Prototypowanie w przemyśle i edukacji w Polsce
Druk 3D przeszedł w Polsce transformację od niszowego hobby do narzędzia stosowanego w laboratoriach uczelnianych, zakładach produkcyjnych i centrach badawczych. Poniżej opisano główne obszary wdrożeń z uwzględnieniem krajowego kontekstu.
Druk 3D w środowisku edukacyjnym. Źródło: Wikimedia Commons, licencja CC
Druk 3D w polskich uczelniach technicznych
Polskie uczelnie techniczne — w tym AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Politechnika Warszawska, Politechnika Wrocławska i Politechnika Gdańska — prowadzą laboratoria wyposażone w różne kategorie drukarek 3D. Urządzenia FDM i SLA służą do zajęć dydaktycznych z projektowania inżynierskiego, a systemy SLS i MJF dostępne są w jednostkach badawczych realizujących projekty z dofinansowaniem krajowym i unijnym.
W ramach programów kształcenia na kierunkach mechanicznych, mechatronicznych i wzornictwa przemysłowego studenci projektują w oprogramowaniu CAD (m.in. SolidWorks, Fusion 360) i drukują prototypy w ramach prac semestralnych i dyplomowych.
Fab laby i przestrzenie makerspase
W Polsce działa kilkanaście lab fabów afiliowanych przy uczelniach lub działających niezależnie jako stowarzyszenia i inicjatywy miejskie. Wrocławski Fab Lab przy Politechnice Wrocławskiej, Fab Lab Warsaw oraz krakowski Fab Lab AGH oferują dostęp do drukarek 3D, frezarek CNC i wycinarek laserowych. Z zasobów korzystają studenci, badacze i niezależni projektanci.
fablabs.io – lista fab labów w Polsce
Zastosowania przemysłowe
W polskim przemyśle druk 3D jest stosowany przede wszystkim na etapach weryfikacji projektu i wytwarzania oprzyrządowania. Zamiast zlecać wykonanie prototypu zewnętrznemu podwykonawcy z kilkutygodniowym terminem realizacji, część działów inżynierskich drukuje elementy weryfikacyjne wewnętrznie w ciągu jednej do dwóch dób.
Przykłady obszarów zastosowań
- Motoryzacja: produkcja jig&fixture — uchwytów montażowych i przyrządów kontrolnych stosowanych na liniach produkcyjnych. Wydruki z PETG lub nylonu zastępują tradycyjnie frezowane elementy aluminiowe.
- Elektronika: obudowy prototypowe do PCB podczas fazy testów, zanim zlecona zostanie produkcja docelowej obudowy z tworzywa wtryskowego.
- Medycyna i ortopedia: polskie pracownie protetyczne stosują druk SLA do produkcji modeli gipsowych i indywidualnych wkładek ortopedycznych.
- Architektura: biura architektoniczne drukują makiety budynków na potrzeby prezentacji inwestorskich.
Przemysłowa drukarka SLA o dużym polu roboczym. Źródło: Wikimedia Commons, licencja CC
Rapid prototyping — skrócenie cyklu projektowego
Pojęcie rapid prototyping odnosi się do procesu szybkiego wytworzenia fizycznego modelu na podstawie danych CAD. W tradycyjnym procesie inżynierskim wykonanie prototypu metodami ubytkowym (frezowanie, toczenie) trwało od kilku dni do kilku tygodni i wymagało dedykowanego oprzyrządowania. Druk 3D skraca ten czas do kilku godzin lub jednej doby, bez kosztów przygotowania narzędziowego.
Umożliwia to przeprowadzenie większej liczby iteracji projektu w tym samym czasie. Zespół inżynierski może wydrukować wersję prototypu, przetestować ją funkcjonalnie, wprowadzić zmiany do pliku CAD i wydrukować kolejną wersję — jeszcze w tym samym tygodniu.
Druk 3D w edukacji podstawowej i średniej
Od kilku lat polskie szkoły podstawowe i techniczne wdrażają drukarki 3D w ramach lekcji techniki, informatyki i zajęć STEM. Ministerstwo Edukacji i Nauki realizowało programy doposażenia szkół w sprzęt do druku 3D w ramach działań na rzecz cyfryzacji placówek oświatowych.
Uczniowie wykonują na zajęciach modele 3D w programach takich jak Tinkercad (dostępny przez przeglądarkę bez instalacji) lub Onshape, a następnie drukują je na urządzeniach szkolnych. Taka forma pracy łączy umiejętności projektowania przestrzennego z podstawami myślenia inżynierskiego.
Wyzwania wdrożeniowe
Największe bariery przy wdrożeniu druku 3D w instytucjach edukacyjnych i mniejszych firmach to koszt materiałów eksploatacyjnych, czas druku oraz konieczność utrzymania drukarek w sprawności technicznej. Drukarki FDM wymagają regularnej kalibracji, czyszczenia dysz i wymiany elementów eksploatacyjnych (dysza, stół roboczy, paski napędowe). W środowisku szkolnym zadania serwisowe zazwyczaj spoczywają na nauczycielu lub technikach szkolnych.
Perspektywy
Rynek usług druku 3D w Polsce rośnie równolegle z rozwojem segmentu przemysłowego i edukacyjnego. Coraz więcej firm produkcyjnych integruje druk addytywny jako jeden z etapów procesu wytwórczego, a nie tylko narzędzie prototypowania. Szczególną dynamikę wykazuje segment druku metalowego (DMLS, SLM), dotychczas stosowany w Polsce głównie przez uczelnie i instytuty badawcze.