Руководство по быстрому производству

Для любого нового или расширяющегося бизнеса крайне важно искать решения для более быстрого вывода продуктов на рынок. Быстрое производство может ускорить и повысить гибкость производства, а также помочь сократить время и затраты, связанные с традиционным производством продукции по индивидуальному заказу и мелкосерийных серийных деталей.

В этом руководстве вы узнаете о различных методах и решениях быстрого производства, доступных сегодня, и о том, как с их помощью выбрать наиболее подходящий для вашего бизнеса.

Что такое быстрое производство?

Под быстрым производством понимаются различные производственные процессы, которые позволяют быстро и гибко производить конечные детали для изделий по индивидуальному заказу, мелкосерийное серийное производство или производство мостов.

Для большинства традиционных производственных процессов, таких как литье под давлением и литье, требуются дорогостоящие и трудоемкие инструменты. Напротив, быстрые производственные процессы позволяют изготавливать сложные детали с меньшими затратами и меньшими затратами времени.

Существует множество различных процессов, связанных с быстрым производством, например, аддитивное производство, обработка с ЧПУ и быстрая обработка инструментов. Большинство из этих методов также сочетают в себе цифровой дизайн и автоматизацию программного обеспечения для ускорения производственного процесса.

Быстрое производство и быстрое прототипирование

Быстрое прототипирование - это группа методов, используемых для быстрого изготовления масштабной модели физической детали или сборки с использованием данных трехмерного компьютерного проектирования (САПР) во время разработки продукта. Благодаря быстрому прототипированию дизайнеры и инженеры могут создавать прототипы непосредственно из данных САПР быстрее, чем когда-либо прежде, и быстро и часто пересматривать свои проекты на основе реальных испытаний и отзывов.

Поскольку эти детали или сборки обычно создаются с использованием методов аддитивного производства, а не традиционных методов вычитания, эта фраза стала синонимом аддитивного производства и 3D-печати. ​​

Поскольку инструменты быстрого прототипирования продолжали развиваться на протяжении многих лет, компании теперь могут использовать те же методы для создания деталей конечного использования. Благодаря эластичным материалам и снижению затрат предприятия могут все чаще обращаться к этим инструментам, чтобы заменить традиционные производственные инструменты или дополнить свои рабочие процессы, чтобы ускорить производство готовой продукции.

Быстрое производство против аддитивного производства

Технологии аддитивного производства (AM) или 3D-печати позволяют создавать трехмерные детали из моделей автоматизированного проектирования (CAD) путем последовательного добавления материала слой за слоем до тех пор, пока не будет создана физическая деталь.

Технологии AM не требуют инструментов и могут создавать сложные конструкции для прототипирования или производства, которые в противном случае были бы слишком дорогими или трудоемкими, что делает их идеальными для широкого спектра инженерных и производственных приложений.

Аддитивные технологии производства - это некоторые из процессов, на которые опирается быстрое производство как способ создания новых деталей. Благодаря быстрому производству инструментов аддитивное производство может также сократить время выполнения заказа и снизить затраты, связанные с традиционными производственными процессами.

Методы быстрого производства

Быстрое производство опирается на множество инструментов и процессов для создания продуктов. К ним относятся аддитивное производство, субтрактивные инструменты, такие как обработка с ЧПУ, и быстрый набор инструментов для традиционных методов производства.

Аддитивное производство

Моделирование комбинированного осаждения (FDM)

FDM 3D-печать, также известная как производство плавленых волокон (FFF), представляет собой метод 3D-печати, при котором детали создаются путем плавления и экструзии термопластической нити, которую сопло принтера наносит слой за слоем в области сборки.

FDM - это наиболее широко используемая форма 3D-печати на потребительском уровне, чему способствовало появление 3D-принтеров для любителей. Однако промышленные принтеры FDM также популярны как среди дизайнеров, так и среди производителей.

FDM имеет самое низкое разрешение и точность по сравнению с другими процессами 3D-печати из пластика и не является лучшим вариантом для печати сложных конструкций или деталей со сложными функциями. Более качественная отделка может быть получена с помощью процессов химической и механической полировки. В промышленных 3D-принтерах FDM используются растворимые опоры для устранения некоторых из этих проблем.

FDM работает со стандартными термопластами, такими как ABS, PLA и их различными смесями. Промышленные принтеры FDM также предлагают более широкий ассортимент инженерных термопластов или даже композитов. В производстве принтеры FDM особенно полезны для изготовления простых деталей, таких как детали, которые обычно можно обрабатывать.

