Оборудование, материалы и программное обеспечение:3 столпа успеха 3D-печати

Каковы секреты успешного аддитивного производства?

Этот вопрос задают многие заинтересованные стороны, поскольку аддитивное производство все больше перемещается в сторону производства конечных деталей. Хотя 3D-печать прошла долгий путь, особенно за последние 10 лет, остаются основные проблемы, которые необходимо решить.

Три столпа успеха 3D-печати

Ключи к успешной работе AM лежат в трех важных областях:

1. Оборудование
2. Материалы
3. Программное обеспечение

Эти элементы составляют то, что мы назвали тремя столпами промышленной 3D-печати, поскольку переход технологии к производству готовых деталей будет зависеть от дальнейшего развития в каждой из этих областей.

С учетом сказанного давайте рассмотрим проблемы, с которыми сталкиваются в каждой из этих сфер, и шаги, которые предпринимаются для их решения.

Основа №1:Аппаратное обеспечение

Без сомнения, современные промышленные 3D-принтеры далеки от ранних систем 1980-х годов. Они стали быстрее, надежнее, и производители все чаще разрабатывают промышленные 3D-принтеры с прицелом на производство.

Точность и повторяемость

Но для того, чтобы аддитивное производство стало действительно жизнеспособным для производства конечных деталей, жизненно важно, чтобы машины были разработаны так, чтобы гарантировать повторяемость и точность процесса в 100% случаев.

Что касается аддитивного производства, то концевые детали должны изготавливаться с одинаковыми параметрами, чтобы сохранить те же свойства деталей. Этому способствует три ключевых фактора:

• Ориентация
• Положение
• Размещение детали (по отношению к другим частям на печатной платформе)

И все же надежность и точность остаются постоянной проблемой для производителей оборудования. В настоящее время многие промышленные 3D-принтеры не настроены до такой степени, что они могут создавать надежные детали в 100% случаев, особенно в случае металлов. По сравнению с общепринятыми традиционными методами, это проблемная область, которую необходимо будет решить, чтобы AM представила ценную альтернативу.

Кроме того, в процессе 3D-печати часто получаются детали с разными свойствами. Эта проблема в первую очередь может быть связана с многочисленными параметрами процесса, которые необходимо тщательно контролировать и контролировать. Один из способов справиться с этой сложностью - разработать системы управления с обратной связью с обратной связью, которые обеспечат качество и повторяемость производства конечных деталей.

Velo3D - компания, которая внедрила такую ​​замкнутую систему в свои 3D-принтеры. Американский производитель недавно выпустил на рынок свою машину для нанесения металлического порошка Sapphire, которая, как говорят, обеспечивает превосходную однородность деталей благодаря интегрированной метрологии процесса на месте. Это позволяет контролировать ванну расплава с обратной связью, уменьшая вероятность деформации и вариативность между деталями.

Скорость и масштабируемость

Проблемы, связанные со скоростью печати и масштабируемостью, ограничивают потенциал массового производства систем 3D-печати. Но и здесь производители оборудования пытаются решить эту проблему. Возьмем, к примеру, HP:производитель запустил свою систему Multi Jet Fusion в прошлом году с целью увеличения масштабов производства пластиковых деталей AM. На сегодняшний день на станках MJF было произведено около 3,5 миллионов деталей, половина из которых предназначена для конечного использования.

HP также недавно объявила о планах начать производство конечных деталей для металлов, имея в начале этого года дебютировала со своей машиной Metal Jet. Эта машина обещает быть в 50 раз более производительной, чем сопоставимые машины для струйной обработки металлического связующего и SLM. Кроме того, с целью соответствия стандартам сертификации система, как утверждается, может производить детали из нержавеющей стали, соответствующие международным стандартам ASTM.

Принцип № 2:материалы

Материалы составляют вторую опору промышленной 3D-печати. Опять же, в этой области уже сделано много достижений, включая ряд AM-совместимых материалов, включая металлы, полимеры и даже керамику. Однако ключевые проблемы, связанные с затратами и стандартизацией, еще предстоит решить.

Высокие расходы

Жизненно важно обеспечить, чтобы аддитивное производство оставалось конкурентоспособным по стоимости по сравнению с традиционными методами производства. И все же высокая стоимость материалов - одна из основных проблем, с которыми сталкиваются производители.

Здесь, пожалуй, больше всего требуется более тесное сотрудничество. Ultimaker - один из примеров этого; Производитель настольных 3D-принтеров с открытым исходным кодом объявил о сотрудничестве с несколькими мировыми компаниями, производящими материалы.

В недавнем интервью AMFG президент Ultimaker North America Джон Кавола вновь заявил о необходимости усиления конкуренции для снижения затрат:«Реальность в 3D-печати сегодня такова, что стоимость нити для FDM-машины составляет примерно 50 долларов за фунт, тогда как для литья под давлением это 3 доллара за фунт. Это на порядок меньше. Но со временем, когда будет усиливаться конкуренция, больше разработок и больше внимания будет уделяться производству, этот разрыв начнет сокращаться ».

