2010-х экономика чувствовала себя довольно уверенно, росли даже сегменты потребления предметов роскоши, какими и являются ювелирные и сувенирные изделия. Многие производители 3D-оборудования обратили своё внимание на создание технологий для этих отраслей. Как ответвление от разработок для стоматологической отрасли, для ювелирной была представлена технология DLP-печати, способная обеспечивать недоступную доселе чистоту поверхностей напечатанных моделей и отличную детализацию. Пионером тут явилась компания Envisiontec. Однако её быстро нагоняли другие производители, в том числе и отечественные, среди которых можно выделить волгоградскую компанию Minicube.
В этот же период времени на рынке ювелирной 3D-печати началась экспансия линейки ProJet от компании 3D Systems, печать на принтерах которой была быстрой, заметно более дешёвой, чем на тот момент в среднем по рынку и отлично подходила для дальнейшего литейного производства.
ДЕНЬ СЕГОДНЯШНИЙ.
На протяжении всего текущего десятилетия уже имеющиеся на рынке технологии активно развивались. Стоимость принтеров и расходных материалов к ним, а также их обслуживания, снижалась. Стабильность работы и качество результатов повышалось. Выпускали новые модели принтеров со всё более привлекательными характеристиками. Кризисные явления в российской экономике конца 2014-начала 2015 года в сочетании с хорошими показателями в экономике развитых стран того же периода, оказывали, как ни странно, позитивный эффект на рынок аддитивных технологий. В результате этих событий, иностранные компании активно вкладывались в разработку и доводку своих решений, а внутри страны рост цен был жёстко ограничен из-за падения покупательской способности. Так что даже кризис скорее толкал прогресс аддитивных технологий в России, чем тормозил развитие.
Какое-то время максимум ожиданий рынка был связан с развитием DLP-технологий печати(SLA-DLP). Быстрое и значительное увеличение рабочих камер принтеров, что давало возможность печати довольно больших монолитных объектов с отличной детализацией и гладкими поверхностями, ко всему прочему ещё и допускающими постобработку, внушало изрядный оптимизм. Однако, изготовить полимер, дающий гарантированную возможность получения качественного литьевого полуфабриката, так и не получилось ни у кого из производителей, за исключением компании DWS. Но её решения, при высочайшем качестве, к сожалению, влекли большие эксплуатационные расходы, что делало стоимость продукции очень высокой. Также к отрицательным моментам можно отнести небольшие размеры рабочих камер их принтеров.
На текущий момент, при всём многообразии предлагаемого оборудования и технических решений, основными игроками на рынке аддитивных технологий, применяемых для сувенирного и ювелирного производства, остаются компании 3D Systems и Solidscape. Они предоставляют полноценные продукты, рассчитанные на производство по технологии ЛВМ, остающейся на сегодняшний день базовой в этих отраслях. Значительную долю рынка продолжает занимать прототипирование на ЧПУ-фрезерных станках по модельному воску.
НОВАЦИИ МЕНЯЮТ МИР.
Очередную (на сегодняшний день последнюю) небольшую революцию на рынке ювелирной и сувенирной произвёл принтер ProJet MJP 2500, одновременно снизив как стоимость оборудования, так и расходных материалов к нему, значительно улучшив при этом качество производимых его посредством прототипов.
Можно констатировать, что, появившись системно немногим более 10 лет назад, аддитивные технологии произвели масштабные изменения в технологиях производства ювелирных и сувенирных изделий. Целые профессии оказались за бортом отрасли, а значение других претерпело изрядные изменения. Так, существовавшая совсем ещё недавно и являвшаяся самой престижной, уважаемой и требующей максимальной квалификации, профессия ювелира-модельера по факту прекратила своё существование. Профессия скульптора в этих отраслях практически потеряла прежнее значение. Разумеется, появились новые, их заменяющие профессии 3D-скульптора и 3D-моделлера. Полностью изменился подход к обслуживанию клиентов, при изготовлении изделий на заказ. Теперь, благодаря трёхмерному моделированию и трёхмерным визуализациям, для клиента в огромной степени выросла предсказуемость и ожидания гораздо реже вступают в конфликт с реальностью при сдаче заказа. Значительно возросла предсказуемость и при проектировании любых изделий на производствах, в целом повысив общий уровень ответственности производств на рынке. Нужно отметить, что прогресс действует неумолимо и к тем, кто за ним не успевает, безжалостен. Аддитивные технологии, проникая в какую-либо отрасль, заставляют осваивать их, либо покинуть профессию. Выбора нет: или/или. Несмотря на эти негативные моменты, в целом безусловно то, что аддитивные технологии стимулируют развитие.
Появившаяся совсем недавно прямая 3D-печать металлами (технологии SLM-селективное лазерное плавление и SLS-селективное лазерное спекание) без всяких сомнений в ближайшее будущее трансформирует сувенирные, а за ними и ювелирные производства в новые состояния, начав выдавливать превалирующую в последнее столетие технологию ЛВМ (литья по выплавляемым моделям). Применение лазеров в промышленности уже сегодня стало повсеместным, вошло в стандартное оснащение. Применение лазеров в аддитивном производстве – один из самых ожидаемых векторов развития.
Ожидаемый в ближайшем будущем скачок в производительности компьютеров, наверняка повлияет на развитие программ для моделирования и проектирования 3D-объектов, позволив сделать этот процесс более технологичным и творческим. В перспективе, благодаря этому и сочетанию аддитивных технологий с развивающейся робототехникой, вероятно появление роботизированных систем прототипирования, которые станут доступны не только для оборонной и космической отраслей, но и для более прикладных производственных областей.
Автор статьи: Иван Геннадьевич Скворцов.
Основатель и генеральный директор производственной компании 3D Avtozavod.