3D-печать шагает в массы

Аддитивные технологии переживают бум: мы видим взрывной рост числа компаний, работающих с 3D-печатью, причем по совершенно оригинальным бизнес-моделям. За три года, прошедшие с выхода моей статьи «3D-революция», («Harvard Business Review — Россия», май 2015 г.), расширение спектра материалов и рост экосистемы поставщиков помогли экономно производить широчайший ассортимент товаров: от подошв кроссовок до лопаток турбин — зачастую в гораздо больших объемах, чем прежде. Аддитивные технологии идеально подходят для изготовления продуктов по индивидуальным меркам, позволяя быстро реагировать на спрос.

3D-печать становится полноценным оружием конкурентной борьбы. Им можно воспользоваться, чтобы удержать или перехватить лидерство на рынке, либо чтобы шагнуть на другие рынки, поскольку технология позволяет выпускать продукты разных отраслей. Сейчас важно осознать диапазон изменений и возможностей, которые появятся уже скоро. В этой статье я предлагаю варианты стратегий для новой игры.

Недавние успехи

Для начала посмотрим на технические изобретения, обусловившие прорыв в аддитивном производстве. Новые принтеры работают гораздо быстрее и экономичнее, а напечатанные изделия требуют меньше доводки благодаря нескольким важным достижениям.

Высокоточные и высокоскоростные печатающие головки. Материал, преимущественно пластик, наносится в 12—25 раз быстрее, чем три года назад. Поэтому в изготовлении многих, если не большинства пластиковых изделий, печать такими головками конкуририрует с технологией литья под давлением.

Скоростное нанесение порошка. Новые системы порошкового распыления используют связующие и клеящие вещества и могут печатать сложные детали для металлических и пластиковых изделий в 80—100 раз быстрее, чем лазерные 3D-принтеры. В среднем они стоят $4, а не $40, как прежде, и на их изготовление уходят минуты, а не часы.

Непрерывное изготовление в жидкой среде (CLIP). Пластиковые изделия не печатают слой за слоем, а постепенно «вытягивают» из емкости с каучуком. И хотя CLIP медленнее и дороже послойной 3D-печати, для массового производства он вполне экономичен, потому что облегчает финишную обработку, поддерживает высокую сложность деталей и широкий ассортимент материалов.

Встраиваемые электронные компоненты. Новые принтеры печатают электронные схемы, антенны и датчики прямо на стенках изделий. Сборки требуется меньше, пространство расходуется экономнее, интеграция электронных систем улучшается — все это снижает объем производственных отходов и повышает качество. Принтеры работают все точнее и поэтому могут производить, например, дисплеи из органических светодиодов (OLED). Эффект от этих технологий усиливает появление новых материалов.

Сейчас принтеры работают с высокотехнологичными сплавами для деталей реактивных двигателей, работающих в жестких условиях и с композитами — например, с высокопрочным пластиком, армированным стекловолокном, углеродистым волокном или углеродными нанотрубками. Теперь не обязательно покупать материалы у производителей принтеров — их дистрибуция налажена.

Сейчас нетрудно найти компанию, выполняющую 3D-печать под заказ, консультантов, поставщиков ПО и сканеров для проверки качества, не говоря уже о продавцах принтеров и материалов. В экосистеме собрались игроки разного масштаба: от стартапов до гигантов вроде Siemens, Dassault Systèmes и DowDuPont. Отрасль развивается по принципу благотворного цикла: рост экосистемы способствует расширению круга применения и сокращению расходов на 3D-печать, что привлекает новых производителей. Вокруг них собирается все больше поставщиков и смежников, и экосистема расширяется.

Те, кто поверил в 3D-печать, не обманулись. Технология обеспечит выпуск сотен тысяч изделий в год. С помощью ПО заводы быстро и с минимумом затрат регулируют объем и ассортимент товара и выпускают новые модели, не останавливая работу: не надо расширять, переоборудовать или модифицировать дорогие сборочные линии, как на традиционном производстве. 3D-печать позволяет выпускать сложные изделия, с которыми не справляются традиционные субтрактивные (обработка на станках с ЧПУ) или формативные (литье под давлением) методы. И наконец, печать требует гораздо меньших капиталовложений по сравнению с обычным массовым производством: при цене $1 млн принтер заменяет станок ценой $20 млн, и значит, можно открыть сразу несколько производств вблизи потребителей.

Это объясняет, почему все больше солидных компаний с диверсифицированным бизнесом, от BMW и Boeing до японского конгломерата Sumitomo, ­массово закупают 3D-принтеры, а то и предприятия, которые их производят. На рынок активно вторглась General Electric, планирующая не только использовать, но и продавать 3D-принтеры: она уже купила троих производителей принтеров и разработала ПО для коммуникации с аппаратами.

Как и с любой новой технологией, по мере освоения 3D-печати круг ее применения может измениться до неузнаваемости. Неудачи и отклонения неизбежны, но широта инвестиций и многообразие бизнес-моделей, входящих в оборот, свидетельствуют о том, что обратить внимание на 3D-печать стоит всем промышленникам.

Новые бизнес-модели

С чего начать массовому производителю? Главное — выбрать бизнес-модель. Сейчас мы можем выделить шесть. Три основаны на том, что по сравнению с традиционным аддитивное производство позволяет выпускать более разнообразную продукцию. Еще две по максимуму используют преимущества 3D-печати в изготовлении сложных изделий. Шестая делает ставку на эффективность технологии. Они работают как на рынке B2B, так и на рынке B2C. Не все применяются одинаково активно, но вместе они показывают диапазон возможностей, предлагаемых 3D-печатью.

1. Индивидуализация

Эта модель возводит в абсолют принцип разнообразия. Производитель изготавливает в одном экземпляре продукт, идеально подходящий конкретному покупателю, — для этого нужно лишь загрузить его пользовательский файл в 3D-принтер. Изделие обходится дешевле, чем произведенное традиционными способами, и при этом точнее отвечает требованиям каждого клиента.

Такая модель реализуема на любом крупном рынке, где потребителей не устраивает стандартный продукт и где нет проблем с получением необходимой информации о клиенте. Многочисленные примеры включают слуховые аппараты, брекеты, протезы, солнцезащитные очки, аксессуары для автомобилей и мотоциклов и украшения для новогодних елок.

При изготовлении слухового аппарата отсканированный слепок ушного канала пациента автоматически конвертируется в файл для 3D-печати, по которому принтер начинает печатать ушной вкладыш. Электронные компоненты все еще добавляются отдельно, однако это вскоре может измениться: уже сейчас их печатают сразу на вкладыше.

Эта модель быстро изменит целую отрасль. На рынке слуховых аппаратов за полтора года революция привела к банкротству ряда производителей.

Залог конкурентоспособности — сокращение стоимости сбора сведений о каждом клиенте. Производителям слуховых аппаратов поначалу были нужны сканеры, которыми легко могли бы пользоваться врачи-аудиологи. Их пациенты были готовы пойти на прием, чтобы врач «снял мерку» с ушного канала. Покупатели ортезов и ортопедических стелек, напротив, не хотели платить большие деньги, только чтобы ортопед сделал сканы. Из-за этого инноватор SOLS Systems не сумела добиться успеха в одиночку — в 2017 году ее купил обувщик Aetrex Worldwide. Однако с появлением мобильных приложений, позволяющих пользователям самостоятельно снимать мерки со стопы, проблема сканов уходит в прошлое. HP Inc. разработала 3D-сканер FitStation, который можно размещать в магазинах.