Стандартизация

Еще одна проблема заключается в отсутствии стандартов для 3D-печати. С этим связан текущий портфель материалов для AM. В то время как пластмассы сравнительно хорошо зарекомендовали себя, отрасль ожидает большего разнообразия материалов, особенно металлов и керамики. Например, многие марки сплавов для металлов либо недоступны, либо еще не разработаны для аддитивного производства. Расширение ассортимента материалов AM, адаптированных к различным отраслевым требованиям, в конечном итоге позволит найти более широкий спектр применений в разных отраслях.

ASTM International, организация по разработке стандартов, является одной из тех, кто работает над решением этой проблемы. Организация установила партнерские отношения с рядом ключевых игроков отрасли, чтобы запустить Центр передового опыта в области аддитивного производства, в котором, помимо других инициатив, особое внимание уделяется разработке стандартов для металлических порошков.

Увеличение количества компаний, занимающихся материалами, которые входят в сферу AM, также решает проблему разнообразия материалов. Эти новые проигрыватели предлагают новые материалы, в частности, высокоэффективные термопласты и легкие металлы.

Принцип № 3:Программное обеспечение

Наконец, что не менее важно, идет третий столп 3D-печати:программное обеспечение. Компания может иметь 3D-принтеры и материалы для производства необходимых деталей, но как вы можете гарантировать, что управление вашими производственными процессами будет оптимизированным и эффективным? Как обеспечить полную видимость всех объектов, отделов и команд?

Управление рабочими процессами

Именно здесь программное обеспечение вступает в свои права. Действительно, как цифровая технология 3D-печать в значительной степени зависит от программного обеспечения, которое управляет каждым элементом производственного процесса.

Одна из основных проблем для OEM-производителей и сервисных бюро заключается в отсутствии соответствующей системы программного обеспечения, способной удовлетворить особые требования, необходимые для аддитивного производства. Поскольку производство AM включает в себя этапы, которые не требуются для субтрактивного производства (проектирование САПР, анализ и т. Д.), Стандартных систем PLM или ERP будет недостаточно для обработки запросов, операций САПР и других необходимых действий. В нынешнем виде подавляющее большинство компаний застряли в использовании отдельных пакетов программного обеспечения, созданных для разных функций, которые в конечном итоге не взаимодействуют друг с другом. Это отрицательно сказывается как на эффективности, так и на видимости.

К счастью, в этой области были достигнуты огромные успехи благодаря ключевым разработкам в области программного обеспечения для управления рабочими процессами. Осуществляя самые основные функции, такое программное обеспечение помогает автоматизировать ручные задачи, выполняемые клиентом, такие как управление входящими запросами. Однако в полной мере такое программное обеспечение, такое как AMFG, также может автоматизировать производственные задачи, такие как подготовка сборки и планирование машин, и предоставлять производственные показатели и аналитические данные в реальном времени.

Помимо управления рабочими процессами, программное обеспечение для моделирования также помогает решать многие из текущих проблем, с которыми сталкивается отрасль. Например, прогнозирование и анализ процессов 3D-печати с помощью моделирования может помочь предотвратить дорогостоящий метод проб и ошибок, гарантируя правильность всех параметров с первого раза.

Управление машиной

Возможно, одна из самых больших проблем заключается в возможности напрямую передавать и обмениваться данными с машинами AM на вашем производственном предприятии. Преимущества этого очевидны:возможность удаленно управлять машиной, оценивать мощность в режиме реального времени и так далее. Однако подавляющее большинство машин не было разработано для прямой связи. Чтобы 3D-печать стала методом производства конечных деталей, производители оборудования должны работать с разработчиками программного обеспечения, чтобы их машины были открыты для такой интеграции.

Преодоление проблем в 3D-печати

За последнее десятилетие аддитивное производство достигло ключевых вех в области инноваций в области оборудования, материалов и программного обеспечения. Однако ключ к превращению 3D-печати в метод производства лежит не в успехе одного, а в успехе всех трех столпов.

Мы уже видим это в отношении оборудования и материалов, когда объявляем о новых системах AM и совместных материалах, разработанных для производства. Что касается программного обеспечения, AMFG работает над тем, чтобы обеспечить автоматизацию управления проектами и производством для аддитивного производства.

Что остается ясным, так это то, что отрасли необходимо будет более тесно сотрудничать, чтобы разработать настоящие решения, чтобы гарантировать сдвиг технологий в сторону производства. Только сосредоточив внимание на преодолении повсеместных проблем, мы можем гарантировать, что отрасль продолжит свой путь непрерывного роста в направлении массового внедрения.