В прошлом году мир столкнулся с тяжелейшим мировым кризисом, аналогов которого не было в новейшей истории, но и мир, в который пришел этот кризис радикально изменился за последние 10 лет, нет смысла перечислять все изменения, которые произошли в цифровизации за это время, но одной из новых технологий стала 3D печать. Да, эта технология не стала такой прорывной, как например облачные сервисы, смартфоны, соцсети и многое другое, но тем не менее она стабильно развивается и вносит свой вклад в трансформацию возможно самой консервативной технологической цепочки, промышленном производстве товаров. Все это конечно очень интересно, но какое это имеет отношение к борьбе с коронавирусом.
Все началось на севере Италии в марте 2020 года, когда больницы испытали одномоментный шок от увеличения больных, которым требовалось подключения к аппаратам ИВЛ. Проблема заключалась даже не в нехватке самих аппаратов ИВЛ, а в том, что в каждом аппарате установлен кислородный клапан, с помощью которого больных подключают к системам искусственной вентиляции легких. Клапаны рассчитаны на использование только в течение восьми часов, после чего их надо менять. От наличия этой маленькой пластиковой трубки реально стали зависеть жизни людей. Через СМИ врачи обратились за помощью, но помощь пришла откуда не ждали, местный стартап, занимающийся дизайном – компания Isinnova прислала в больницу двух своих инженеров, которые взяли клапан и через 3 часа приехали назад с таким же напечатанным на настольном 3D принтере, тут же проведя испытания на пациенте было установлено, что клапан работает хорошо и врачи попросили привезти хотя бы 100 таких же, а речь шла только об одной больнице.
Это стало началом движению мейкеры против COVID -19, главной целью которого стало спасение жизней людей в период пандемии, посредством изготовления средств индивидуальной защиты и другой продукции для нуждающихся. Мейкеры и компании, занимающиеся печатью на 3Д принтере по всему миру, включились в борьбу за здоровье и жизнь людей. Самой большой проблемой был дефицит масок и других средств индивидуальной защиты, при том что обычные медицинские маски являются слабой защитой и тогда мейкеры предложили несколько вариантов защитного экрана. Чешский производитель 3D-принтеров Prusa Printers в течении 3-х дней перебрав десятки вариантов дизайна, разработал и согласовал с министерством здравоохранения Чехии 3D модель защитного экрана, держатель которого печатается на 3D принтере, а защитная поверхность вырезается из прозрачного пластикового листа ПЭТ.
Мейкерское средство защиты отлично зарекомендовало себя в «боевых» условиях инфекционных отделений. Во-первых, маска не позволяет случайно прикоснуться к лицу во время работы, во-вторых, защищает глаза, нос и рот от попадания вирусного аэрозоля. Важной характеристикой изделия является возможность ее многократного использования после дезинфекции, что в ситуации дефицита защитных средств особенно важно.
К начавшемуся, как движение энтузиастов явлению, быстро стали присоединяться крупные компании, в частности компания HP Inc . создала специальную страничку на своем веб-сайте, на которой выложила 3D-модели различных предметов, которые можно напечатать и которые могут помочь врачам или обычным людям защитить себя.
На сайте представлены 3D-модели для печати защитных щитков различного дизайна, многоразовые пластиковые маски, где в качестве защитного средства выступает обычный ватный диск или салфетка, накладки на запястья, адаптеры для открывания дверных ручек без касания ладонью, держатели медицинских масок, которые снижают нагрузку на уши и другие модели, их можно напечатать, как на профессиональных, так и на настольных принтерах.
Похожими страницами обзавелись и другие гиганты индустрии, например компания 3DSystems , которая кроме всего перечисленного смогла наладить производство специальных назальных палочек для взятия анализа на коронавирус нехватка которых остро ощущалась в США, особенно в первые недели эпидемии. Для печати этих модели были использованы производительные 3Д принтеры, печатающие биосовместимыми материалами.
Другим важнейшим способом помочь людям стала переделка масок для снорклинга в аналог аппарата ИВЛ. Их стали использовать, как альтернативу ИВЛ в тех случаях, когда еще не было необходимости в интубирование. Для этого нужно было напечатать переходник позволяющей подключить маску к медицинскому оборудованию.
Желтенькая трубка, которую вы видите на фото и является тем самым 3D печатным адаптером, который также был быстро сконструирован итальянскими инженерами и таким образом это позволило применять это решение при необходимости.
В конце хотелось бы вернуться к названию этой статьи, где упоминается термин гибкое производство, что же это такое. Буквально в прошлом году, один из лидеров в производстве настольных 3D-принтеров компания Raise3D предложила этот термин, продвигая концепцию так называемых “ферм 3D печати”, которые по замыслу авторов могут быстро переключаться от производства одних продуктов к совершенно к другим. В 2019 году в России был реализован первый проект такой “фермы”, которая была развернута в компании 2050 AT , созданная с целью внедрения аддитивных и гибридных технологий в машиностроительных и сервисных подразделениях ТМХ – крупнейшего производителя железнодорожного и городского рельсового транспорта в России и СНГ. Подробнее об этом проекте можно прочитать по ссылке.
Эта ферма была развернута для печати зап.частей для старых железнодорожных вагонов и ремонта локомотивов, но сейчас 2050 AT , как и многие другие компании приступила к печати на 3D-принтерах базовых комплектующих медицинского оборудования для поддержки потребностей российского рынка в условиях распространения коронавирусной инфекции COVID-19.
Говоря о гибком производстве, можно выделить 3 важнейших фактора в этой концепции:
1) Скорость развертывания производства новой модели, которая реально может занимать часы, а не месяцы, как это происходит в классическом производственном процессе, где нужно как минимум создать пресс-форму, чтобы начать что-то производить.
2) Низкая себестоимость материалов, которая позволяет создавать изделия низкой стоимости, но высокой ценности, например в случае с клапанами для ИВЛ себестоимость одного изделия была 1 евро.
3) Мобильность, а именно возможность развернуть «ферму» буквально за день в любом более не менее подходящем месте, а также возможность моментально передавать саму технологию производства в любую точку мира за минуты.
На фото внизу можно увидеть «ферму» на базе оборудования Stratasys , которая была развернута в Италии буквально с колес, принтеры даже не стали снимать с паллет, а сразу запустили в работу для скорейшего начала печати защитных щитков, ежедневная потребность в которых только в США составляет 40 тысяч штук в день.
Находясь на самой начальной стадии развития концепция гибкого производства прекрасно проявила себя в этих экстремальных условиях и возможно уже по окончании текущего кризиса мы увидим гораздо больший интерес к 3D-печати не как к технологии для создания прототипов или макетов, как в большинстве случаев она используется сейчас, но как альтернативную технологию мелкосерийного производства различных предметов и элементов оборудования.
Александр Корнвейц
Генеральный директор компании Цветной мир, эксперт рынка 3D-печати