Особливості меблевого виробництва засобами 3D друку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особливості меблевого виробництва засобами 3D друку

кандидат архітектури, доцент

Фабіянська Анастасія Олегівна,

Національний авіаційний університет,

Анотація

Розглянуто специфіку процесу 3D друку. Виявлено сфери застосування даної технології та різні методи 3D друку: метод пошарового наплавлення матеріалу, 3D в'язання тощо. Проаналізовано спроби дизайнерів використовувати дану технологію у виробництві меблів, використовуючи різні матеріали. Розкрито причини використання 3D друку в якості інструменту у процесі створення предметів інтер 'єру та показано наглядні приклади позитивного впливу впровадження технології у виробництво меблів: пришвидшення процесу, зменшення витрат, можливість виконання проектів різної складності. Досліджено технологію та етапи виробництва різного виду меблів. Розглянуто проблеми, які виникають під час даного процесу та причини їх виникнення. Виявлено особливості створення меблів різного виду засобами 3D друку.

Ключові слова:3D, друк, принтер, меблі, виробництво, технологія, матеріал, обладнання, метод, дизайн, прототип, інновація, розробка, проект, моделювання. 3d друк інтер'єр виробництво

Аннотация

Гнатюк Л.Р., ФабіянськаA.O. Особенности мебельного производства средствами 3D печати. Рассмотрена специфика процесса 3D печати. Выявлено сферы применения данной технологии и различные методы 3D печати метод послойного наплавки материала, 3D вязание и тому подобное. Проанализированы попытки дизайнеров использовать данную технологию в производстве мебели, используя различные материалы. Раскрыты причины использования 3D печати в качестве инструмента в процессе создания предметов интерьера и показано наглядные примеры положительного влияния внедрения технологии в производство мебели: ускорение процесса, уменьшения затрат, возможность выполнения проектов различной сложности. Исследовано технологию и этапы производства различного вида мебели. Рассмотрены проблемы, возникающие при выполнении данного процесса и причины их возникновения. Выявлены особенности создания мебели различного вида средствами 3D печати.

Ключевые слова: 3D, печать, принтер, мебель, производство, технология, материал, оборудование, метод, дизайн, прототип, инновация, разработка, проект, моделирование.

Abstract

Keywords: 3D, print, printer, furniture, production, technology, material, equipment, method, design, prototype, innovation, development, project, modeling.

Постановка проблеми

Меблеве виробництво - складний та затратний процес, який потребує значних вкладень та часу, що не завжди є виправданим. Спроби використання 3D друку в меблевому виробництві відбувались ще у 90-х роках XX ст., від початку появи даної технології, але реалізація була неможливою через обмежені можливості використання матеріалів та обладнання.

На даний момент 3D друк активно розвивається, з'являються нові методи його застосування. Створюються 3D принтери, що мають простіший функціонал, можуть працювати із різними матеріалами та виконувати роботу досить швидко. У звязку з цим важливим є дослідити особливості меблевого виробництва засобами 3D друку.

Аналіз останніх досліджень та публікацій

Технологію виробництва меблів розкрив у своїй праці Барташевич А.А. [1]. Актуальність використання 3D друку серед інших інноваційних направлень в проектуванні інтер'єру і меблів вказана в праці Кузнецової І.О. [3] Принципи та особливості 3D друку описано в праці Е. Кенесса, К. Фонда, М. Зеннаро [2]. Новини у сфері 3D технологій висвітлюються в Інтернет ресурсах, наприклад [4]. Особливості сучасного виробництва меблів освітлено в роботі Гуралюк А.Г. та ін. [5].

На сьогодні фактично відсутні роботи, що вивчають переваги та особливості використання 3D друку у сфері виробництва меблів.

Мета. Виявити особливості виробництва меблів засобами 3D друку та проблеми, що виникають під час даного процесу.

Основна частина

Меблі являються основними компонентами наповнення інтер'єру. Складність створення такого роду об'єктів важко переоцінити, адже вони мають відповідати певним нормам, що роблять їх придатними до експлуатації. Слід розуміти, що це предмети, які знаходяться в постійному використанні людьми різної вікової категорії. Через те, що вони є найуживанішими елементами побуту, мають бути екологічними, міцними та функціональними, а це диктує наступну умову - використання найбільш доцільних до розробки матеріалів. Від правильності обрання може залежати як функціональність, конструктивність, так і естетичність даних виробів. Наприклад, диван для відпочинку слід виконувати із тканинних матеріалів з наповненням, а не з металу або дерева. Так само, потрібно враховувати формоутворення меблів, яке також напряму залежить від функції, конструкції і т. д. Тобто всі вище перераховані аспекти являються взаємозалежними і однаково важливими.

Виробництво меблів - складний та довготривалий процес, який має окремі етапи, що виконуються у строгому порядку. В залежності від виду об'єкту можуть змінюватись деякі кроки.

Найпершим важливим етапом є саме моделювання. Тут головна роль відводиться дизайнеру, який задумку перетворює на реальний проект. Під час цього етапу відбувається аналіз аналогів. Вирішуються головні задачі:вікова категорія використання (діти чи дорослі), призначення об'єкту, обираються матеріали, найоптимальніші способи реалізації тощо. Також виконується вся необхідна проектна документація. Важливим кроком є створення прототипів розроблювального об'єкту, яки виявляють основні недоліки виробу, дозволяють протестувати на міцність, ергономічність, а також відмітити загальну композицію.

Після успішного тестування прототипів вносяться корективи у проект і починається створення готових меблів. Найчастіше це етап підготовки матеріалів, вироблення з них необхідних елементів, їх обробка та зборка. Таким чином, в залежності від виду меблів створюється основна конструктивна частина, тобто каркас, який потім підлягає подальшому оздобленню. Наприклад, у випадку м'яких меблів окрім каркасу ще створюється елемент з наповненням, який обшивається тканиною. Пластмасові вироби найчастіше виливаються у спеціальних формах. Металеві зварюються або закріплюються фурнітурою. Отже, в залежності від виду меблів може змінюватись кількість етапів виробництва, матеріалів, а тому і варіюються витрати коштів та часу, що іноді призводить до певних проблем.

Зпоявою технології 3D друку дизайнери та конструктори не раз намагались застосовувати її у створенні об'єктів побуту, але спочатку спроби носили лише експериментальний характер. На той час впровадження такої інноваційної технології було затратним процесом та не несло практичної обумовленості. З плином часу, коли 3D друк почав активно розвиватись, з'явились доступні принтери, і спектр їх використання значно розширився. 3D технології почали використовувати в різних галузях промисловості, у медицині, автомобілебудуванні,ювелірному виробництві і т. д. Також розроблялись більш прості моделі 3D принтерів, що мали менший функціонал, але були набагато легші у експлуатації. Суть їх створення полягала у впровадженні 3D друку у побут пересічної людини. Завдяки спрощенню технології та відкритому доступу до інформації зростає зацікавлення дизайнерів відносно даного напрямку створення об'єктів дизайн}?.

Одним з найперших вирішив випробувати технологію цифровий скульптор ЯннеКітанен[6]. Він створює не лише меблі на 3D принтері. Відомою являється колекція його меблів під назвою Sedonaз досить цікавим дизайном (рис. 1).

Рис. 1. Колекція меблів Sedona, представлена на виставці DesignMiami2014, Яне Кітанен

На перший погляд здається ніби конструкція крихка та ненадійна, але насправді вона виконана з алюмінію та є досить міцною, через специфіку 3D друку.

Існує дуже багато різних методів 3D друку, але всі вони засновані на одному принципі - пошаровому додаванні матеріалу. Такий спосіб є найефективнішим, простим та швидким. Через це принтери такого виду друку є відносно дешевими та доступними. Також популярність цього методу полягає у можливості використання широкого спектру матеріалів: пластмаси, метали, різні добавки, є можливість додавати дерев'яну стружку. Найчастіше для друкувикористовують пастоподібну консистенцію із вище перерахованих матеріалів, які з часом тверднуть. Суміш у такому вигляді краще зціплюється між собою і не потребує склеювання шарів. Таким чином отримується об'єкт, схожий морфологічно на литий виріб, а це означає, що він є досить міцним.

Нові 3D принтери володіють можливістю точного відтворення моделі. Якщо, наприклад, об'єкт в задумці має велику кількість складних деталей, він може легко їх надрукувати. Наприклад, китайська компанія Winboстворила такий 3D принтер і вже випробувала його, спеціально створивши модель із великою кількістю деталей (рис. 2).

Рис. 2. Стільці надруковані на 3D принтері, компанія Winbo, Китай, 2015

Незважаючи на легкість матеріалу, і те, що для друку використано лише 3 кг пластика, виріб є досить міцним.

Ця компанія запропонувала цікавий спосіб, який може допомогти дизайнерам та архітекторам із розробкою планувальних рішень засобами 3D друку. Компанія надрукувала макети декількох будинків разом із меблями. Таким чином, дизайнер разом із замовником можуть побачити загальне планувальне вирішення разом з умеблюванням і виправити недоліки на етапі проектування.

Вищеописаний спосіб є схожим на процес створення прототипів під час розробки меблів, коли створюється пробна версія об'єкту. Наприклад, компанія YujiaMetalScienceстворює предмети домашнього побуту із металу: перегородки, двері, вікна, меблі, винні шафи та інші металеві прикраси. Вони виробляють предмети інтер'єру лише за індивідуальним замовленням. Компанія постійно витрачала кошти та час на створення дорогих дерев'яних прототипів для перевірки моделі. Звернувшись до 3D друку, виробництво зазнало позитивних змін: скорочено час виробництва; скорочено затрати за рахунок зменшення робочої сили і використання більш дешевих матеріалів на прототипи; перенесено виготовлення прототипів повністю на власне виробництво, що позбавило компанію від зайвих витрат та непорозумінь; з'явилась можливість реалізовувати найбільш складні проекти.

Технологія 3D друку знайшла своє застосування і у виробництві м'яких меблів. Компанія ІКЕА презентувала стілець, створений за допомогою 3D принтера (рис. 3).

Рис. 3. Стілець, створений методом 3D в'язання, ІКЕА, Швеція, 2016

Винайдено власну технологію - 3D в'язання, суть якої полягає у використанні автоматичних в'язальних машин, що також відтворюють цифрові 3D моделі. Перевага даної технології - можливість використання ниток з будь-якими властивостями, що дозволяє створювати міцні, довговічні тканини.

3D друк може використовуватись при створенні як цілісних меблів, так і окремих їх елементів. Даний метод є більш економним, швидшим, простішим в експлуатації.

Виробництво меблів завжди вважалось складним процесом, що потребував не лише матеріального забезпечення, а й великої кількості часу. Дизайнери часто використовують метод прототипування для того, щоб перевірити наявність виконання всіх вищезазначених умов. Таким чином з'являється можливість побачити недоліки та виправити їх, ще на початковому етапі. Часто цей процес був також дуже затратним, тому використання 3D друку суттєво спростило методику прототипування. Створення пробних моделей стало доступним, з'явилась можливість використовувати дешеві матеріали, швидко та зрозуміло.

Також технологія 3D друку дозволяє створювати об'єкти будь-якої складності без витрат на додаткову техніку та робочу силу. Таким чином, меблі, створені засобами 3D друку, автоматично здешевлюються.

Перевага 3D друку також у тому, що разом із якістю отриманого виробу, він створюється досить швидко, при цьому об'єкти є досить міцними за рахунок принципів роботи 3D принтера (пошарового наплавлення матеріалу).

Висновки

Окреслено проблеми, що виникають під час процесу виробництва меблів: затратність етапу прототипування, обмежені можливості реалізаціїскладнихпроектів, довготривалість процесу виробництва.

Виявлено особливості виробництва меблів засобами 3D друку: впровадження технології у етап створення прототипів; використання 3D принтеру дляреалізації складних, деталізованих проектів; для створення окремих деталей меблів або цілісних об'єктів.

