Нави Раджу - Бережливые инновации. Технологии умных затрат

Материалы, используемые для промышленного изготовления любой продукции – будь то мобильные телефоны или автомобили, – важнейший фактор, определяющий издержки и экологичность производства и, беря шире, продукции на протяжении всего ее жизненного цикла. Например, экономичность и экологичность автомобиля определяются расходом топлива, расход топлива – массой автомобиля, а масса – материалами, из которых он произведен. В результате автомобилестроители все больше используют «легковесные», но при этом и более прочные современные кузовные материалы. В частности, немецкий автомобилестроительный концерн BMW отдал предпочтение алюминию и углепластику, заменив ими традиционные стальные элементы конструкции в новом гибридном автомобиле с электроприводом BMW i8. Использование алюминия в качестве основного материала элементов трансмиссии и шасси позволило снизить массу машины на 30 % по сравнению с традиционной стальной, а кузов и салон практически полностью изготавливаются из композитного углепластика. Приборная панель монтируется в облегченную магниевую раму. В результате BMW i8 весит всего 1490 кг, то есть в пределах стандартного спорт-купе, несмотря на массивную аккумуляторную батарею. Автомобиль характеризуется пониженными уровнями загрязнения воздуха и расхода топлива при улучшенных характеристиках и удобстве для водителя.

Композитные материалы из углеродных волокон и эпоксидной смолы весят вдвое меньше стали, не уступая ей в прочности. Они находят все более широкое применение не только в автомобильной, но и в авиакосмической промышленности, тем более что позволяют отливать цельные крупногабаритные элементы конструкции без клепочных или сварных швов, что делает производимые из них корпуса предельно прочными и надежными.

ЗО-печать явилась крупным прорывом в технологиях промышленного производства. В сочетании со средствами компьютерного проектирования и другими цифровыми инструментами ЗО-принтеры резко снижают себестоимость продукции и одновременно повышают возможности массового производства изделий по индивидуальным заказам.

Используемая в ЗD-печати технология послойного синтеза заключается в добавлении к изделию материалов до готовности. По эффективности использования ресурсов это полная противоположность традиционно использовавшимся в XIX–XX веках субтрактивным («вычитающим») производственным технологиям, в частности механообработке, когда из большей по размерам заготовки, например металлической болванки, вытачивалась, выковывалась или вырезалась деталь нужной формы и меньшего веса и размера. Субтрактивные технологии по определению сопряжены с более высокими энергозатратами, чем аддитивные [52] Бет Комсток (англ. Elizabeth «Beth» Comstock, p . 1960) – подробнее см. главу 7. – Примеч. ред. , и непродуктивным расходованием 50 % и более материалов, идущих в отходы производства. По контрасту, поскольку на одном и том же ЗD-принтере можно печатать самые разнообразные детали и изделия, послойный синтез позволяет организовывать массовое производство продукции под заказ на порядок дешевле, чем при традиционной, субтрактивной обработке материалов. Кроме того, при использовании технологии ЗО-печати заработная плата рабочих перестает серьезно сказываться на себестоимости продукции, а это, в свою очередь, потенциально приводит к пересмотру компаниями базовых экономических моделей организации производства.

Есть у ЗD-принтеров и другие завидные свойства и возможности. С каждым годом ширится спектр используемых материалов, допускающих послойное выращивание предмета: уже сегодня возможна трехмерная печать продуктов из самых разнообразных материалов, включая различные пластмассы и нержавеющую сталь, керамику и стекло. Современные принтеры способны даже печатать сложные механические изделия с подвижными деталями, не требующие последующей сборки. Методом ЗО-печати можно сегодня изготавливать очень многое – от мелочей типа бижутерии и конфет до технически сложных и крупногабаритных продуктов, включая ортопедические и зубные протезы, концепт-кары, строительные конструкции и персональные электронные устройства. При этом множество инициатив по созданию программных продуктов с открытыми исходными кодами и краудфандинговых проектов было направлено на резкое снижение стоимости ЗD-принтеров и открытие простым людям массового доступа к возможностям самостоятельного или под заказ изготовления продуктов методом трехмерной печати. К примеру, именно с целью сделать 3D-печать «доступной миллионам» в мае 2014 года Autodesk, компания – разработчик компьютерных средств проектирования, запустила общедоступную программную платформу Spark, призванную максимально упростить ЗО-моделирование и печать. И в том же месяце стартап M3D собрал через краудфандинговый сервис Kickstarter ни много ни мало 3,4 млн долларов на проект предельно простого в использовании базового ЗО-принтера по цене 300 долларов за штуку. Особо впечатляет производство на ЗО-принтерах деталей для реактивных истребителей. В декабре 2013 года британская транснациональная военно-промышленная компания ВАЕ Systems успешно завершила испытания новой модификации истребителя-бомбардировщика Tornado GR4 с рядом ЗО-печатных металлических компонентов в конструкции и теперь налаживает производство таких запчастей для авиационных соединений, где Tornado GR4 состоят на вооружении. Инженеры ВАЕ Systems полагают, что некоторые детали будут стоить не дороже 100 британских фунтов (около 160 долларов). В масштабах Королевских ВВС Великобритании экономический эффект от внедрения технологии производства запчастей методом ЗО-печати, согласно расчетам, составит в ближайшие четыре года 1,2 млн фунтов (около 1,9 млн долларов). Майк Мюррей, главный конструктор интегрированного фюзеляжа GR4, отмечает: