5 способов, которыми 3D-печать может принести пользу отрасли потребительских товаров (обновление 2021 г.)

Плюс примеры технологий в действии.
Знаете ли вы, что 76 процентов компаний, производящих товары народного потребления уже используете 3D-печать?

Компании, занимающиеся производством потребительских товаров, делают ставку на 3D-печать, чтобы предоставлять более ориентированные на клиента услуги и продукты с минимальными затратами.

Поскольку 3D-печать все чаще используется потребительскими брендами, мы углубляемся в преимущества этой технологии и исследуем, как сегодня в шести сегментах потребительских товаров 3D-печать используется.

5 преимуществ 3D-печати для компаний, производящих товары народного потребления

1. Ускоренные циклы разработки

3D-печать позволяет изготавливать прототипы намного быстрее, чем при использовании традиционных технологий производства, таких как ЧПУ.

В одном из примеров 3D-печать помогла компании Toly, производящей потребительскую упаковку, сократить время разработки с месяцев до дней. С ЧПУ, которое компания использовала для прототипов до 3D-печати, время от дизайна до прототипа могло занимать до 3 недель. Затем представьте, сколько времени потребуется, если компания захочет сделать три или более итераций.

3D-печать ускоряет процесс оценки концепций дизайна и внесения любых изменений, позволяя Toly создавать прототипы в одночасье и тестировать на следующий день.

Одной из технологий, используемых потребительскими брендами на этапе проверки дизайна, является трехмерная печать из нескольких материалов. Эта технология позволяет им создавать прототипы с различными текстурами и цветами, воспроизводя внешний вид конечного продукта.

2. Большая гибкость дизайна

3D-печать позволяет компаниям достичь максимальной свободы проектирования при создании сложных геометрических фигур, которые невозможно изготовить с помощью обычных процессов.

Возможность создавать сложные элементы уже привела к появлению инновационных продуктов, таких как подошвы обуви со встроенной решетчатой ​​структурой или детали велосипеда, оптимизированные по прочности и долговечности.

3. Настройка

От индивидуальных наушников до индивидуальной обуви - термин у всех на слуху.

Однако, несмотря на ажиотаж, индивидуализация остается одним из основных преимуществ 3D-печати для потребительских товаров.

3D-печать открывает новые настраиваемые возможности, поскольку не требует дорогостоящих изменений инструментов в зависимости от индивидуальных спецификаций.

При 3D-печати данные о конструкции передаются на 3D-принтер без использования каких-либо инструментов, поэтому единственный инструмент, который использует производитель, - это сама машина.

Это также означает, что сложность настройки не требует дополнительных затрат. 3D-принтеру требуется не больше времени, энергии или материала для изготовления сложной формы, чем для изготовления простой, а отсутствие инструментов означает, что для печати разнообразных дизайнов не требуется дополнительных производственных затрат.

4. Производство инструментов

Производство инструментов и форм для литья под давлением также может выиграть от 3D-печати. Тридцать девять процентов компаний по производству потребительских товаров, опрошенных EY, видят ценность улучшения традиционного производства с помощью инструментов для 3D-печати.

Например, Unilever использует 3D-печать для инструментов для литья под давлением, производя прототипы деталей из готового материала для функциональных и потребительских испытаний. Использование этой технологии для изготовления пресс-форм помогает компании сократить время изготовления прототипов на 40 процентов.

Другой пример:Estée Lauder Companies (ELC) использует новейшие технологии 3D-печати для модернизации производства на своем производственном предприятии в Уитмане в Великобритании, где производятся многие из ее престижных брендов по уходу за кожей и ароматы Jo Malone London.

Например, при производстве флаконов для ароматов Jo Malone London объемом 30 мл новые шаблоны, напечатанные на 3D-принтере, используются в качестве инструмента обеспечения качества для выравнивания этикеток на флаконах, что позволяет сэкономить время и деньги.

Благодаря использованию этой технологии компания также может проектировать и испытывать новые детали машин за часы, а не за недели или месяцы, и всего за несколько долларов за деталь, а не за тысячи долларов.

5. Устойчивое развитие

Процесс 3D-печати работает аддитивно, добавляя слои материала для изготовления детали - в отличие от традиционного субтрактивного производства. Благодаря этому процессу 3D-печать может значительно сократить отходы материалов, тем самым делая производственный процесс более экологичным.

>> Подробнее о Экологичность в 3D-печати

Nike продемонстрировала возможности сокращения отходов:используя 3D-печать в своей обуви FlyKnit, компания смогла сократить количество отходов до 60% по сравнению с традиционными методами кройки и шитья.

Как сегменты потребительских товаров используют 3D-печать в 2020 году

Обувь

Возможности 3D-печати в обувной промышленности огромны:этот сегмент может стать крупнейшим сегментом потребительских товаров с 3D-печатью в течение следующего десятилетия.

