Снаружи широко раскинувшегося Frankfurt Messe, приюта для бесчисленных немецких торговых выставок, стоит «Человек с молотком», 21-метровая кинетическая статуя, которая постоянно поднимает и опускает свою руку, ударяя по куску металла молотом. Джонатан Борофски, построивший «Человека» скульптор, говорит, что «Человек» чествует рабочего, создавшего с помощью разума и рук окружающий нас мир. Это знакомая история. Но сегодня методы производства меняются с помощью ряда примечательных способов, которые преобразят будущее промышленности.

Одной из больших выставок, проводящихся во Франкфурте, является EuroMold. На ней демонстрируются прототипы продуктов, инструменты, необходимые для запуска этих вещей в производство, и все виды прочего производственного оборудования. Инженеры старой закалки работали с токарными станками, дрелями, штамповочными прессами и фрезерными станками. Они всё ещё существуют, но на EuroMold демонстрируются не замасленные машины, за которыми следят люди в спецовках. Зал за залом заполнены идеально чистыми американскими, азиатскими и европейскими станками. Большая часть их операторов, мужчины и женщины, сидят за компьютерными дисплеями. Вы нигде не найдёте молотка.

На самой последней выставке EuroMold, в прошлом ноябре, демонстрировался иной тип станков: трёхмерные (3D) принтеры. Вместо ударов, сгибания и разрезания материала, как это всегда было, 3D-принтеры создают вещи путём их нанесения, слой за слоем. Это и есть причина, почему этот процесс вернее называть аддитивным [add — добавлять, прим. переводчика] производством. Американская фирма, 3D Systems, использовала один из своих 3D-принтеров, чтобы напечатать молоток для вашего обозревателя, завершив [его изготовление — прим.переводчика] искусной рукояткой, выглядящей как дерево, и металлизированной головкой.

Это то, как будет выглядеть производство в будущем. Запросите сегодня завод изготовить вам один молоток по вашему дизайну, и вам будет выставлен счёт на тысячи долларов. Создатели должны будут изготовить образец, отковать головку, отделать её поверхность так, чтобы она стала удобной, обточить деревянную рукоятку, а затем собрать детали. Проделать это для одного молотка будет стоить чрезмерно дорого. Если вы делаете тысячи молотков, каждый из них будет значительно дешевле благодаря эффекту массового производства. Для 3D-принтера, однако, эффект массового производства играет значительно меньшую роль. Его программное обеспечение может постоянно модифицироваться, и он может изготовить практически всё. Стоимость экземпляра отпечатки одинакова, неважно, делает ли принтер одну вещь, или так много, сколько может уместиться внутри него; как и двухмерный офисный принтер, который продолжает печатать одно письмо или много разных, пока картридж и бумага не потребуют замены, 3D-принтер будет продолжать печатать вещи примерно с одинаковой стоимостью для каждой копии.

Аддитивное производство ещё недостаточно хорошо для того, чтобы сделать автомобиль или iPhone, но оно уже используется для изготовления специализированных деталей для машин и кастомизированных чехлов для iPhone. Хотя это ещё относительно молодая технология, большинство людей скорее всего уже обладают чем-то, что было изготовлено с помощью 3D-принтера. Это может быть пара обуви, отпечатанная в твёрдой форме в качестве прототипа до начала массового производства. Это может быть слуховой аппарат, индивидуально подогнанный под форму ушной раковины клиента. Или же это может быть ювелирное изделие, отлитое в форму, сделанную 3D-принтером, или же изготовленное напрямую, с использованием растущего числа материалов, пригодных для печати.

Но аддитивное производство — это лишь один пример из ряда прорывов, которые приведут к созданию фабрики будущего, обычное технологическое оборудование тоже становится более умным и гибким. У Volkswagen есть новая производственная стратегия под названием Modularer Querbaukasten (или MQB). Стандартизируя параметры определённых деталей, такие как опорные точки двигателей, немецкий производитель автомобилей надеется добиться возможности изготавливать все свои модели на одной и той же производственной линии. Технология была представлена в этом году, но наберёт темп по мере того, как новые модели будут запущены в следующем десятилетии. В конечном итоге это позволит его (концерна Volkswagen — прим.переводчика) фабрикам в США, Европе и Китае изготавливать на месте любое транспортное средство, которое будет востребовано на каждом из рынков.

Они больше их так не делают

Фабрики становятся намного более производительными благодаря автоматическим фрезерным станкам, которые могут заменять свои собственные инструменты, резать в нескольких направлениях и «чувствовать», если что-то идёт не так, вместе с роботами, обладающими зрением, и другими сенсорными системами. Британский завод Nissan в Сандерленде, открытый в 1986 году, теперь является одним из наиболее эффективных в Европе. В 1999 году он произвёл 271 157 автомобилей при помощи 4594 людей. В прошлом году он произвёл 480 485 машин — больше любого другого автомобильного завода в Великобритании — с помощью всего лишь 5462 человек.

«Вы не можете изготовить часть из некоторых этих современных штучек, используя старые ручные инструменты» — говорит Колин Смит, директор отдела конструирования и производства Rolls-Royce, британской компании, которая делает реактивные двигатели и другие силовые установки. «Дни больших заводов, заполненных людьми, уже прошли» (как и дни партий и идеологий, ориентированных на рабочий класс — прим. редакции).

По мере того, как число людей, принятых на работу непосредственно для производства вещей, идёт на убыль, стоимость труда (как доля общей стоимости производства) также будет уменьшаться. Это поощрит производителей вернуть часть их производства назад в страны первого мира, не в последнюю очередь из-за того, что новые технологии дадут возможность быстрее и дешевле реагировать на изменение местных вкусов.

Материалы, которые используются для изготовления предметов, тоже меняются. Композиционные материалы из углеродного волокна, например, заменяют сталь и алюминий в горных велосипедах и авиалайнерах. И иногда не станки, а генетически сконструированные для [определённой — прим. переводчика] задачи микроорганизмы будут заниматься производством.

Всё на заводах будущего будет управляться умным программным обеспечением. Каждая часть (игра слов — bit означает как и часть, кусочек, так и бит, единицу информации — прим. переводчика) дигитализации в производстве будет обладать разрушительным эффектом, таким же мощным, как и в других отраслях промышленности, которые стали цифровыми: сфера офисного оборудования, телекомов, фотографии, музыки, издательского дела и кино. И эффект не будет ограничен лишь крупными производителями; действительно, им нужно остерегаться, так как многое из того, что появится, придаст сил небольшим и средним фирмам и индивидуальным предпринимателям. Запуск новых продуктов станет более лёгким и дешёвым. Сообщества, предлагающие 3D-печать и другие услуги по производству, слегка напоминающие Facebook, уже создаются в онлайне — новое явление, которое может быть названо общественным производством.

Как мы покажем в дальнейших материалах этой серии, последствия всех этих изменений будут представлять собой третью промышленную революцию. Первая началась в Великобритании в конце 18-го столетия с механизации текстильной промышленности. В последующие десятилетия использование станков для изготовления вещей распространилось по всему миру. Вторая промышленная революция стартовала в США в начале 20-го века, с конвейерной линии, которая открыла эру массового производства.

По мере того, как производство становится цифровым, набирает темп третий большой сдвиг. Он позволит выгодно производить вещи в намного меньших количествах, с большей гибкостью и более низкой долей труда, благодаря новым материалам, абсолютно новым технологиям, таким, как 3D-печать, простым в использовании роботам, и сервисам совместного производства, доступным в онлайне. Колесо почти сделало полный оборот, поворачивая от массового производства к намного более индивидуальному. И этот поворот принесёт часть рабочих мест назад в страны первого мира, которые давно уступили [их —прим. переводчика] странам с формирующейся экономикой.

Заводы и рабочие места: назад к производству

На протяжении более 100 лет Америка была мировым лидером производства, но сегодня она идёт ноздря в ноздрю с Китаем (см. иллюстрацию 1). В США за прошедшее до 2010 года десятилетие число рабочих мест на производстве упало примерно на треть. Рост аутсорсинга и офшоринга, а также увеличение сложных каналов поставки заставили компании всего мира использовать как мастерские Китай, Индию и другие страны с низкой заработной платой. Побуждённые мировым финансовым кризисом, некоторые западные политики считают, что для их стран пришло время заняться производством, чтобы создать рабочие места и предотвратить дальнейший экспорт профессиональных навыков. Это предполагает два пункта: что производство важно для государства и его экономики, и что новые формы производства создадут новые рабочие места.

Было проведено немало исследований, показывающих, что производство полезно для экономики, но в последние годы некоторые экономисты утверждали, что в создании вещей нет ничего особенного, и сфера услуг точно так же может быть продуктивной и инновационной. Это люди и компании, не страны, разрабатывают, производят, и продают товары; и, как и хорошие, так и плохие работы есть и на производстве, и в сфере услуг. Но в среднем, работники производства зарабатывают больше, согласно докладу Сюзанны Хэлпер из Западного резервного университета Кейса, Кливленд, для Брукингского института, аналитического центра в Вашингтоне, округ Колумбия (см. иллюстрацию 2).

Фирмы-производители также намного чаще, чем другие компании, представляют новые и инновационные продукты. Производство создаёт лишь около 11% ВВП США, но оно отвечает за 68% внутренних расходов на исследования и разработку. Согласно Хэлпер, производство в среднем предоставляет более высокооплачиваемые рабочие места, чем сфера услуг, и, как крупный источник инноваций, помогает снизить торговый дефицит и создаёт возможности по росту «чистой» экономики, такие, как переработка отходов и зелёная энергия. Всё это — хорошие причины для страны, чтобы переориентироваться со сферы услуг на индустрию.

Несмотря на быстрый рост Китая, Америка остаётся значительной производственной силой. Американский объём производства в пересчёте на доллар сейчас примерно такой же, как у Китая, но он достигается при помощи лишь 10% от той рабочей силы, что работае в Китае, утверждает Сюзанна Хокфилд, президент Массачусетского технологического института (MIT) и сопредседатель Партнёрства передовых технологий (созданного Бараком Обамой).

«Человек с молотком» вызывает приступ ностальгии по тому типу занятости в сфере производства, который вряд ли ныне существует в развитом мире. Заводские цеха сегодня зачастую выглядят заброшенными, в то время как офисные здания наполнены дизайнерами, специалистами по IT, бухгалтерами, экспертами по логистике, персоналом по продажам, менеджерам по работе с клиентами, поварами и уборщиками, которые все вместе разными способами вносят вклад в производство. А за воротами ещё больше людей вовлечены в разные занятия, помогающие снабжать фабрику. Определение «работы на производстве» становится всё более расплывчатым.

Тем не менее, шаги США по увеличению эффективности поднимают вопросы о том, сколько рабочих мест на производстве, особенно для «белых воротничков», будет создано. И некоторые из производственных прорывов, которые сейчас находятся на стадии разработки, уменьшат количество необходимых людей ещё сильней. «Это правда, что когда вы смотрите на ряд производственных технологий, которые выпускает MIT, многие из них не требуют рабочих мест, или же незначительно повышают занятость» — говорит мистер Хокфилд. «Но это не является причиной отказываться от такого типа производства в США, потому что поддержка jobs-light производства является важным звеном в огромной цепочке, содержащей множество рабочих мест и немало экономических преимуществ».

Компании также оптимистично смотрят на возрождение производства. «Мы стоим рядом с потенциальной революцией в производстве» — утверждает Майкл Идельчик, глава отдела по исследованию передовых технологий в GE Global Research, исследовательского подразделения гигантской корпорации General Electrics. Идеи, которые помогут случиться производственной революции, могут появиться откуда угодно, и это причина, по которой его лаборатория находится в пасторальной Нискияне, в пригороде Нью-Йорка, а исследовательские центры расположены в Бангалоре, Мюнхене, Рио-де-Жанейро и Шанхае. По поводу рабочих мест, которые, скорее всего, будут созданы, Идельчик считает, что люди близоруко смотрят на занятость в сфере производства: «Если вы посмотрите на всех, кто вносит вклад, то увидите очень большую занятость»

Дух в машине

«Многие из рабочих мест, которые останутся в производственном цехе, потребуют более высокой квалификации» — говорит мистер Смит, глава производства Роллс-Ройс. «Если производство важно, значит, мы должны проверить, что соответствующие составляющие присутствуют в системе образования». Его обеспокоенность простирается и до поставщиков компании, так как фирмы во многих странах урезали расходы на подготовку вследствии экономического спада. Чтобы получить людей, которые им нужны, компания Роллс-Ройс открыла новую Академию стажёров, удвоив количество людей, обучаемых Роллс-Ройсом каждый год, до 400.

В США компании сокращают расходы на подготовку столь беспощадно, что «стажировка может быть мертва», считает Сюзанна Бергер, одна из лидеров нового исследовательского проекта MIT, «Производство в инновационной экономике», который изучает то, как конкурируют фирмы. Многие компании думают, что не стоит тренировать людей, которые скорее всего покинут их, чтобы работать на кого-то ещё. Бергер и её коллеги полагают, что одной из многообещающих альтернатив стажировке будет сотрудничество между муниципальными колледжами и местными фирмами по разработке программ подготовки. Иногда фирмы дарят производственное оборудование колледжам.

Оцифровка производства сделает подготовку ещё проще. Компании не могут оправдать приостановку работы оборудования, работающего 24 часа в день тем, что стажёрам надо поиграть с ним. Но компьютеры способны воспроизвести систему производства в виртуальном окружении. В Уорикском университете в Британии комната с огромными дисплеями с высоким разрешением используется как камера виртуальной реальности, чтобы смоделировать продукцию, находящуюся в разработке, такую, как автомобили, в трёх измерениях.

Новый автомобиль сегодня будет создан в трёхмерном «цифровом прототипе» задолго до того, как он будет фактически сделан. Около него можно будет пройтись, сесть внутрь, устроить тест-драйв в симуляторе, разобрать на части и поместить на виртуальный завод, чтобы разобраться, как изготовить этот автомобиль. То же самое программное обеспечение может быть использоваться другими людьми из компании, включая отдел по рекламе. «Изображения, созданные из цифровых прототипов, сегодня настолько высококачественны, что они часто используются, чтобы делать брошюры и рекламные объявления до того, как новая машина будет сконструирована» — говорит Грант Рошель, глава Autodesk, компании по разработке ПО из Кремниевой Долины.

Многие люди, работающие на заводах, предоставляют услуги, критически важные для производства. «В будущем большинство товаров будут продаваться на условиях оказания услуг»- говорит Кумар Бхаттачария, председатель производственной группы Уорикского университета. «Если вы продаёте машину с десятилетней гарантией, вам надо убедиться, что она проработает десять лет, и что у вас будут местные сервисные центры, чтобы заботиться о ней. Несмотря на высокий уровень безработицы, многие производители считают, что слишком мало людей выбирают карьеру по конструированию и производству, но новые технологии, такие, как 3D-печать, помогут этой ситуации» — предсказывает Бхаттачария. «Если вы можете создать что-то, то люди радуются созданию вещей. Затем люди идут и основывают компании».

Подходя ближе

Одним из наиболее успешных инкубаторов для новых фирм и производственных кластеров является Кремниевая Долина, как наиболее известный и наиболее часто копируемый пример. Фирмы образуют кластеры по ряду причин: доступность навыков в определённом месте, доступность услуг специалистов и присутствие венчурного капитала от инвесторов с хорошим пониманием своего рынка. Обычно здесь неподалёку присутствуют университеты и исследовательские центры, так что процесс рождения новых идей и способов превращения этих идей в продукты сильно связан. Это отношения созданы, чтобы познакомиться ещё ближе с новыми производственными технологиями. «У нас есть технологии, которые мы можем использовать, только если производственные мощности находятся в некоторой близости к этим инновациям» — говорит Бергер. Вам не надо выходить далеко из её офиса, чтобы найти примеры.

Бостонский кластер биотехнологий состоит из фармацевтических компаний, больших и маленьких, привлекаемых в большинстве случаев исследованиями, которые проводятся в местных больницах и университетах. «В биологических науках развитие производственных возможностей тесно связано с её продуктами» — Филлип Шарп, Нобелевский лауреат и сооснователь Biogen Idec, биотехнологической компании из Массачусетса с годовой выручкой в 5 миллиардов долларов. То, что сейчас воодушевляет индустрию, как говорит Шарп, — это нанотехнологии. Название этой области знаний взято из слова, обозначающего миллиардную долю метра. Когда материалы рассматриваются на наноуровне, они часто имеют уникальные свойства, которые часто могут быть использованы выгодным путём.

Нанотехнология делает возможным производство новых терапевтических средств, действующих в крохотном масштабе; таких, которые будут нести информацию на своей поверхности, используемую, чтобы направлять частицы лекарства в определённые клетки тела. Препараты, доставляемые с помощью таких средств, могут быть ценными при лечении серьезных заболеваний вроде рака. «Сейчас они производятся в небольших количествах» — говорит Шарп; задача заключается в том, чтобы увеличить масштабы этого производства, как только клинические исследования будут завершены. И это тоже будет зависеть от инноваций как в сфере и продуктов, так и производства, работающих совместно.

Создание лекарств по большей части остаётся старомодным серийным производством. Этот процесс включает в себя смешивание ингредиентов, зачастую из разных стран, их переработку в партию лекарственного вещества на химическом заводе, затем превращение этого вещества в таблетки, жидкости или кремы на другом заводе, который может быть в совершенно другой стране. Всё это включает в себя немало перемещений ёмкостей и контейнеров, и немалое количество инвентаря просто простаивает. Это занимает много времени и дорого обходится.

Но лаборатория в Кембридже, штат Массачусетс, разработала другой способ изготовления лекарств. Сырьё помещается в один конец машины, состоящей из большого количества трубок, шестерёнок, лент и электроники, а таблетки выпрыгивают с другого конца. Эта опытная линия производства, которая является совместным предприятием MIT и Novartis, гигантской швейцарской фармацевтической компанией, впервые открывает возможность непрерывного производственного процесса перед фармацевтической индустрией. Она производит копию стандартного препарата Novarts, хоть и не для реального использования, так как система будет введена в промышленную эксплуатацию через пять-десять лет. Она основывается на сочетании химии и инженерного дела, ускоряя некоторые процессы, и замедляя другие, чтобы заставить их работать вместе.

Результаты вселяют надежды, утверждает Стивен Софен, глава проекта. Число отдельных операций, выполняемых при производстве препарата, упало с 22 до 13; время обработки (даже включая все перемещения, касающиеся материалов) уменьшилось с 300 часов до 40. И вместо тестирования каждой партии материалов за каждой таблеткой велось наблюдение, чтобы убедиться, что она соответствует требуемой спецификации.

Непрерывное производство может преобразить фармацевтическую индустрию. «Вместо гигантских, специально построенных заводов, предназначенных для снабжения мирового рынка, можно представить себе небольшие, местные заводы» — говорит Софен. Такие заводы могут быстрее отвечать на местный спрос, особенно если начнётся пандемия. Опытная линия в Кембридже поместится в грузовой контейнер, так что она может быть размещена где угодно. Она может произвести 10 миллионов таблеток в год, работая круглосуточно. Она может быть использована для того, чтобы делать особые дозы препарата для определённых пациентов. Непрерывное производство может сделать лечение редких болезней рентабельным.

Сравнительное преимущество: эффект бумеранга

Тридцать лет назад Шэньчжень являлся немногим больше, чем деревня, примыкающая к Новым Территориям Гонконга. Когда в начале 80-х была создана первая китайская специальная экономическая зона, число фабрик стало увеличиваться, и вокруг начали расти сверкающие небоскрёбы. Население Шэньчженя сейчас составляет около 12 миллионов, включая до 6 миллионов приезжих рабочих. Они часто живут в общежитиях рядом с заводами, которые помогли сделать этот город одним из богатейших в Китае.

Одна из этих фабрик известна как Город Foxconn. Будучи в собственности Hon Hai Precision Industry, тайванской компании, она является одним из самых больших производственных комплексов в Китае, занимая работой почти 230 000 человек. Часть Apple iPhone и iPad собираются тут. В марте Apple согласилась улучшить условия труда на китайских фабриках, после того, как внешняя проверка обнаружила нарушения трудового законодательства, включая чрезмерную сверхурочную работу.

Страны, которые изготавливают вещи намного дешевле, чем другие, зачастую обвиняются в использовании потогонного производства, и труд в Китае, несомненно, дёшев: поэтому фабрики Гонконга по производству одежды и игрушек были перенесены на континент. Но по мере увеличения благополучия китайские рабочие хотят всё большую плату, меньше рабочих часов и больше преимуществ, точно так же, как тайваньские, японские и южнокорейские работники хотели этого до них. Стоимость трудозатрат в Китае в последнее время растёт приблизительно на 20% в год.

Некоторые трудоёмкие производства сейчас перемещают из прибрежных зон во внутренние регионы Китая, где затраты ниже, хотя инфраструктура может и не соответствовать должному уровню. Ряд компаний, особенно тех, что изготавливают одежду и обувь, спешно снялись с места и переехали в Бангладеш, Камбоджу, Индонезию и Вьетнам. Nike, например, обычно производила большую часть своих кроссовок в Китае, но многие из её крупных поставщиков сменили своё местоположение, и в 2010 году Вьетнам стал самой большой производственной базой компании в мире. До тех пор, пока обувь и одежда не будут изготавливаться без использования ручного труда (что, как будет показано в докладе дальше, вполне возможно), в будущем эти предприятия будут перемещаться снова; привлекательно выглядит Мьянма, при условии, что там будут продолжены реформы.

Несмотря на это, для части производителей невысокие расходы на зарплату становятся менее важной составляющей, так как труд является лишь малой частью из общих расходов по созданию и продаже их продуктов. Исследователи из Центра индустрии персональных компьютеров Калифорнийского университета, Ирвайн, разобрали iPad и узнали, какое происхождение имеют различные детали, и сколько стоили их производство и сборка (см. иллюстрацию 3). Они обнаружили, что 16-гигабайтный iPad 2010 года, стоящий 499 $, содержал на 154 $ материалов и деталей от американских, японских, южнокорейских и европейских поставщиков (Apple имеет всего более 150 поставщиков, многие из которых изготавливают или дорабатывают свои детали в Китае). Исследователи оценили общемировые расходы на оплату труда для изготовления iPad-а в 33 $, доля Китая в которой равнялась лишь 8$. Apple постоянно дорабатывает свои продукты, так что эти цифры постоянно меняются, но не сильно.

Если доля Китая составляет такую небольшую часть общих издержек на рабочую силу, значит, Apple может позволить себе производить iPad в США? Оказывается, что низкие зарплаты не являются единственным привлекательным моментом. Что может предложить Шэньчжень, так это более 30 лет опыта в производстве электроники. В нём есть сеть фирм с развитыми цепочками поставок, ассортиментом инженерных и конструкторскими навыков, глубоким знанием своих технологических процессов и готовностью вступить в дело, как только понадобится увеличить масштаб производства.

Другими словами, Шэньчжень предоставляет успешный промышленный кластер. Это подходит Apple, так как многие из электронных деталей, которые они используют, не являются уникальными. Настоящие инновации состоят в разработке продукта и создании «умного» программного обеспечения, что является особенностью другого успешного кластера, в Кремниевой Долине, где расположена Apple.

Где выигрывает Китай

Li & Fung, гонконгская фирма, которая помогает компаниям находить поставщиков в Азии, в своём последнем исследовании указывает, что такие кластеры как Шэньчжэнь являются «неотъемлемой частью признанного во всём мире опыта Китая в производстве». В Китае насчитывается более 100 промышленных центров — включая один в Чжути, в провинции Чжэцзян, который производит исключительно носки. Он состоит из более чем 3000 малых и средних предприятий, которые входят в цепочку поставки для производства носков. Пока китайские кластеры сохраняют своё преимущество, эти рабочие места, на которых изготавливают или iPad-ы, или носки — неважно, не вернутся назад в Америку или в Европу.

Тем не менее, некоторые рабочие места возвращаются в развитые страны. По мере того, как затраты на зарплату в Китае растут, американские успехи в увеличении производительности могут помочь сдвинуть баланс, особенно если американские фирмы будут инвестировать в увеличение уровня автоматизации. Роботы, чтобы снизить стоимость трудозатрат, могут быть использованы где угодно. Например, Терри Гоу, руководитель Hon Hai, говорит, что он планирует использовать больше роботов для работ по сборке в Китае. Он также строит заводы в некоторых внутренних провинциях.

Опять-таки, расходы на заработную плату не являются тем единственным фактором, который принимается во внимание при перемещении производства из Китая назад в США. Компания Chesapeake Bay Candle ранее доставляла свои ароматизированные свечи для американского рынка из Китая, и затем и из Вьетнама, когда США подняли таможенные сборы на импорт свечей, произведённых в Китае. В июне 2011 компания открыла автоматизированную фабрику около своей базы в Мэрилэнде, отчасти из-за роста стоимости трудозатрат в Азии и увеличенной стоимости доставки, но также из-за того, что возможность иметь центр по разработке и исследованиям на американской фабрике позволяет компании реагировать на новые тенденции намного быстрее.

Производитель свеч оставляет свой завод в Китае, чтобы обслуживать там большой местный рынок. Многие фирмы перенимают стратегию «Китай плюс один», обычно помещая дополнительную производственную базу в азиатской стране с более дешёвым трудом. Эта идея сейчас расширяется до возврата производственных мощностей в богатые страны. Это также даёт возможность компаниям не класть все яйца в одну корзину. Ряд стихийных бедствий в последние годы показал, что слабые цепочки поставки могут порваться слишком быстро.

Для Peerless AV, компании, располагающейся в Авроре, штат Иллинойс, перемещение производства назад из Китая началось с заботы о защите своей интеллектуальной собственности. Peerless изготавливает металлические крепления и стойки для всех видов телевизоров, начиная от экранов, висящих в офисах, до информационных дисплеев на железнодорожных станциях и гигантских «видеостенах», используемых в музыкальных и спортивных событиях. Для того, чтобы сделать более лёгкие подставки с лучшим дизайном для более тонких экранов, которые, как предвидела компания, были на подходе, компания в 2002 году решила изготавливать свой ассортимент из алюминия вместо стали. Не имея возможности найти американскую фирму, которая могла бы снабжать их подходящими профилями и литьём по подходящей цене, они обратились в Китай. Как только бум плоских экранов набрал силу, продажи подскочили — но затем компания стала находить, что копии их продуктов заполоняют весь мир.

«Как раз эти подделки и привели к решению вернуть производство обратно в США» — говорит Майк Кампанья, президент фирмы. За этим последовали иные преимущества. По стечению обстоятельств, автомобильная индустрия погрузилась в депрессию, и компания смогла достать производственное оборудование, в котором она нуждалась, по невысокой цене. Компания также смогла найти людей с производственным опытом. Впервые за всё время со своего старта в 1941 году компания взяла деньги в долг: 20 миллионов долларов, чтобы построить и оборудовать новый завод, открывшийся в 2010 году в помещении, где все операции выполняются под одной крышей.

«Общая стоимость производства в Китае не так уж и мала, как может показаться» — говорит Кампанья. Транспортные расходы растут, контейнеры недешёвы, и нужно содержать штат в обоих странах, чтобы управлять работами. Также трудно быстро реагировать на изменения конъюнктуры. Обычно это минимум 30 дней для оборудования на каждой стадии цепочки поставки: складских запасов на китайском заводе, оборудования фабрики, содержимого грузового контейнера на его пути в США и так далее. Смена дизайна может занять до шести месяцев. Теперь же компания может доставить прототип к клиенту за несколько недель.

Кампанья был бы счастлив, если бы экономия была более впечатляющей, но он утверждает, что изготовление 95% его продукции вместо 65% в США преобразило фирму. Компания использовала труд 250 рабочих в Америке и 400 в Китае; теперь у неё 350 работников в США, и на горячих и грязных работах, таких, как розлив расплавленного алюминия и лазерная резка стали, работу выполняют роботизированные станки. Новая схема, как считает Кампанья, «делает нас очень гибкими». Это не только ускоряет производство кронштейнов, изготовленных по индивидуальному заказу, но также помогает и со стандартными товарами. Обычная продукция компании имела десятилетний период эксплуатации, но с новыми телевизорами, чей модельный ряд обновляется всё быстрее, её подставки и кронштейны теперь требуют обновления примерно каждые 18 месяцев.

Солнечная погода и кремний

Может ли возврат производства сработать для продуктов, которые собираются превратить в товар? Примерно до последнего десятилетия большая часть панелей для солнечных батарей изготавливалась американскими, европейскими и японскими фирмами. Затем китайские производители ворвались в бизнес с помощью различных программ поощрения, спонсируемых государством. Теперь Китай захватил больше половины мирового рынка наиболее широко используемых панелей солнечных батарей, которые изготовлены на базе фотоэлектрических ячеек, произведённых из кристаллического кремния. Но эта ситуация снова может измениться.

Частично из-за агрессивного поведения Китая самые слабые производители ушли с рынка: цена кремниевых солнечных панелей упала с 1,80 $ за ватт в начале 2011 года до 90 центов к концу года, согласно данным фирмы GTM Research, занимающейся аналитикой рынка. Это привело к закрытию некоторых компаний, использовавших иные технологии солнечных батарей. Одной из жертв стала Solyndra, калифорнийская компания, которая производила фотоэлектрические панели в форме тонкоплёночного покрытия внутри массива прозрачных трубок. Хотя они и более дороги в производстве, чем панели из кремния, эти трубки были способны улавливать солнечный свет более эффективно при разном положении солнца в течение дня. Но Solyndra оказалась не в состоянии конкурировать с изобилием китайских панелей. Она подала на банкротство по статье 11 (закона о банкротстве США) (предполагает реорганизацию компании, имеющей достаточные активы — прим. переводчика) в конце прошлого года, несмотря на получение (по неподтверждённым данным) 535 миллионов долларов правительственных заёмов.

Производители солнечных панелей борются до последнего, часто терпя убытки, в надежде на появление огромного рынка, когда солнечные панели достигнут т.н. «сетевого паритета» — способности соответствовать ископаемому топливу в снабжении государственной электросистемы. Женгрон Ши, глава китайской компании Suntech Power, которая стала самым крупным производителем солнечных панелей в мире, считает, что рынок сейчас подаёт признаки подъёма, и что Китай сможет достигнуть сетевого паритета в течение трёх или четырёх лет.

Каковы, в таком случае, шансы у производителей солнечных панелей в Европе и США? Для начала, вопрос не стоит как «всё или ничего». Для того, чтобы произвести панель солнечной батареи, кремний разделяется на тонкие пластинки, на которых формируются фотоэлементы. Эти фотоэлементы затем собирают в схему, помещают в рамки и покрывают стеклом. Производство панелей из этих элементов может быть более выгодным в той стране, где они будут использоваться, из-за экономии на транспортных расходах. И монтажом панелей на здания, в чём и заключается основная часть стоимости, заложенной в использование солнечной энергии, всегда занимаются местные компании. Цена монтажа в США в настоящее время составляет около 6,50$ за ватт на одно здание. То есть, западные компании могут импортировать фотоэлементы из Китая и неплохо зарабатывать на их установке. «Но в процессе разработки находятся усовершенствования производственного процесса, которые могут сравнять стоимость производства солнечных панелей в США и в Китае» — утверждает Тоньо Буонассиси, глава Исследовательской Лаборатории Солнечных Элементов в MIT.

Из публично доступных данных можно узнать, что стоимость производства полной солнечной панели в США примерно на 25% выше, чем изготовление её в Китае с доставкой на западное побережье США. Многие из преимуществ Китая в стоимости производства, как считается, происходят из дешёвого сырья, низких зарплат и низкой стоимости капитала. Даг Пауэлл, учёный Исследовательской Лаборатории Солнечных Элементов, проводит детальный анализ стоимости производства в обоих странах. С учётом разрабатываемых производственных усовершенствований, стоимость солнечных панелей, произведённых в Америке, снизится более чем вдвое, примерно до 50 центов на ватт в течение десятилетия (см. иллюстрацию 4). Солнечные панели по цене 40-75 центов за ватт, как ожидается, будут способны создать сетевой паритет в США. Разброс в цене обусловлен региональными отличиями в доступных объёмах солнечной энергии и ценах на электричество.

Ничто не мешает Китаю использовать те же самые технологические новшества, и Пауэлл изучает результаты влияния и этого фактора. Однако уже ясно, что большинство разрабатываемых усовершенствований в сфере производства уменьшат преимущество Китая.
Например, новые методы производства включают в себя более тонкие пластины, использование которых уменьшает общее количество требуемого кремния. Фотоэлементы будут более эффективными, упрощённое производство снизит стоимость капитала, и более высокий уровень автоматизации уменьшит расходы на трудозатраты. «На самом деле нужен единственный прорыв в каждой инновационной отрасли, который сработает, и мы снова в деле» — говорит Буонассиси.

Хотя Solyndra и другим компаниям не повезло, тонкоплёночная технология, которую они использовали, по-прежнему остаётся привлекательной. GE, к примеру, делает на неё ставку. Как часть $600 млн. инвестиций в бизнес солнечных батарей, она заканчивает строительство крупнейшего в Америке завода по производству солнечных панелей, около Денвера, штат Колорадо. Он будет использовать тонкоплёночную технологию для производства более лёгких панелей большего размера, использование которых, по подсчётам, снизит стоимость установки примерно вдвое. Дав рабочие места всего лишь 350 людям, подразделение GE каждый год будет способно изготавливать достаточно панелей, чтобы давать энергию для 80 000 домов.

Материалы: продвигаясь вперёд

Это настолько маленький предмет, что вы можете удержать его в своей руке, и он выглядит как непримечательный кусочек металла, с небольшими просверленными отверстиями, но его ужасно сложно изготовить. Это так сложно, потому что он должен вращаться со скоростью 12 000 оборотов в минуту, при высоком давлении и температуре в 1600 °C, что на 200°C выше температуры плавления материала, из которого изготовлен предмет. И он должен пережить ад скручивания достаточно долго для того, чтобы помочь авиалайнеру пролететь 24 миллиона километров, до того момента, как эту деталь нужно будет заменить. Всего 66 таких коротких лопастей используются в задней турбине двигателя Rolls-Royce Trent 1000, и британская компания зарабатывает сотни тысячи долларов в год на этих лопастях.

Американские и европейские компании ищут спасения в высококачественном производстве, атакуя недорогих производителей. Это предполагает всё увеличивающуюся изобретательность при работе с материалами. В этой статье будет рассмотрен ряд таких инноваций, как специальная литейная система для турбинных лопаток Rolls-Royce, а также использование углеродного волокна, переработанных отходов пластика, новые аккумуляторные технологии и многое другое.

Турбинные лопатки являются одной из ключевых технологий Rolls-Royce. Магия, которая создаёт их, зависит от глубокого понимания материаловедения и производственных технологий. Когда металлы застывают после литья, они обычно содержат большое количество микроскопических кристаллов. Это делает их достаточно прочными для большинства ситуаций, но это — потенциальный недостаток при их использовании в турбинных лопатках. Rolls-Royce использует уникальную систему, которая отливает лопасть из жаропрочного сплава, основанном на никеле, со сплошной и неразрушенной кристаллической системой. Это гарантирует, что здесь не будет дефектов структуры.

Воздух циркулирует через вертикальную ось лопастей туда и обратно через точно расположенные отверстия, изготовленные с помощью специального электронного процесса, потому что обычная дрель не будет достаточно аккуратной для этого. Эти отверстия создают плёнку воздуха, которая обтекает поверхность, для того, чтобы уберечь лопасти от расплавления. Лопасти также покрыты жаростойким керамическим покрытием. Создатели не останавливаются ни перед чем, так как устойчивые и жаростойкие лопасти позволяют реактивному двигателю работать при более высоких температурах, что улучшает сгорание и уменьшает потребление топлива.

Не сидите просто так, изобретите что-нибудь

Новая фабрика в Дерби, где Rolls-Royce изготавливает турбинные лопатки, тоже весьма необычна. Дизайнеры, инженеры и производственный персонал поселились под одной крышей, вместо того, чтобы сидеть в разных зданиях или даже разных странах. Их собрали вместе, так как Rolls-Royce считает, что такая близость приведёт к лучшему пониманию роли каждого и к большей изобретательности. «Это будет критически важным в грядущие годы» — говорит Хамид Мугхал, глава инженерно-производственного отдела. «Технология изготовления товара — это ключ к выживанию, и преимущество в производстве предоставляет одну из величайших возможностей для будущего». Это сочетание, как считает Мугхал, единственный способ продолжить делать прорывы: «Дополнительный рост не поможет этому.»

Примерно так же думают и в GE. Компания тоже изготавливает реактивные двигатели, и занимается такими направлениями, как энергетика, освещение, железные дороги и здравоохранение. «В течение ряда лет стало ясно, что нам нужно объединить исследование материалов и производственные технологии» — говорит Идельчик, глава исследовательского отдела. Новые товары привыкли создавать, начиная с дизайна, затем двигаясь к выбору материалов, а затем к производству. «Теперь это делается одновременно».

Одним из результатов таких попыток является новый промышленный аккумулятор. Его появление началось с исследования, в котором аккумулятор пытались сделать достаточно прочным для того, чтобы использовать его в гибридном локомотиве. Химический состав, основанный на никеле и соли, предоставил необходимое количество запасённой энергии на единицу веса и необходимую надёжность. Но всё же, заставить его работать в лаборатории — это одно дело, а извлечение прибыли из сложных процессов, связанных с массовым производством аккумуляторов — совсем другое. Поэтому GE создало опытное производство, чтобы изучить, как использовать эти многообещающие идеи на деле, до того, как построить фабрику. Какие-то идеи взлетают на этом этапе, какие-то — нет.

Этот аккумулятор «взлетел». Помимо гибридных поездов, он также подходит для других гибридных устройств, таких, как автопогрузчики, и может использоваться как резервный источник электропитания в таких областях, как дата-центры и вышки связи в удалённых районах. Он будет изготовлен на новом заводе стоимостью в 100 миллионов долларов, около Нискияны, так что исследователям будет удобно продолжить разработку. Сам аккумулятор состоит из набора стандартных ячеек, объединяющихся в модули, которые могут быть соединены вместе для различного применения. «Модули занимают половину места от эквивалентного свинцово-кислотного аккумулятора, и только четверть по весу, и будут работать в течение 20 лет без обслуживания, а также работать в условиях замораживания или очень высоких температур» — говорит Глен Мерфелд, руководящий системами по хранению энергии в лаборатории GE.

Один из материалов, который особенно интересует GE и других производителей — углеродное волокно. Его уже использовали, чтобы сделать большие лопатки вентиляторов впереди некоторых реактивных двигателей. Углеродное волокно гибкое в необработанном виде, но когда его пропитывают эпоксидной смолой, придают форму и вулканизируют, оно становится прочным, как сталь, но весит в два раза меньше. Эта прочность берёт своё начало из мощных химических связей, которые образуются между атомами углерода. Эти волокна могут быть сориентированы в различных направлениях, что позволяет инженерам точно подгонять прочность и гибкость композитной структуры.

Углеродное волокно начало широко использоваться в аэрокосмической сфере. В самолётах Airbus и Boeing оно широко используется вместо алюминия. Оно не только легче, но и имеет большое преимущество при производстве: большие секции, такие как основная площадь крыла, могут быть изготовлены за один раз, вместо того, чтобы склёпывать их из большого количества отдельных компонентов.

Смотрите, без рук

Прочность, лёгкость и потенциальная экономия на ручном труде, которыми обладает углеродное волокно, делают этот материал привлекательным для многих товаров. Мак Ларен из британской команды Formula 1 (F1) был первым, кто использовал машину F1 с каркасом из углеродного волокна. Джон Уотсон был за её рулём и выиграл Британский Гран-при в Сильверстоуне в 1981 году. Позже, в этом же году, он в эффектной манере продемонстрировал возможности материала выдерживать столкновения, когда выбрался невредимым из происшествия около Монцы. Но создание таких машин, в основном вручную, может занять 3000 человеко-часов.

Теперь требуется лишь четыре часа, чтобы собрать шасси и нижнюю часть кузова MP4-12С, спортивнго автомобиля стоимостью в 275 000 долларов, который в 2011 году запустила McLaren, чтобы соревноваться с основным конкурентом, Ferrari, как на дорогах, так и на треке. MP4-12C сделана в стерильной, как клиника, новой фабрике, построенной рядом с базой McLaren в Уокинге, к западу от Лондона. В конечном итоге компания будет изготавливать ряд дорожных автомобилей с использованием углеродного волокна. Этот процесс пойдёт быстрее благодаря разработке частично автоматизированного метода для сжатия материала в форме и впрыскивании эпоксидной смолы в неё под давлением. Впервые этот метод был разработан совместно с Carbo Tech, австрийской фирмой, специализирующейся на композитных материалах.

Как многие технологии, открытые благодаря автогонкам, углеродное волокно сегодня спускается вниз, от суперкаров к обычным моделям. BMW, например, запускает новую линейку электрических и гибридных моделей, которые используют корпуса из углеродного волокна. Первый небольшой городской электромобиль, BMV i3, будут собирать на новом заводе в Лейпциге со следующего года. Машина из углеродного волокна, будучи более лёгкой, чем тяжёлая стальная, выжмет больший пробег из заряда своего аккумулятора. Она может даже оказаться прочнее в краш-тестах.

Другой удивительно прочный материал может быть изготовлен из того, что люди выкидывают. Артур Хуанг, сооснователь компании Miniwiz Sustainable Energy Development, расположенной в Тайване, получил специальность архитектора в США. Он создаёт строительные материалы из модифицированного мусора. Один из его продуктов, Polli-кирпич, это блок, по форме напоминающий квадратную бутылку, сделанный из переработанного полиэтилена, часто применяющегося в изготовлении контейнеров для еды и питья. Из-за своей формы Polli-кирпичи можно соединять вместе без использования клея, создавая структуры вроде стен. Они, как говорит Хуанг, достаточно прочны, чтобы выстоять перед ураганом, но значительно снижают углеродный отпечаток здания, и в четыре раза дешевле обычных строительных материалов. Более того, так как они полупрозрачные, то в них могут быть вмонтированы светодиоды.

Конкретное преимущество

Другим из материалов Хуанга является натуральное связывающее вещество, извлекаемое из выброшенной рисовой шелухи. Оно также может быть использовано, чтобы помочь в изготовлении бетона. Эта идея не является абсолютно новой; как указывает Хуанг, что-то подобное было добавлено в известковый раствор, использовавшийся для постройки Великой китайской стены. Он думает, что материковый Китай со своим строительным бумом однажды сможет опять стать большим рынком для этого продукта. Похожее вещество может быть извлечёно из ячменной шелухи, остающейся после пивоварения. Хуанг считает, что система будет использоваться местными жителями, чтобы превращать мусор в полезный продукты.

Всё чаще и чаще проектирование продукта будет начинаться с наноуровня. Нанотехнологии часто используются для улучшения некоторых продуктов. Например, диоксид титана использовался для создания самоочищающихся стёкол для зданий. Плёнка толщиной всего лишь в несколько нанометров достаточно тонка, чтобы через неё можно было посмотреть, но, тем не менее, достаточно мощно реагирует на солнечный свет и разлагает органическую грязь. Этот материал также является гидрофильным и использует потоки дождевой воды, чтобы смыть осадок. Pilkington, британская компания, была первой, которая пустила в ход самочищающееся стекло, использовав эту технологию в 2001 году.

Тщательное изучение исследовательских лабораторий в MIT даст нам намного больше примеров будущих продуктов, которые могут использовать наночастицы. Среди таких Крипа Варанаси и его коллеги ищут материалы, обладающие ярковыраженными водоотталкивающими свойствами. «Они могут быть использованы, чтобы сделать супергидрофобное покрытие, которое значительно повысит эффективность и долговечность таких механизмов, как паровые турбины и опреснительные заводы» — говорит Вараниси. Такие покрытия также могут быть применены в существующих паровых турбинах, которые генерируют большую долю электричества, в мировом масштабе. Это может стать крупным бизнесом по модернизации, считает Варанаси.

Природа уже использует материалы с наномасштабной структурой для большей эффективности. Окаменелости, которые привлекли интерес Анжелы Белчер, сформировались примерно 500 миллионов лет назад, когда мягкотелые организмы в море стали использовать минеральные вещества, чтобы отращивать раковины и кости, используя твёрдые материалы. «Эти природные материалы содержат утончённые наноструктуры, например, в радужных раковинах, или морских ушках» — говорит Белчер. Если эти существа имели встроенную в ДНК возможность по созданию таких материалов, то должна быть возможность симулировать её. Это то, чего исследовательская группа в MIT пытается сейчас достигнуть с использованием генной инженерии.

Как бы странно это не казалось, один из проектов Белчер включает в себя использование вирусов для изготовления аккумуляторов. Вирусы — обычно тот вид, который инфицирует бактерии, но безвреден для людей — довольно обычный инструмент в генной инженерии. Для начала, Белчер и её коллеги генетически программируют вирусы на взаимодействие или связывание с материалами, в которых они (Белчер и коллеги — прим. переводчика) заинтересованы. И так как у них нет миллионов лет, чтобы ждать, они используют то, что можно приравнять к высокоскоростному дарвиновскому процессу: сделать миллиард вирусов за раз, выбрать те, которые выглядят обещающе, и повторять процесс, пока они не получат штамм, способный исполнять то, что они хотят.

Команда разработала вирусы, способные создавать элементы аккумулятора, такие, как катод и анод, и использовала их, чтобы сделать небольшие батарейки-пуговицы, подобные использующимся в часах, но процесс обладает потенциалом, который можно масштабировать и дальше. Что делает технологию столь привлекательной, как говорит Белчер, так то, что она дёшева, использует нетоксичные материалы и безвредна для окружающей среды.

Две компании, основанные Белчер, уже делают продукты с вирусами.

Cambrios Technologies изготавливает прозрачное покрытие для сенсорных экранов и Siluria Techologies (Белчер любит называть свои компании по именам геологических периодов) использует вирусы для разработки катализаторов, которые превратят природный газ в нефть и пластик. Также существуют возможные сценарии использования в солнечных батареях, медицинской диагностике и лечении рака. И всё это родилось из идеи, на которую вдохновила морская раковина.

Один из людей в MIT, с которым работает Белчер, Гербранд Цедер, эксперт по аккумуляторам, который чувствует, что должен быть более простой путь, чтобы узнать о материалах, чем обычный тягучий процесс. Информация о десяти разных свойствах материала может быть разбросана в десяти разных местах. Чтобы соединить всё это в одном месте, Цедер и его коллеги, в сотрудничестве с Национальной лабораторией Лоуренса в Беркли в прошлом году запустили бесплатный онлайн-проект, чтобы каталогизировать свойства веществ под названием Materials Project. К марту этого года он содержал данные более чем о 20 000 различных соединений.

Эта база данных разработана для того, чтобы позволить учёным быстро идентифицировать подходящие новые материалы и предсказать, как они будут взаимодействовать. Это обещает ускорить разработку новых материалов на производстве. Некоторым из новых веществ может потребоваться до 10 лет или больше, чтобы достигнуть рынка. «Так как это занимает так много времени, люди осторожно относятся к тому, чтобы инвестировать в это» — говорит Цедер. «И, значит, мы должны сделать процесс быстрым».

Аддитивное производство: оттиск

В небольшом здании в бизнес-парке Рок-Хилла, штат Южная Каролина, расположен концепт фабрики будущего. Жужжат несколько станков, за которыми следят из застеклённого центра управления два человека, смотрящие на дисплеи своих компьютеров. Некоторые из станков размером с автомобиль, другие — с микроволновку, но каждый имеет окошко, через которое можно заглянуть внутрь. Один изготавливает ювелирные изделия, другие — пластиковую рукоятку для электродрели, приборную панель для автомобиля, изящный абажур, ножной протез по индивидуальному заказу. Один даже производит детали для производства других станков вроде себя самого.

Это штаб-квартира компании 3D Systems, фирмы, основанной Чаком Халлом, чей патент 1986 года описал систему, которую он изобрёл для изготовления трёхмерных объектов, как «стереолитографию». Она работала, используя ультрафиолетовое излучение для отвердения тонкого слоя жидкого пластика, напоминающего чернила, и повторяла этот процесс нужное количество раз, с каждым проходом добавляя очередной слой пластика. С того момента появились другие способы 3D-печати (смотрите статью), но все они работают по аддитивной технологии, создавая объекты слой за слоем.

3D-печать изначально задумывалась как способ создания одноразовых прототипов, но по мере того, как технология совершенствовалась, всё большее количество объектов печатались, как готовые изделия (процесс, называемый аддитивным производством). Сегодня около 28% средств, которые тратятся на распечатку вещей, идут на готовые изделия, согласно Терри Волерсу, владельцу исследовательской фирмы, специализирующейся в этой области. Он предсказывает, что это число превысит 50% к 2016 году и 80% к 2020. Но, как он думает, оно никогда не достигнет 100%, так как возможность быстро и дёшево изготавливать прототипы останется важной частью схемы.

Единственный в своём роде

Изготовление одноразовых прототипов может быть невероятно дорогим, но 3D-принтеры способны существенно снизить его стоимость. Многие из товаров массового спроса, механических деталей, обуви и моделей для архитекторов предстают в распечатанном виде для оценки инженерами, стилистами и клиентами, до того, как будет выбран окончательный вариант. Любые изменения могут быть своевременно отпечатаны за несколько часов или за ночь, в то время как ожидание нового прототипа, производимого в машинном цехе, может занять недели. Некоторые дизайнеры уже печатают готовую к ношению обувь и платья из пластика и полиамида. Айрис ван Херпен, датский кутюрье, с помощью 3D-печати создал изумительную коллекцию для подиумов. Хотя кожу пока ещё никто не может распечатать, но работы в этом направлении ведутся.

И хотя едва ли аддитивное производство позволяет экономить за счёт роста производства, технология идеально подходит для мелкосерийного производства. Также она позволяет выполнять массовую индивидуализацию готовых деталей. Миллионы зубных коронок и корпусов слуховых аппаратов уже делаются по индивидуальным параметрам с помощью 3D-принтеров.

Свободное от ограничений обычных заводов, аддитивное производство позволяет дизайнерам изготавливать вещи, которые ранее считались слишком сложными для выгодного производства. Это могло быть вызвано эстетическими соображениями, но инженеры ищут и практическое применение. Например, жидкости более эффективно протекают через каналы круглой формы, чем через угловатые, но очень сложно проделать такие каналы внутри твёрдой металлической конструкции обычными способами, в то время как 3D-принтер может сделать это без затруднений. 3TRPD, британская фирма, предлагающая услуги аддитивного производства, распечатала коробку передач для гоночной машины со сглаженными внутренними каналами для масла гидравлической системы, вместо того, чтобы пробурить их под прямым углом. Эта коробка передач не только позволяет быстрее менять передачу, она ещё и до 30% прочнее, говорит Иан Халлидэй, президент фирмы. Истребитель F-18 содержит ряд напечатанных деталей, например, воздуховоды, по тем же причинам.

Меньший вес тоже входит в число достоинств распечатанных на 3D-принтере деталей. При создании объектов слой за слоем возможно использовать ровно столько материала, сколько требуется для производства собственно детали. Производство же на обычном заводе требует добавления выступов и подставок, чтобы деталь можно было обработать, фрезеровать и формовать на станке, а также дать предусмотреть поверхность для частей, которые должны быть прикручены или приварены друг к другу. 3D-принтер, скорее всего, распечатает такое изделие как готовую деталь, которая не будет требовать сборки. Он даже сможет изготовить механические объекты с движущимися частями за один проход.

Это обещает большую экономию на материалах. В аэрокосмической промышленности металлические детали зачастую изготавливают на станке, из сплошного слитка дорогого высокоочищенного титана. Это может означать, что 90% материала срезаются, а стружка бесполезна при производстве самолётов. Тем не менее, титановый порошок может использоваться для изготовления таких вещей, как скобы для дверей самолётов или детали спутника. Они могут быть такими же прочными, как и деталь, изготовленная на станке, но для изготовления потребуется лишь 10% сырья, согласно исследователям из EADS, Европейского аэрокосмического консорциума, являющегося материнской компанией Airbus.

Способность изготавливать весьма сложные конструкции с помощью мощного программного обеспечения и обращать их в реальные объекты с помощью 3D-печати формирует новый язык дизайна и конструирования. Предметы, распечатанные на 3D-принтере, часто имеют органический, естественный вид. «Природа создала немало очень эффективных конструкций, и подражание им — хорошая идея», — утверждает Вим Микелс, вице-президент Materialise, бельгийской компании, использующей аддитивное производство для изготовления ряда продуктов, включая медицинские устройства. При внедрении тончайшей решётчатой внутренней структуры живой кости в металлический имплантат он может быть изготовлен более лёгким, чем будучи изготовлен на станке, не теряя при этом ни грана в прочности, проще соединяясь с костями самого пациента, и может быть изготовлен в точности для нужд конкретного пациента. В прошлом году хирурги из Нидерландов распечатали новую титановую челюсть для женщины, которая страдала от хронической костной инфекции.

Многие компании интересуются, каким образом аддитивное производство повлияет на их деятельность. Некоторые воспринимают эту технологию очень серьезно; GE, например, изучает, как она сможет использовать 3D-печать во всех видах своей деятельности. В разработке у них уже находится один такой продукт, небольшой ультразвуковой сканер. Такие сканеры используются врачами для получения изображений объектов внутри организма, к примеру, детей в утробе матери. Размер, вес и стоимость приставок с дисплеем снизилась, но ультразвуковой зонд, прикладываемый непосредственно к телу, практически не менялся, и является самой дорогой частью системы. Датчик отсылает ультразвуковые импульсы и принимает сигналы, используя отражение для отрисовки изображений. Он содержит миниатюрные пьезоэлектрические датчики, которые изготовлены путём тщательной микрообработки хрупких кусочков керамики.

GE разработала аддитивную систему для распечатки этого зонда. Это сильно снизит стоимость производства и позволит разработать новые, недорогие портативные сканеры, не только для медицинского применения, но и для исследования критически важных аэрокосмических и промышленных конструкций на предмет трещин.

Повторяй за мной

Как далеко может шагнуть эта технология? Идельчик, из лаборатории глобальных исследований GE, очень оптимистичен: «В один день мы распечатаем двигатель». Но ряд производителей, таких как GE и Rolls-Royce, считают, что появится некий вид гибридной системы для печати. Она изготовит наброски для формы, что поможет сэкономить материалы, а затем заготовка может быть обработана станком для большей точности.

Replicator, роботизированная система по быстрому производству, изготовленная британской компанией Cybaman Technologies, уже довольно близка к этому. Система, размером с большой холодильник, готова как к субтрактивному, так и к аддитивному производству. Она использует систему напыления, управляемую лазером, чтобы создать базовую форму, которую затем обрабатывают на станке. Replicator, как и подобает системе с таким именем, способен к созданию точной реплики объекта, предварительно помещенного внутрь него, при помощи цифрового сканирования для получения необходимых данных.

Replicator ближе всего к тому, насколько современная технология способна воссоздать телепорт из научной фантастики. Он может отсканировать объект в одном месте и дать команду распечатать копию второму Replicator на другом конце мира. Это означает, например, что срочно требующиеся запасные части могут быть изготовлены в разных местах, без необходимости что-то пересылать. Даже детали, которые уже недоступны на рынке, можно будет скопировать путём сканирования сломанной запчасти, её виртуального восстановления и распечатки новой. Вполне возможно, что появятся цифровые библиотеки деталей и товаров, недоступных на рынке. Точно так же, как с появлением электронных книг понятие «тиража» в их отношении потеряло смысл, так и детали смогут оставаться доступными навечно. Представьте ремонтников с портативными 3D-принтерами в своих микроавтобусах, или хозяйственные магазины, предлагающие услуги по распечатке деталей с чертежей.

3D-принтеры будут бесценны в удалённых местах. Деон де Бир из Ваальского технического университета неподалёку от Йоханнесбурга сейчас работает над проектом, который называется Idea 2 Product Lab, использующего дешёвые 3D-принтеры для обучения и для того, чтобы пробудить интерес к конструированию и производству у студентов. Пока его команда размещала подобную лабораторию в одном из филиалов колледжа в Апингтоне, большом сельскохозяйственном районе Северо-Капской провинции, они обнаружили, что им не хватает нужного гаечного ключа. Вместо того, чтобы ждать несколько дней доставки, они распечатали его и закончили работу.

«Вместо гаечного ключа представьте небольшую пластмассовую деталь, скажем, для ремонта оборудования в местной больнице или сельскохозяйственной техники» — говорит Де Бир. Он считает, что 3D-принтеры могут «создать новый вид инженеров-механиков», особенно в сельскохозяйственных регионах.

У некоторых людей уже есть 3D-принтеры дома. Промышленные системы 3D-печати стоят от 1500$ до миллиона долларов и выше. Но дешёвые настольные системы создают новый рынок. Они предназначены для людей, увлечённых своим хобби, энтузиастов, делающих всё своими руками, ремесленников, изобретателей, исследователей и предпринимателей. Некоторые системы могут быть собраны из наборов и используют свободное программное обеспечение. Но крупные производители 3D-принтеров тоже приходят на рынок.

3D Systems, которые производят широкий спектр станков и устройств для изготовления прототипов, сейчас запускают линию небольших 3D-принтеров для домашних пользователей, называющуюся Cube. Она была разработана совместно с онлайн-платформой Cubify для того, чтобы предоставлять услуги сообществу своих пользователей. Cube, ценой в 1299$, печатает при помощи нанесения тонкого слоя материала из картриджей разного цвета. При застывании пластик твердеет. Эти принтеры могут изготовить деталь размером до 140 мм по трём измерениям, при стоимости материалов в 3,50$. Качество не будет таким же, как в промышленных принтерах, но для большинства этого будет достаточно. Высококачественные творения могут быть загружены в Cubify.

«Новая линейка продуктов означает не просто возможность что-то распечатать» — говорит Эйб Райхенталь, директор 3D Systems. «Она создана для того, чтобы упростить процесс создания продукта и позволить людям использовать мощь интернета, чтобы делиться идеями. Это персональная производственная революция» — говорит он.

3D-принтеры: слой за слоем

Пользоваться 3D-принтером — всё равно что распечатать письмо; жмёшь «распечатать» на экране и файл отсылается, например, на струйный принтер, который выдавливает слой чернил на поверхность листа бумаги, чтобы создать двумерное изображение. Однако при 3D-печати программное обеспечение делает серию цифровых разрезов в программе компьютерного моделирования, и отправляет описание этих разрезов в 3D-принтер, последовательно добавляющий тонкие слои, пока не появляется твёрдый объект. Разница в том, что «чернила» в случае 3D-принтера — это материал.

Cлои могут соединяться разными способами. Некоторые 3D-принтеры используют струйный процесс. Objet, израильская компания, производящая 3D-принтеры, использует струйную головку для распыления сверхтонкого слоя жидкого пластика на формовочную поверхность. Этот слой затвердевает под воздействием ультрафиолетового излучения. Затем поверхность немного опускается, и добавляется следующий слой. Другой способ — это формовка с помощью наплавки, используемый Stratasys, компанией, которая располагается в Миннеаполисе. Он заключается в расплавлении пластика через экструзионную головку, чтобы выдавить тонкую нить материала для построения слоёв.

Другие системы в качестве материала для печати используют порошкообразные составы. Порошок может быть распределён по поддону в виде тонкого слоя и затвердевать от струи жидкого связующего вещества. Он также может быть расплавлен по требуемому шаблону с помощью лазера, посредством процесса, называемого лазерным запеканием, эту технологию использует немецкая компания EOS в своих станках аддитивного производства. Arcam, шведская фирма, расплавляет порошок в своих принтерах при помощи пучка электронов в вакууме. И это лишь несколько из вариантов.

Для изготовления сложных конструкций с пустотами и выступами добавляют гели и другие вспомогательные материалы, а пустое пространство может быть заполнено неплавящимся порошком. Этот вспомогательный материал потом можно смыть или выдуть. Список материалов, которыми сейчас можно печатать, варьируется от различных видов пластика до металлов, керамики, и резиноподобных веществ. Некоторые принтеры могут сочетать материалы, изготавливая объект, который будет твёрдым с одного конца и мягким с другого.

Некоторые исследователи уже используют 3D-принтеры для изготовления несложных живых тканей, таких, как кожа, мышцы, и короткие отрезки кровеносных сосудов. Существует вероятность того, что крупные внутренние органы, такие как почки, печень и даже сердце, однажды тоже смогут быть распечатаны — и если биопринтеры смогут использовать стволовые клетки самого пациента, то вероятность отторжения его телом распечатанных органов после трансплантации будет значительно снижена.

Даже еда может быть напечатана. Исследователи из Корнуэльского университета уже преуспели в распечатке кексов. Настоящим прорывом для печати еды, как все соглашаются, станет возможность печатать шоколад.

Кооперативное производство: а теперь все вместе

Когда-то Нью-Йорк был столицей промышленного производства США, в 1950 году более миллиона людей было занято в этой сфере. Сегодня это число снизилось до 80 000, и в основном они работают в компаниях с узкой специализацией, такой, как мебельная и пищевая промышленность, а также тех, что наполняют оживлённый район Манхэттена, торгующий одеждой. Тем не менее, мы наблюдаем как, созданная предпринимательским духом города, появляется новая сфера. Её можно назвать общественным производством.

Одна из занимающихся этим компаний — ультрамодная, как и её название, Quirky (quirky — необычный, странный, чудаковатый, прим. переводчика). Эта новая студия дизайна располагается в переоборудованном складе около реки Гудзон и владеет небольшой фабрикой, где есть пара 3D-принтеров, лазерный резак, фрезерные станки, камера для окраски и другое оборудование. Эта мастерская прототипирования является главной в бизнесе Quirky по превращению идей других людей в готовые продукты.

С помощью растущего сетевого сообщества Quirky представляет по два новых потребительских товара в неделю. Это работает следующим образом: пользователь представляет на рассмотрение идею, и если достаточному количеству людей она понравится (как на Facebook), то команда Quirky по конструированию изделий изготавливает прототип. Пользователи оценивают его онлайн и могут принять участие в формировании итогового дизайна и упаковки, определиться с ценой. Затем Quirky занимается поиском подходящих производителей. Продукт продаётся через сайт Quirky, а если спрос растёт, то и через розничные сети. Quirky также занимается патентованием и утверждением стандартов, и отдаёт 30% прибыли от прямых продаж изобретателям и другим пользователям, которые принимали участие в создании продукта.

Пока наиболее успешный продукт Quirky — Pivot Power, электрический удлинитель с регулируемыми розетками, облегчающий подключение различных зарядных устройств, стоимостью в 29.99$. Идея пришла в голову Джейку Зайну из Милуоки, когда он учился в старших классах, он отправил её в Quirky, и 709 людей поддержали продажу его идеи. К началу апреля, продав более 200 000 устройств, Зайн заработал на своём изобретении 124 000$.

Используя своё сообщество как референтную группу, Quirky быстро может определить, имеется ли для товара рынок сбыта, и установить справедливую цену ещё до принятия самого решения о производстве. Большая часть продукции фирмы изготавливается субподрядчиками в Азии, в частности, в Китае. «С тем, с какой скоростью они могут превращать эскизы в продукты, мало кто может соперничать» — говорит Бен Кауфман, директор Quirky. Аддитивное производство пока не готово для подобного производства в крупных масштабах, как он указывает, но это может измениться.

Quirky надеется в будущем изготавливать больше продуктов в США, видя преимущества в том, чтобы находиться близко к месту производства. «Интенсивность креативного мышления, когда вы стоите рядом со станком, производящим сотни тысяч вещей, намного выше, чем когда вы работаете за 4000 миль,» — говорит Кауфман. «Ваше сознание крутится вокруг того, что же ещё такое вы можете придумать, чтобы станок это изготовил».

Shapeways, другое онлайн-сообщество по производству, специализируется на услугах 3D-печати. Компания, основанная в 2007 году в Эйндховене (Нидерланды), где она содержит европейскую производственную базу, переместила свою штаб-квартиру в Нью-Йорк, где создаёт второе предприятие 3D-печати. В прошлом году Shapeways отгрузила 750 000 изделий, и это число быстро увеличивается. Пользователи Shapeways загружают свои проекты, чтобы автоматически получить моментальную квоту для печати на промышленных 3D-принтерах с большим выбором материалов. Пользователи также могут заниматься онлайн-продажей своих товаров, устанавливая собственные цены. Некоторые проекты могут быть модифицированы покупателями, например, они могут поместить свои инициалы на запонки.

«Простой онлайн-доступ к 3D-печати имеет три важных последствия для производства» — говорит Питер Вайжмаршозен, глава Shapeways. Во-первых, это скорость выхода на рынок: Shapeways продавала обложки для iPad уже через 4 дня после запуска его продаж Apple в 2010 году. Во-вторых, риск выхода на рынок ничтожен, потому что бизнесмены смогут обкатать свои идеи, прежде чем переходить к крупномасштабному производству, и изменять свои прототипы в соответствии с отзывами первых покупателей. Некоторые товары Shapeways проходят через 20-30 итераций в год. И в-третьих, это возможность производить вещи, изготовить которые ранее было сложно иными способами, как правило по причине их чрезмерной замысловатости для изготовления на станке.

Можете ли вы представить?

Люди не перестают удивлять своими идеями. Последние примеры включают в себя любопытные ходячие крабоподобные устройства, некоторые из них движутся с помощью небольших ветряков, разработанные Тео Янсеном, датским художником (кажется, что датчане обладают естественным сродством с 3D-печатью). Они тоже распечатаны за один проход, вместе со всеми движущимися частями. «Если вы дадите людям доступ к креативной технологии таким образом, что она их не отпугнёт, они найдут способ использовать её так, как вы себе и представить не можете» — говорит Вайжмаршосен. И эта технология становится всё более простой в использовании. Когда Shapeways начинала свою деятельность, половину загруженных файлов не удавалось распечатать из-за ошибок или сбоев. Теперь доля успешных распечаток дошла до 91% благодаря программному обеспечению, автоматически исправляющему проблемы.

Раджив Кулкарни, который управляет потребительским отделом в 3D Systems, хочет, чтобы первый потребительский 3D-принтер компании был настолько простым, чтобы даже ребёнок мог его использовать. Cubify, их онлайн-служба для пользователей, также предоставляет 3D-печать и онлайн-торговлю, и сотрудничает с такими организациями, как Freedom of Creation, проектной группой, которая специализируется на продуктах 3D-печати.

Будучи единожды оцифрованной, вещь станет легко копируемой. Это означает, что защита интеллектуальной собственности будет столь же сложна, как и в других сферах, которые стали цифровыми. «Онлайн-контент потребует проверки на нарушения» — говорит Кулкарни. И здесь нас ждёт немало каверзных моментов. К примеру, что случится, если посетитель Disney World во Флориде сделает серию фото замка Золушки, сконвертирует их в 3D-файл и использует его, чтобы распечатать и продавать копии замка в онлайне? Кулкарни спокоен: «Это то, с чем нам придётся разбираться, но это не должно быть препятствием для инноваций».

