Kiemelt kép: Envato/Elements
Az 1700-as évek második felében indult és a 19. század nagy részét meghatározó első ipari forradalom eredményeként, a korábban az ember és munkaállatok által végzett manuális termék-előállítást a mechanizáció, a gőzgép és a vízenergia használata gyártássá optimalizálta.
A 20. század legelején kezdődött, a futószalaggal fémjelzett második ipari forradalmat az elektromosság és az acél gyári használata, a tömegtermelés jellemezte. Elsősorban az elektromosság hatására döbbenetesen nőtt a munka hatékonysága, mobilabbak lettek a gépek, nagyüzemivé vált a gyártás.
A harmadik ipari forradalom az 1950-es évek végén indult, fokozatosan több elektronikát, információs technológiákat, számítógépet integráltak az automatizálódó gyártásba. Az analóg és a mechanikus megoldásokról a digitális technikákra, automatizációs szoftverekre tevődött a hangsúly.
Negyedik ipari forradalom
Mindhárom forradalmat szakadást okozó, diszruptív technológiák megjelenése idézte elő: gőzgép, elektromosság, számítógép – elterjedésük után a korábbi megoldások elavultak, a gyártás számos szegmensében lényegi változtatásokra volt szükség.
A diszrupció felveti a kérdést, hogy mennyire tekinthető ipari forradalomnak a cyber-fizikális rendszerekkel leírható negyedik, és mivel nem történt drasztikus szakítás a korábbi mainstream technológiákkal, nem inkább a revolúció helyetti evolúció, vagy a 3.0 optimalizálása a valóság?
Ipar 4.0 (Kép: Envato/Elements)
Ez a „forradalom” – és az ipar 4.0 – a digitális technológia új szintjét elérve, a közeljövőben bontakozhat ki, miközben kreatív elmék már ipar 5.0-ról beszélnek. Az egyelőre inkább hívószó, mint kidolgozott koncepció 5.0 lényege a még több mesterséges intelligenciával kivitelezett emberközpontúbb munkavégzés. Robotok és más okos gépek lehetővé teszik a jobb és intelligensebb emberi munkát, a személyre szabott munkaélményt, és a gyártás, a logisztika, az ellátási lánc, a mezőgazdaság, a bányászat, valamint az olaj- és gázszektor többségét, legalább hatvan százalékát robotizálják, a gépek a döntéshozásban a mostaninál jóval fontosabb szerepet játszanak. Egyes előrejelzések szerint ez akár 2025-re megvalósulhat.
Az ipar 4.0 technológiái
Az 5.0-t forradalminak nevezni azonban megtévesztő, mert a célkitűzések az ipar 4.0-ban is szerepelnek, amelyben a digitalizáció „szintlépése” a dolgok internete (Internet-of-Things, IoT) eredményezte nagyobb, szinte minden mindennel összekötöttség valósidejű adatokhoz biztosít azonnali hozzáférést embernek, gépnek, ember-gép rendszereknek. A berendezések, szenzorok és változatos adatgyűjtő és -feldolgozó szerkezetek közötti kapcsolatot biztosító, folyamatosan terebélyesedő IoT-re, valamint ipari/gyártási változatára, az ipari dolgok internetére (IIoT) automatikusan csatlakoznak a cyber-fizikális rendszerek. Ezek a rendszerek, az „intelligens gépek” az „intelligens gyárak” alapjai, a gyártás összes oldalát átlátó, legmodernebb vezérléssel, beágyazott, általában MI szoftverekkel, IP-címmel rendelkező, a digitális és a fizikai világot összekötő technológiák. Lehetővé teszik a vállalaton belüli részlegek, partnerek, eladók, termékek és vásárlók az eddigieknél gördülékenyebb együttműködését, másrészt a gyártás automatizálásának is kulcsszereplői.
Automatizált gyártás (Kép: Envato/Elements)
A vezeték nélküli kapcsolatra alkalmas gyártórendszerek szenzorok közvetítésével figyelnek, vizualizálnak teljes ipari folyamatokat. Az ipar 4.0 hálózatai, a hálózat részei kommunikálnak egymással, és ember nélkül is képesek döntéseket hozni. Az IoT és a rendszerek összekapcsoltsága, gyorsaságuk miatt valósulhat meg az „intelligens gyár” koncepciója, amelyben a gépek még több adathoz férnek hozzá, és így még okosabbak, a gyárak pedig úgy lesznek eredményesebbek, hatékonyabbak, hogy közben kevesebb selejtet termelnek, és szignifikáns mértékben csökken a hulladékgenerálás.
Az ipar 4.0 markáns újdonsága még a decentralizált (és automatizált) döntéshozásban szintén segítő, valós létesítmények, folyamatok és alkalmazások virtuális változatát létrehozó digitálisiker-technológiák. A virtuális másolatok az IoT-n kapcsolódnak a valós eredetihez.
3D nyomtatók az intelligens gyárban
Amennyire cyber-fizikális rendszerek és IoT nélkül nincs ipar 4.0, intelligens gyárak ugyanúgy nem léteznének 3D nyomtatás (3DP), vagy additív gyártás nélkül. Negyedik ipari forradalom és 3DP kölcsönösen kiegészítik egymást, a legtöbb szektorban végbemenő automatizálás felgyorsította a technológia fejlődését, és jelentősen növeli az igényt rá, másrészt a 3DP-vel teljesen megváltozott – még gyorsabb és olcsóbb lett – a tömegtermelést megelőző gyors prototípuskészítés.
Ha egy tervben hibák találhatók, ha a tervező változtatni szeretne rajta, 3DP-vel azonnal megteheti, plusz kötetlenebbül végezheti a munkát, komplexebb, részletesebben kidolgozott, egyedibb, és akár tömeges termelésben is személyre szabottabb termékekben gondolkozhat.
Ipari 3D nyomtatás (Kép: Envato/Elements)
Maguk a printerek is átalakultak, és míg a 2010-es évek első felében, a „berobbanáskor” a fogyasztói alkalmazásokon, addig néhány éve már az ipari hasznosuláson van a hangsúly, amit a folyamatosan javuló minőségű fémnyomtatók biztosítanak. Korábban a printerek zöme csak polimerekkel működött, manapság döbbenetes tempóban szaporodnak, automatizálódnak a fémnyomtatók, nyomtatórendszerek, és az anyagpaletta is hihetetlen mértékben bővül.
Nem utolsósorban, a hagyományos gyártással ellentétben, a 3DP alig generál hulladékot, káros környezeti hatása minimális, sok új nyomtatóanyag újrahasznosított anyagból készül. Ezek a trendek a jövőben még markánsabban érvényesülhetnek. A technológia széleskörű elterjedését az áresés ellenére magas indulóköltségek, valamint az a tény hátráltatja, hogy hiába az ígéretes megvalósulások, a gyors prototípuskészítést, mint legfontosabb alkalmazást még nem szorította háttérbe a tömegtermelés – igaz, ez csak idő kérdése.
Az alkalmazási kör állandó bővülése ebbe az irányba mutató, bíztató jel. A kereslet folyamatos növekedésével a kulcsterületek (autó-, légjármű- és védelmi ipar, medicina és fogászat) mellett más szektorokban is gyakran használják már a 3D nyomtatást.
Az ipar 4.0-val a technológia szükségszerűvé vált, állandóan nő a lehető legrövidebb idő alatt legyártható, komplexebb és csúcsminőségű termékek iránti igény.
Intelligens gyár elképzelhetetlen 3D nyomtatórendszer nélkül.