Виявлено позитивні фактори впровадження технології 3D друку в виробництво меблів: прискорення процесу; зменшення витрат на матеріали, додаткову робочу силу, обладнання; можливість реалізації складних виробів.

Перспективи подальшого дослідження

У даній статті виявлено ряд переваг впровадження технології 3D друку у виробництво меблів. Вони мають великий потенціал і потребують подальшого дослідження, зокрема в напрямку особливостей проектування за допомогою технології 3D друку з різних матеріалів, що визначається за функцією меблів.

Література

1. Барташевич А.А.Технология производства мебели. - Ростов н/Д: Феникс, 2003. - 480 с.

2. Доступная 3D печать для науки, образования и устойчивого развития, /ред.: Э. Кенесса, К. Фонда, М. Зеннаро / перевели на русский язык: Кузнецов А., Сковородкина Ю., Зорин А., Соболев А., Шестаков М., Соловьёва О., Добровольский Р,- Италия: МЦТФ им. Абдус Садам, 2013. - 192 с.

3. Кузнецова І. О.Інноваційні напрями в дизайні интер'єру/ I.O. Кузнецова, I.O. Русаков, О. В. Руденко, КО. Гербич ИТеорія та практика дизайну: Збірник наукових праць / Мистецтвознавство - К.: «Компрінт», 2017. - Вип. 12. - С. 142-149.

4. Новости о 3D технологиях, всечто вы хотели знать / Информационно-аналитическое агентсво3DPulse.ru. [Електронний ресурс] - URL: http://www.3dpulse.ra

5. Товарознавство непродовольчих товарів / Гуралюк А.Г., Куштан Г.В., Нежур В.С., Кияк Н.О., Микула Н.І., Федор В.Ф., Демчишин Г.С., Палош Н.М. [Електронний ресурс] - URL: http://comexpert-

2. pto.org.ua/index.php?option=com_k2&view=item&id=1764:osoblyvosьv

yrobnytstvamebliv

6. ЯннеКиттанен - дизайнер года по версии RDH.

[Електронний ресурс] - URL:http://rdh.ru/design/26011-

yannekittanendizayner_goda_po_versii_rdh/

References

1. Bartashevich A.A.Technologiaproizvodstvamebely. - Rostov n/D: Fenix, 2003. - 480 s.

2. Dostypnaya 3D pechatdlyanauki, obrazovaniyaі ustoichivogorazvitiya./ red.: Kenessa, K. Fonda, M. Zennaro/ perevedenonaryskiy: Kuznetsov A., Skovorodkina Yu., Zorin A., Sobolev A., Shestakov M.,

SolovyovaО.,Dobrovolsky R.- Italiia: ІСТР them. Abdus Salam, 2013. - 192 s.

3. Kuznetsova I. О.Innovatsiyninapramy v dusainiinterery/ I.O. Kuznetsova, LO. Rusakov, О. V. Rudenko, K.O. Gerbich// Teoriaі practicadesigny: Zbimuknaukovuhprac/ Mystetstvovzvstvo - K: "Komprint", 2017. - Vup. 12. - P.142-149.

4. Novostiо3D tehnologiiah, vsechto vu hotelyznat/ Informacionno-analyticheskoeagenctvo 3DPulse.ru. [Electronnyresurse] - Tochkadostupu: http://www.3dpulse.ru

5. Tovaroznavstvoneprodovolchihtovariv/ Guralyuk AG, Kushtan

GV, Nezhur VS, Kiyak NO, Mikula N1, FedorVF, Demchishin GS, PaloshN.M. [Electronnyresurse] URL:http://comexpert-

2.pto.org.ua/index.php?option=com_k2&view=item&id=1764:osoblyvostiv yrobnytstvamebliv

6. Jan Kittanen - designer goda poversii RDH. [Electronnyresurse]

URLhttp://rdh.ru/design/26011-

yannekittanendizayner_goda_po_versii_rdh/

Размещено на Allbest.ru