3D tiskárny nejsou žádané pouze ve velkých výrobních podnicích, ale také v domácnostech a malých firmách. Zde si ukážeme, jak spolu souvisejí 3D tiskárny a Průmysl 4.0 a proč je 3D tisk pro domácí použití stále důležitější.
Definice Průmyslu 4.0
Průmysl 4.0 znamená v podstatě čtvrtou průmyslovou revoluci. Definicí Průmyslu 4.0 je integrace vývoje softwaru do podnikových procesů. Přesněji řečeno jde o automatizaci výrobních procesů a pracovních postupů.
Nejdůležitější charakteristiky Průmyslu 4.0
- digitální propojení strojů a zařízení v podniku. Například digitální propojení senzorů, informací a tiskáren, které umožňuje jejich vzájemnou komunikaci
- sběr dat ze senzorů zařízení a strojů v podniku, který umožňuje lepší monitorování
- podpora technických systémů, díky níž mohou lidé snadněji přijímat rozhodnutí a technické systémy mohou přebírat fyzické úkoly
- využití automatických inteligentních systémů ke snížení potřeby lidského dohledu
Průmysl 4.0 využívá specifické technologie, například
- umělou inteligenci – AI
- Cloud Computing
- analýzu dat
- průmyslový internet věcí – IoT
- Big Data
- kyber-fyzické systémy
- průmyslové roboty
- simulace digitálních dvojčat
Některé z těchto technologií nebyly původně vyvinuty pro použití ve výrobních podnicích. Přesto však přispívají k růstu firem.
Jak přispívá domácí 3D tiskárna k Průmyslu 4.0?
Průmysl 4.0 tvoří základ aditivní výroby. Například CAD soubory lze nahrát do softwaru 3D tiskárny. Digitálně vytvořený objekt tak lze velmi snadno převést na skutečný objekt.
3D tiskárny pro domácnost se díky Průmyslu 4.0 a softwaru pro 3D tiskárny výrazně zdokonalily. Díky 3D tisku lze vytvářet vlastní návrhy a projekty.
IoT propojuje zařízení
Pokud je 3D tiskárna propojena s IoT, může si vyměňovat data a tím lépe reagovat na naše potřeby. Výměna dat umožňuje upravovat požadovaný objekt. To je obzvláště výhodné při vývoji nových objektů.
Optimalizace řízená daty a AI
Kombinace řízení pomocí dat a AI je revoluční. Při použití této kombinace u 3D tiskárny vzniká téměř nekonečné množství možností při realizaci projektů. Optimalizace pomocí AI pomáhá zlepšovat tiskový proces a jeho předvídatelnost. Mezi datově řízená řešení patří například AI Slicing, Cloud Slicing nebo Cloud Monitoring. AI návrhy 3D modelů jsou navíc optimalizované návrhy, které zaručují perfektní výsledek.
Flexibilní výroba a personalizace
Díky domácí 3D tiskárně lze realizovat projekty bez dodatečných nákladů. Je například možné vyrábět personalizované předměty. Funguje to velmi jednoduše a výroba je flexibilní. Zejména pokud chybějí určité zdroje, například formy pro vstřikování plastů, lze je individuálně vyrobit pomocí 3D tiskárny.
Udržitelnost
Pomocí 3D tiskárny lze snadno podporovat oběhové hospodářství. Filament lze recyklovat a znovu použít pro 3D tisk. Mezi recyklovatelné materiály patří PLA, PETG a další. Domácí 3D tisk tak může dlouhodobě přispívat k ochraně životního prostředí.
Další podrobnosti najdete v našem článku o udržitelnosti v 3D tisku.
Je domácí 3D tisk cenově výhodnou součástí Průmyslu 4.0?
Obecně je třeba říci, že domácí 3D tiskárny se výrazně liší od průmyslových tiskáren. Nejde přitom pouze o pořizovací náklady. Profesionální 3D tiskárna pro průmyslové použití stojí přibližně 20 000 € a více. Liší se také oblasti použití.
Kolik stojí 3D tiskárny?
Ceny různých typů 3D tiskáren se výrazně liší. Níže uvádíme příklad porovnání domácí 3D tiskárny a průmyslové 3D tiskárny.
3D tiskárna pro domácí použití:
- Cena 3D tiskárny: mezi 200 € a 1 500 €
- Software pro 3D tiskárny / Open Source: zdarma
- Bluetooth nebo WLAN moduly pro IoT komunikaci: mezi 50 € a 100 €
- Cloudová služba: přibližně 9,90 € měsíčně
Profesionální 3D tiskárna vhodná pro průmysl:
- Profesionální 3D tiskárna: od přibližně 20 000 €
- Poplatek za software na míru: více než přibližně 5 000 € ročně
Úspěšné příklady domácího 3D tisku v oblasti Průmyslu 4.0
3D tištěné předměty nejsou pouze individuální, ale také udržitelné. Díky online 3D tisku lze potřebná data pro 3D tisk snadno získat. K tomu je potřeba pouze IoT připojení. Díky tomuto propojení lze online 3D tisk realizovat jednoduše a pohodlně. Níže uvádíme dva příklady úspěšného použití v domácím prostředí.
Mikro chytrá továrna pro domácí použití
Jeden mnichovský inženýr vlastní 3D tiskárnu pro domácí použití. S touto tiskárnou využívá technologii IoT. Díky tomu dokáže vyrábět zakázková pouzdra pro senzory. Ta potřebuje společnost působící v chemickém průmyslu. Inženýr získává zakázky prostřednictvím cloudu, který může následně automaticky spustit tiskovou úlohu. Díky optimalizaci návrhů pomocí AI bylo možné snížit hmotnost přibližně o 40 %. Jeho produkce činí více než 300 pouzder pro senzory měsíčně, která jsou individuálně přizpůsobena zákazníkům.
STEAM vzdělávání integruje 3D tisk a Průmysl 4.0
Na jedné střední škole v Berlíně byla pořízena 3D tiskárna pro domácí použití. Poté vznikl kurz nazvaný „Digitální továrna“. Studenti začali realizovat vlastní nápady. Jedním z příkladů byl květináč vybavený senzorem vlhkosti, který automaticky provádí zavlažování. Tento inteligentní květináč se stal prvním krokem k dalším projektům. Data ze simulace jsou uložena v protokolu OPC-UA.
Závěr
3D tiskárny pro domácí použití jsou již natolik vyvinuté, že i jednotlivci a malé firmy mohou realizovat vlastní nápady, jak je patrné také z obou uvedených úspěšných příkladů. 3D tisk v rámci Průmyslu 4.0 představuje další krok směrem k digitální budoucnosti, na které se může podílet každý.