Крупные обувные бренды уже изучают возможности 3D-печати для обуви, движимые желанием создать новые впечатления для своих клиентов.

Реальность сегодняшнего потребительского ландшафта такова, что потребители хотят персонализированного опыта.

В ответ многие обувные компании позволяют клиентам заказывать обувь с ограниченным количеством настроек, например, предлагая ограниченный выбор цветов.

С другой стороны, 3D-печать позволяет компаниям выходить на новый уровень индивидуализации благодаря способности создавать обувь, специально адаптированную к потребителю.

Одним из примеров такого подхода на практике являются вставки для обуви доктора Шолля, напечатанные на 3D-принтере.

Благодаря партнерству с технологической компанией Wiivv, доктор Шоллс предлагает приложение для настройки, которое позволяет точно сканировать ноги клиента. Чтобы сканирование прошло успешно, покупатели должны сделать несколько снимков своих ног под разными углами.

Затем технология сканирования в приложении создаст индивидуальные стельки на основе 400 точек сопоставления с каждой стопы. Благодаря этому процессу, который занимает менее 5 минут, можно разработать вставки, которые подойдут индивидуально для каждого клиента.

После создания 3D-дизайна персонализированные стельки печатаются на 3D-принтере и доставляются заказчику в течение 14 дней за 99 долларов. Кроме того, потребители могут использовать приложение для добавления различных дизайнов, которые соответствуют их личным предпочтениям, к стельке, напечатанной на 3D-принтере.

Помимо персонализированных стелек, такие компании, как Adidas, Nike, New Balance, изучают возможности использования 3D-печати в производстве промежуточной подошвы и верха обуви.

Несмотря на прогресс, доходы от 3D-печати обуви составляют менее 1% от доходов мирового рынка обуви.

Это означает, что использование 3D-печати в обуви остается ограниченным, в основном потому, что в настоящее время технологии не хватает масштабируемости для удовлетворения интенсивных и высокопроизводительных потребностей обувной промышленности.

Тем не менее, тенденции в цифровом производстве и спрос на персонализированный опыт будут и дальше подталкивать бренды обуви к дальнейшему изучению возможностей 3D-печати и поиску способов масштабного применения этой технологии.

Украшения и аксессуары

По данным SmarTech Analysis, к 2028 году стоимость драгоценных металлов для AM в мире достигнет 1,8 миллиарда долларов. Имея это в виду, украшения, аксессуары и декоративные предметы вполне могут быть одними из самых успешных применений 3D-печати в индустрии потребительских товаров.

В этих сегментах 3D-печать может использоваться как для прямого, так и для косвенного производства. Непрямое производство включает использование 3D-печати для создания восковой формы, которая затем используется для литья воска. Этот процесс экономит время, энергию и увеличивает расходы, связанные с ручной резьбой моделей.

Например, канадская ювелирная компания Vowsmith, специализирующаяся на изготовлении колец по индивидуальному заказу, смогла сократить время производства и доставки на 50% за счет интеграции 3D-принтеров для изготовления восковых форм. С помощью одного отпечатка компания может изготовить от 35 до 40 персонализированных выкроек колец, готовых к отливке.

Также возможна прямая 3D-печать драгоценными металлами, хотя количество систем 3D-печати, способных обрабатывать драгоценные металлы, остается ограниченным.

Австрийская ювелирная компания BOLTENSTERN использовала прямую 3D-печать для производства ювелирных изделий, таких как браслеты, серьги, ожерелья и запонки.

В сотрудничестве с COOKSONGOLD, поставщиком порошков драгоценных металлов, BOLTENSTERN использовала технологию AM на основе металлического порошка для создания своей коллекции украшений «Embrace». По словам производителя ювелирных изделий, это первая коммерческая коллекция на рынке, которая напрямую напечатана на 3D-принтере из золота и платины.

Очки

3D-печать дает дизайнерам очков больше свободы в создании новых образов. Дизайнеры могут экспериментировать с новыми формами и текстурами, что было бы сложно и во многих случаях экономически нецелесообразно при использовании традиционных методов.

В то же время эта технология позволяет брендам очков предлагать своим клиентам больше возможностей, когда дело доходит до дизайна оправы очков. Варианты могут включать в себя разные формы, цвета и фактуры.

Hoet Design Studio, бельгийский производитель высококачественных очков, является одной из компаний, которая разработала коллекцию очков с помощью 3D-печати.

Коллекция Hoet Couture включает пять моделей, изготовленных с использованием технологии лазерного плавления. Передняя часть стеклянной рамы сделана из титана с геометрической структурой, напоминающей сетку, которую невозможно было создать с помощью какой-либо другой техники, кроме 3D-печати.

Хотя многие компании являются первопроходцами в области 3D-печати очков, эта технология еще не готова для массового производства и в основном используется для производства небольших партий продукции. Но даже с небольшими партиями бренды очков могут выделиться и исследовать новые, в значительной степени неиспользованные возможности, такие как индивидуализированные 3D-печатные оправы для очков.

Производство велосипедов

3D-печать предлагает ряд уникальных преимуществ для производства велосипедов, поэтому несколько специализированных производителей велосипедов уже интегрируют компоненты, напечатанные на 3D-принтере, в свои продукты.

В то время как некоторые компании используют 3D-печать, чтобы снизить стоимость традиционно дорогих велосипедов из углеродного волокна и титана, другие экспериментируют с новыми формами, чтобы улучшить характеристики велосипедов.

Например, британская компания по производству велосипедов Empire Cycles объединилась с производителем 3D-принтеров Renishaw для создания топологически оптимизированной титановой рамы велосипеда. Компания Renishaw разработала новую конструкцию рамы, которая на 33% легче оригинальной.

Легкий велосипед дает велосипедисту ряд преимуществ. Во-первых, это позволяет велосипедистам развивать более высокие скорости и легче кататься в гору. Во-вторых, более легкий велосипед лучше реагирует на движения гонщика⁠, что дает ключевые преимущества конкурентоспособным велосипедистам.

И хотя мы еще далеки от того, чтобы увидеть 3D-печать для массового производства в велосипедной индустрии, ясно, что все больше брендов в конечном итоге воспользуются ее популярностью, чтобы повысить свою прибыль и улучшить качество обслуживания клиентов.

Красота и косметика

3D-печать также находит свое применение в индустрии красоты. Французская модная компания Chanel - одна из компаний, демонстрирующих потенциал 3D-печати, выпустив в 2018 году первую в мире кисть для туши, напечатанную на 3D-принтере.

Кисть для туши Révolution Volume была создана с использованием SLS, технологии, в которой лазерный луч используется для сплавления слоев полиамидной пудры.

Благодаря 3D-печати дизайн кисти был оптимизирован - например, грубая зернистая текстура улучшает адгезию туши к ресницам.

Хотя 3D-печать может быть новым явлением для косметической промышленности, такие пионеры, как Chanel, демонстрируют, как эта технология может изменить способ производства косметической продукции.

Бытовая электроника

В то время как 3D-печатная электроника все еще находится в зачаточном состоянии, специальные электронные корпуса, футляры для USB-накопителей и клавиатуры уже стали реальностью. 3D-печать может использоваться для создания электронных корпусов с индивидуальным подходом, сложных форм и различных цветов, графики и размеров.

Голландская компания Moogue уже добилась успеха в этой области. Moogue предлагает онлайн-конфигуратор, позволяющий клиентам настраивать напечатанные на 3D-принтере чехлы для телефонов, выбирая среди широкого диапазона цветов, изображений и узоров.

Проблемы 3D-печати для индустрии потребительских товаров

Хотя производители потребительских товаров все больше осознают преимущества 3D-печати, во внедрении этой технологии все еще возникают проблемы.

По общему признанию, темпы внедрения 3D-печати в индустрии потребительских товаров все еще относительно низки, особенно по сравнению с такими передовыми отраслями, как аэрокосмическая и медицинская.

Для большинства компаний, производящих товары народного потребления, внедрение производственной линии для 3D-печати экономически нецелесообразно, по крайней мере, на данный момент. Во-первых, объемы производства 3D-печати в настоящее время не могут конкурировать с объемами, достигнутыми при традиционном производстве.

Однако с такими технологиями, как Digital Light Synthesis от Carbon, струйная обработка металлического связующего и HP Multi Jet Fusion, расширяющие границы производственных скоростей и объемов, коммерчески масштабируемая производственная система вполне может оказаться в пределах возможного.

Создание конкурентного преимущества с помощью 3D-печати

По мере того, как 3D-печать становится все более масштабируемой, в этом десятилетии все больше компаний, производящих потребительские товары, будут пилотировать 3D-печать. Это поможет определить приложения и продукты, которые могут получить наибольшую выгоду от технологии, что позволит компаниям внедрить ее в свои производственные рабочие процессы.

Однако успешное внедрение 3D-печати в производство также потребует от компаний, производящих товары народного потребления, интегрировать решения, такие как программное обеспечение MES, которые помогают управлять рабочим процессом от начала до конца.

Цифровые процессы, такие как 3D-печать, потребуют цифровых инструментов, которые позволят вам обрабатывать больше заказов и обеспечивать прозрачность операций, даже если они разбросаны по нескольким сайтам.

В целом, 3D-печать станет одной из ключевых технологий, формирующих новые тенденции в секторе потребительских товаров, от новаторского дизайна до массовой настройки. Пришло время компаниям действовать, если они хотят возглавить эти тенденции и повысить свое конкурентное преимущество.