Perché la creazione della stampante 3D non è stata un grosso problema per la maggior parte delle persone?

Questa è una delle più grandi bugie del settore. È così pervasivo che molte delle altre risposte a questa domanda lo presumono implicitamente.

La stampa 3D è sempre, universalmente ipervenduta come più interessante e utile di quanto non sia in realtà. Ad esempio, questo è il più grande "motore a razzo stampato in 3D" che conosco pronto per il volo e, a quanto ho capito, la quantità di parti stampate è diminuita nel tempo perché la fusione è più economica e produce risultati migliori:

Questo è un tema forte per la stampa 3D. Anche con i metalli, in genere non è appropriato per i cicli di produzione, solo per la produzione di piccoli volumi di piccole parti. Relativity Space potrebbe cambiarlo, ma la loro linea temporale di sviluppo è continuamente slittata perché - per quanto ne so - inizialmente non avevano idea di cosa stessero facendo. Quando Relativity è stata avviata per la prima volta, stavo lavorando con un gruppo che affrontava apertamente gli enormi problemi di affidabilità associati alla stampa in metallo, e sembrava essere risaputo nel settore che la stampa diretta di parti metalliche finite fosse una cattiva idea. Anche il motore a razzo che ho appena mostrato ha segni di lavorazione e saldatura.

La mia ipotesi migliore è che volessero avere il vantaggio della prima mossa e hanno fatto affermazioni che li hanno sottoposti a un carico di innovazione assurdamente grande.

Tuttavia, ho parlato di questa tendenza in passato: il nuovo dettaglio che sto aggiungendo per questa risposta è che l'industria è anche molto più vecchia di quanto la gente voglia far credere. L'invenzione della stampa 3D è stata, abbastanza selvaggiamente, meno interessante di quanto tu stia probabilmente pensando, e meno rivoluzionaria di quanto implicano molte altre risposte qui, perché non è stata inventata di recente e non è una nuova tecnologia. Esiste dagli anni '80:

Il motivo per cui è diventato grande negli ultimi dieci anni è una combinazione di brevetti in scadenza e una migliore tecnologia che lo rende più accessibile di quanto non fosse inizialmente. Per lo più i brevetti si esauriscono, e questo è davvero lo sporco segreto qui. Ci sono alcuni brevetti chiave che frenano l'industria, anche oggi.

Una volta che quelli iniziali si sono esauriti e l'industria ha iniziato a crescere, beh, l'iperbole e l'avidità hanno preso il sopravvento e la gente ha iniziato a raccontare storie alte al riguardo e affermare che sarebbero successe cose che semplicemente non erano possibili per aumentare l'entusiasmo e il finanziamento degli investimenti. C'era generalmente un'implicazione che la tecnologia fosse nuova ed eccitante quando non era nuova e c'erano stati decenni di sviluppo per aiutare a capire quali applicazioni avevano senso.

In definitiva, la stampa 3D ha un uso limitato al di fuori della creazione di parti altamente personalizzate o usa e getta. Si chiamava "prototipazione rapida" e anche con l'avvento di materiali stampati migliori come i metalli, questo è ancora generalmente vero. Anche per le applicazioni ad alta tecnologia ci sono enormi avvertimenti: come mi è stato detto, la FAA si rifiuta categoricamente di certificare le parti stampate in 3D per i jet passeggeri perché nessuno può davvero dimostrare che sono sicure, e le persone amano menzionare i motori SpaceX Superdraco sono in realtà attrezzature di emergenza ridondanti destinate ad essere usa e getta:

Il motivo per cui le applicazioni sono così limitate e la tecnologia è più adatta per i prodotti usa e getta è che, per progettazione, l'affidabilità delle parti stampate è assurdamente scarsa. Per ribadire, questo non è un bug, è una caratteristica intenzionale di come funziona la tecnologia!

Ne ho parlato in passato, ma per avere un processo di produzione così flessibile, è suddiviso in tante piccole operazioni di produzione sequenziali. Di solito nell'intervallo da 10,000 a 1 milione. Supponiamo di avere una stampa media di 100,000 operazioni e ognuna ha una percentuale di successo del 99,99%. Qual è la possibilità di stampare correttamente una parte?

(.999)(100000)=0.000045(.999)(100000)=0.000045

Siamo praticamente garantiti per avere qualche tipo di difetto. Con una percentuale di successo dell'operazione del 99,99%. Supponendo che tu voglia una probabilità di successo del 95 percento, ogni singola operazione deve essere affidabile al 99,99995 percento, il che è semplicemente assurdo. A differenza dei processi sottrattivi, i difetti di lavorazione durante il posizionamento del materiale hanno un alto rischio di influire direttamente sulle prestazioni meccaniche, quindi quando si tenta di regolare questi numeri di affidabilità per considerare solo le operazioni "importanti" sembrano ancora estremamente poco lusinghieri.

La mia analisi qui è eccessivamente semplificata e un po' conservativa, ma il comportamento di base su cui commenta è una parte fondamentale della stampa 3D. A causa delle scelte progettuali che lo rendono flessibile e conveniente per la produzione di oggetti, è incredibilmente inaffidabile.

Il modo più sicuro per utilizzare una stampante 3D è essere in grado di identificare parti che non sono sensibili ai difetti o riprogettare una parte per ridurre la probabilità di produrre un difetto. Ma... si tratta di un'attività di progettazione e ingegneria altamente qualificata che la maggior parte degli utenti finali di una stampante 3D non è esattamente interessata a svolgere. L'idea qui è che una stampante 3D dovrebbe essere più semplice.

Per non parlare del fatto che la maggior parte delle stampanti beneficia fortemente di una costante manutenzione e messa a punto, anche nella fascia alta. Ho riparato abbastanza Ultimakers (stampanti da $3000-$ 10000) per sapere che non è solo una funzione del fatto che le stampanti di consumo sono economiche. Le esigenze poste a queste macchine rendono solo difficile l'affidabilità

Quando vedi un elenco di funzionalità di alto livello è tutto molto eccitante, ma ci sono molte complicazioni complicate che uccidono la maggior parte di quell'eccitazione. Quindi, in definitiva, le stampanti 3D sono un po' una soluzione alla ricerca di un problema.

E, beh, sono stati per decenni più lunghi di quanto la maggior parte delle persone creda.