Aby byla výroba koncových dílů 3D tiskem produktivní, musejí být ze své podstaty navrhovány pro aditivní technologii, je zapotřebí automatizované dodatečné opracování a komplexní informační systém, který řídí vše – od poptávky a nacenění přes proces výroby až po distribuci k zákazníkovi. Výjimečně zvládnutou má již tuto disciplínu ostravská firma Invent Medical.

„3D tiskárnu nevnímáme jako izolovaný předmět, ale jako součást ekosystému, protože pokud v něm něco nefunguje, nedokážete ze 3D tisku dostat to, co potřebujete,“ říká Ondřej Štefek ze 3Dees Industries, kterážto svoji produktovou nabídku staví kolem portfolia aditivních technologií od HP.

Navzdory všem inovacím specialisté přes 3D tisk při kontaktu se zákazníky pravidelně narážejí na opakující se potíže, které je potřeba překonat: „Pořád je před námi velká výzva, jaká data do 3D tiskárny pošleme. Snažíme se klientům vysvětlovat, že nelze poslat díly, které jste zvyklí vyrábět obráběním nebo vstřikolisem. Je potřeba je upravit – zjednodušit nebo naopak sloučit několik dílů dohromady, čímž ušetříte dodatečné náklady.“

Další velká výzva spočívá v post-procesu, protože 3D tiskárna sice už je schopna produktivně vyrobit tisíce dílů, ale proces je jako celek nekonkurenceschopný, pokud pak každý jeden díl musí manuálně zpracovávat lidská obsluha. Zatímco ve 3D tisku prototypů a jednotlivých dílů jsou výhody aditivních technologií jednoznačné a ihned jasné, u sériové produkce je pro odhalení maximálního potenciálu zapotřebí zapojit automatizaci, a to nejlépe na vstupu i na výstupu.

V produktivní výrobě je 3D tiskárna jen jedním článkem v řetězu technologií mezi návrhem výrobku a jeho dokončením. Foto: 3Dees Industries

„Proces digitální výroby nemůže fungovat bez informačního systému, který je schopen to celé řídit. U stovek tisíc dílů musí systém vše automaticky naceňovat, umožňovat interní schvalování, vytváření jednotlivých tiskových úloh a hlídání expedice až po doručení koncovému uživateli.“ Zásadní je taktéž automatizace post-procesu, díky které dokáže jeden lidský operátor obsluhovat současně jak 3D tiskárnu, tak zařízení pro finální úpravu dílů, takže efektivita výrobního procesu dále vzroste.

Z Ostravy do celého světa díky 3D tisku

Zcela konkrétní náplň pojmu „digitální výroba“ dávají aktivity ostravské společnosti Invent Medical, která se pro svůj pokrokový přístup stala vlajkovým zákazníkem společnosti HP, a ta na jejích tištěných produktech prezentuje přínosy průmyslové aditivní výroby po celém světě. Nadnárodní povahy je i samotný byznysplán Invent Medical při výrobě ortetických pomůcek, jenž mohl vzniknout právě a jen díky možnosti digitální výroby na 3D tiskárnách s konzistentní kvalitou výstupu.

Ostravská firma Invent Medical vybudovala díky 3D tisku globální byznys pro pohotovou výrobu unikátních ortetických pomůcek. Foto: Invent Medical

Výroba protetických a ortetických pomůcek je specifická tím, že se každý produkt vytváří na míru konkrétnímu pacientovi. Proto se zde využívá do velké míry ruční práce, což je velice nákladné. V Invent Medical se tak do konkurenčního boje vrhli hned s trojnásobnou inovací – produktu, procesu a obchodního modelu. Jelikož působí ve velmi konkurenčním prostředí s nízkými maržemi, vsadili na maximální míru automatizace – od 3D skenování klientových proporcí a tvarů přes velmi sofistikovaný softwarový konfigurátor s unikátním algoritmem, který definuje produkt až po digitální výrobu.

Samotné produkty jsou pokrokové svým funkčním designem, v němž se naplno využívá výhod 3D tisku pro výrobu odlehčených tenkostěnných prvků, přičemž pouhou změnou geometrie a tloušťky stěny se mění mechanické vlastnosti dílů.

Unikátní funkční design kraniální ortézy pro novorozence ocenila také porota prestižní soutěže Red Dot. Foto: Invent Medical

Příkladem je kraniální ortéza, což je v podstatě prodyšná helma, jejímž účelem je vytvořit ochranu a zároveň formu umožňující dorůst lebce dítěte, které na svět přišlo s vrozenou deformací hlavičky. Celá tato ortéza je z jednoho materiálu (polyamid 11), a přesto se v různých partiích cíleně liší její pružnost a tuhost, aby byla komfortní a především splnila svůj účel.

Prvotřídní funkční design kraniální ortézy pro novorozence stvrdilo prestižní ocenění Red Dot. Foto: Invent MedicalU novorozenců, kteří takovou pomůcku potřebují, je zapotřebí rychlý zásah – od identifikace problému je nutno ortézu nasadit nejpozději do dvou týdnů. Z toho důvodu nepřichází v úvahu použití pomalé konvenční výroby, ani zasílání ortézy mezinárodní poštou.

Digitální výroba ze své povahy firmě Invent Medical umožnila vytvořit systém, který funguje napříč celým světem, přičemž sem a tam cestují jenom počítačová data. Ortotik provede podle pokynů sken hlavičky, data putují přes internet do Invent Medical, kde je prostřednictvím zmíněného algoritmu vygenerována přesně na míru padnoucí konstrukce a následně zpět – ke smluvnímu partnerovi v dané zemi, který je vybaven příslušnou 3D tiskárnou a je co nejblíže pacientovi, zamíří soubor s hotovou tiskovou úlohou. Všechny výrobky v medicíně musejí odpovídat přísným předpisům, kterým lze takto vyhovět, neboť celý výrobní proces je jasně definován a může být zaručena shoda mezi očekáváním a výsledkem.

Od nápadu do sériové výroby v řádu dnů…

Krásným příkladem digitální výroby byl také projekt respirátorových polomasek, vyvinutých na ČVUT v Praze, které 3Dees Industries jako dodavatel 3D tiskové technologie pomáhal přivést na svět v požadované sérii. Ve chvíli, kdy se nedostávalo ochranných pomůcek pro zdravotníky a na zajištění výroby tradičními velkosériovými metodami bylo nutno počkat několik týdnů, dokázaly 3D tiskárny vykrýt toto slepé období a v reakci na urgentní potřebu fungovat jako středobod jednorázové výrobní sítě.

Nejnovější technologie 3D tisku, jako je multi jet fusion od HP, umožňují spolehlivě produkovat funkční díly v menších sériích, jak ukázala rychlá reakce při výrobě respirátorových polomasek pro ČVUT. Foto: 3Dees Industries

„Ukázalo se, že na technologii, jako je HP Jet Fusion, můžete prototypovat a současně produkovat na tomtéž zařízení. Abychom dosáhli potřebného objemu výroby, oslovili jsme vlastníky těchto 3D tiskáren a poskytli jim optimalizovanou tiskovou úlohu, u které nehrozil únik chráněných dat. Tito partneři nám požadavek nacenili a dál již bylo možno okamžitě vyrábět i na globální úrovni,“ vzpomíná Ondřej Štefek.

Foto v úvodu: Interaktivní konfigurátor ruční ortézy od Invent Medical.