Интернет уже облегчает жизнь обычным производителям, позволяя им покупать детали и сборные изделия по всему миру. Одна онлайн-группа из Атланты, MFG.com, с более чем 200 000 членами из 50 стран, предлагает изобилие услуг по изготовлению. Компании используют сервис, чтобы объединяться и сотрудничать, загружая цифровые проекты, получая комментарии и оценивая полученные услуги. Подобные онлайн-сообщества по производству в какой-то мере могут стать виртуальным эквивалентом промышленного кластера.

По мере того, как онлайн-сервисы и программное обеспечение будут распространяться шире, они также позволят клиентам принимать участие в производственном процессе. Например, Dassault Systemes, французский производитель программного обеспечения, создала виртуальное онлайн-окружение, в котором сотрудники, поставщики и потребители могут работать совместно, чтобы воплотить новые идеи в реальность. Оно даже предоставляет реалистичные манекены, чтобы испытывать на них новые товары. То, в каком случае продукты не справятся с задачей, как их можно ремонтировать, и как их можно будет разобрать для последующей утилизации — всё это может быть смоделировано на компьютерах. Фирмы по производству ПО называют такие услуги «управление жизненным циклом продукта», так как они проделывают компьютерное моделирование, начиная от концепции продукта и до его смерти, что в наши дни означает переработку.

Таким же образом, как переход к цифровой форме информации избавил некоторых от необходимости работать в офисе, это произойдёт и в производстве. «Разработка продукта и моделирование сегодня могут быть выполнены на персональном компьютере, а результаты доступны посредством облачных технологий с помощью таких устройств, как смартфон» — говорит господин Рошель из Autodesk, компании по разработке ПО из Кремниевой Долины. Это значит, что дизайнеры и инженеры смогут работать над продуктом и обмениваться мыслями, находясь где угодно. Что это значит для производства? Рошель видит это так: «Это означает, что фабрикой будущего буду я, сидя в своём домашнем офисе».

Автоматизация: создание будущего

В 80-ых, когда американские автопроизводители опасались разорения из-за конкуренции с японскими, многие в Детройте мечтали, что они смогут победить своих соперников с помощью производства «с выключенным светом». Идея заключалась в том, что заводы станут настолько автоматизированными, что можно будет отключить освещение и оставить роботов в темноте изготавливать автомобили. Однако это не стало реальностью. Преимущество японцев, как оказалось, заключается не в автоматизации, а бережливом производстве, в основном зависящем от людей.

Многие из новых производственных методов в грядущей революции потребуют меньшего людского присутствия в заводском цехе. Благодаря более умным и сообразительным роботам некоторые виды производства «с выключенным светом» теперь вполне реальны. FANUC, крупный японский производитель промышленных роботов, автоматизировал часть своих производственных линий до такой степени, что они могут работать без присмотра неделями. На множестве других заводов такие методы, как лазерная резка и литьевое формование, производятся без какого-либо человеческого вмешательства. Станки аддитивного производства также могут быть предоставлены сами себе, печатая самостоятельно сутки за сутками.

Хотя производственный процесс по-прежнему будет требовать человеческого контроля, но не в таком объёме в виде непосредственного присутствия на производстве. Автоматизированные станки по-прежнему будут нуждаться в обслуживании и программировании. Какая-то часть рабочих превратится уже в «операторов» станка, что, как правило, требует большего объёма знаний и умений. А некоторые задачи, такие, как сборка деталей, остаются слишком сложно автоматизируемыми, и по этой причине сборку часто отдают на откуп субподрядчикам в странах с низкой стоимостью ручного труда.

Хотя промышленные роботы всё лучше справляются со сборкой, они дороги и требуют экспертов в установке и настройке (чьи услуги могут обойтись ещё дороже, чем сам робот). До момента, когда они смогут полностью заменить людей во многих производственных сферах, пройдёт ещё немало времени. Инвестирование в роботизацию может иметь смысл для крупных производителей, таких как автозаводы, по-прежнему остающихся основными пользователями подобной техники, но даже на высокоавтоматизированных заводах люди выполняют основную часть финальной сборки. А для небольшого и среднего бизнеса роботы в целом слишком дороги и недостаточно гибки в настройке.

Но следующее поколение роботов будет иным. Они будут не только дешевле и проще в настройке, но и работать совместно с людьми, вместо того, чтобы их заменять. Они будут подносить детали, поднимать инструменты, сортировать предметы, убирать и находить себе полезное применение мириадами других способов.

На стадии разработки находятся различные пути создания таких роботов, особенно активно работают в этом направлении маленькие компании. Немецкий институт Фраунгофера, к примеру, принимает участие в европейской инициативе по разработке роботов, которые будут достаточно безопасны, чтобы работать среди людей (в данный момент зону работы промышленных роботов приходится отгораживать, во избежание причинения случайного вреда человеку) и быть способными понимать простые инструкции, включая голосовые команды.

«Существующее поколение промышленных роботов напоминает первые образцы мэйнфреймов» — считает Родни Брукс, сооснователь iRobot, американской фирмы, в ассортимент продуктов которой входят как Roomba, робот-пылесос, так и боевые роботы. Эти большие компьютеры управлялись экспертами, которые были далеко от большинства пользователей, до тех пор, пока не появились персональные компьютеры. «Но ПК не привели к исчезновению офисных работников, они изменили их задачи» — говорит Брукс. Часто это означало возможность заняться более сложной работой. В 2008 году он основал Heartland Robotics, чтобы приступить к производству машин, которые послужат эквивалентом ПК в робототехнике.

Брукс не распространяется о том, какими будут эти машины, хотя его взгляды на будущее роботов дают подсказку. Как обнаружила Toyota в рамках экономичного производства, работники конвейера, если им предоставить возможность, могут дать много полезных советов о том, как повысить эффективность труда. «Если работников цеха или мастерских снабдить простыми в использовании роботами, они смогут работать более эффективно» — говорит Брукс. Добавьте к этим роботам инновационные производственные технологии и вы получите производственный Ренессанс.

Это облегчит жизнь для стартапов, но увеличение масштабов производства, как известно, довольно сложная задача, так как капитальные вложения в оснащение завода часто слишком высоки для потенциальных инвесторов, или же срок окупаемости слишком долог. В некоторых сферах бизнеса продвинутые производственные технологии помогут снизить эти расходы, считает Мартин Шмидт, эксперт в электротехнике из MIT. Шмидт создал несколько компаний, которые производят небольшие устройства, к примеру, миниатюрные сенсоры. Он считает, что производственное оборудование для таких устройств может уменьшиться и в размерах, вплоть до настольного, снижая капитальные вложения. В сферах, где это случится, как говорит Шмидт: «Думаю, мы увидим кое-какие перестановки».

Товары массового производства продолжат изготавливать на заводах, используя традиционные технологии, в течение ещё долгого времени, хотя и с ростом автоматизации и гибкости, как это было доказано на практике автопроизводителями. Такими компаниями, как GE и Rolls-Royce, будут построены несколько сверхвысокотехнологичных фабрик для производства ограниченного числа узкоспециализированных продуктов, таких, как реактивные двигатели. Миллионы небольших компаний и фирм среднего размера получат выигрыш от использования новых материалов, дешёвых роботов, умного ПО, изобилия онлайн-сервисов, а также 3D-принтеров, которые могут выгодно печатать товары небольшим тиражом. Появится бесконечное количество предпринимателей, надомных, в небольших мастерских, и, разумеется, в гаражах, которые смогут выполнять такие вещи, которые они никогда не смогли бы раньше.

Достигая цели

Производственные революции никогда не случались за ночь, но эта уже действительно близка. В биологических науках и нанотехнологии ведётся достаточное количество исследований, способных создать абсолютно новые сферы деятельности, такие как создание аккумуляторов на базе вирусов. И если использование композитных материалов из углеволокна распространится от спортивных авто к более повседневным моделям, большие штамповочные прессы и роботизированные сварочные линии могут исчезнуть из автозаводов.

Аддитивное производство, как и любая другая цифровая технология, становится всё более дешёвой и более эффективной. Качественные изменения уже на подходе. В настоящее время 3D-принтеры изготавливают один предмет за раз или небольшой партией. Но если они смогут работать в режиме непрерывного производства, как машина по производству таблеток в лаборатории Novartis-MIT, они могут быть использованы в рамках мобильной производственной линии. Целью будет являться скорее более быстрое и более гибкое изготовление товаров, нежели достижение экономии на объёмах производства. Такая линия сможет быть использована для того, чтобы создавать продукты размера, который слишком велик, чтобы поместиться в существующие 3D-принтеры и, так как у станка будет цифровое управление, каждый из них может изготавливать своё собственное изделие, таким образом делая возможной массовую кастомизацию. Это предпосылки для успеха технологии.

Насколько же это реально? На недавно прошедшей выставке EuroMold независимая исследовательская группа TNO, расположенная в Нидерландах, продемонстрировала новую машину, с сотней платформ, непрерывно двигающихся вокруг карусели. Множество головок 3D-печати будут выдавливать пластики, металлы или керамику на каждую платформу по мере того, как они будут двигаться, чтобы создать готовое изделие, слой за слоем. Масштабируйте идею, представьте карусель в виде прямого конвейера, и вы получите производственную линию с разнородными печатными головками.

«Человек с молотком» под стенами Мессе Франкфурт всё ещё куёт свой брусок металла.

Но через десятилетие или два посетители будущих промышленных выставок могут перестать понимать смысл этой скульптуры.

http://sputnikipogrom.com/special/revolution/01.php