Стереолитография (SLA)

3D-принтеры SLA используют лазер для превращения жидкой смолы в затвердевший пластик в процессе, называемом фотополимеризацией. SLA - один из самых популярных процессов среди профессионалов благодаря высокому разрешению, точности и универсальности материалов.

Детали SLA имеют самое высокое разрешение и точность, самые четкие детали и самую гладкую поверхность из всех технологий 3D-печати из пластика, но главное преимущество SLA заключается в его универсальности. Производители материалов создали инновационные составы фотополимерных смол SLA с широким диапазоном оптических, механических и термических свойств, которые соответствуют свойствам стандартных, инженерных и промышленных термопластов.

SLA - отличный вариант для деталей с высокой детализацией, требующих жестких допусков и гладких поверхностей, таких как формы, шаблоны и другие функциональные детали конечного использования. SLA используется для быстрого производства в различных отраслях, от стоматологии до ювелирных изделий, здравоохранения, изготовления моделей и, во все большей степени, потребительских товаров.

3D-печать SLA может использоваться для различных целей, включая быстрое производство наушников, медицинских тампонов и подошв для обуви.

Образец части

Запросить бесплатный образец части

Оцените качество Formlabs SLA воочию. Мы отправим вам бесплатный образец детали.

Запросить бесплатный образец детали

Выборочное лазерное спекание (SLS)

Селективное лазерное спекание - это наиболее распространенная технология аддитивного производства для промышленных применений, которой инженеры и производители в различных отраслях доверяют благодаря своей способности производить прочные и функциональные детали.

В 3D-принтерах SLS используется мощный лазер для плавления мелких частиц полимерного порошка. Нерасплавленный порошок поддерживает деталь во время печати и устраняет необходимость в специальных поддерживающих конструкциях. Это делает SLS идеальным решением для обработки деталей сложной формы, включая внутренние элементы, поднутрения, тонкие стенки и отрицательные элементы. Детали, изготовленные с использованием SLS-печати, обладают превосходными механическими характеристиками, сравнимыми по прочности с деталями, изготовленными методом литья под давлением.

С помощью 3D-печати SLS можно производить прочные, функциональные детали для таких приложений, как мелкосерийное производство, массовые потребительские товары и запасные части.

В производстве SLS 3D-печать используется для мелкосерийного производства, производства новых потребительских товаров для массового потребителя, производства запасных частей, а также долговечных и долговечных приспособлений и приспособлений (например, зажимов и зажимов) и инструментов. SLS также можно использовать для производства готовых к использованию медицинских устройств для конкретных пациентов на дому, таких как протезы, ортопедические изделия (т. Е. Протезы конечностей + скобы), хирургические модели и инструменты.

Образец части

Запросить бесплатный образец части

Оцените качество Formlabs SLS воочию. Мы отправим вам бесплатный образец детали.

Запросить бесплатный образец детали

Инструменты ЧПУ

Инструменты с числовым программным управлением (ЧПУ) - в отличие от FDM, SLA или SLS - представляют собой субтрактивный производственный процесс. Они начинаются с твердых блоков, прутков или прутков из пластика, металла или других материалов, которым придана форма путем удаления материала путем резки, растачивания, сверления и шлифования.

Инструменты с ЧПУ включают в себя обработку с ЧПУ, при которой материал удаляется либо прядильным инструментом и фиксированной деталью (фрезерование), либо прядильной деталью с фиксированным инструментом (токарный станок). Лазерные резаки используют лазер для гравировки или резки широкого диапазона материалов с высокой точностью. В водоструйных резаках используется вода, смешанная с абразивом, под высоким давлением для резки практически любого материала. Фрезерные и токарные станки с ЧПУ могут иметь несколько осей, что позволяет им управлять более сложными проектами. Лазерные и водоструйные резаки больше подходят для плоских деталей.

Инструменты с ЧПУ могут формировать детали из пластика, мягких металлов, твердых металлов (промышленное оборудование), дерева, акрила, камня, стекла, композитов. Для быстрого производства они идеально подходят для изготовления нестандартных или мелкосерийных деталей, конструкционных деталей и инструментов для широкого спектра отраслей.

По сравнению с инструментами аддитивного производства, инструменты с ЧПУ более сложны в настройке и эксплуатации, в то время как для некоторых материалов и конструкций может потребоваться специальный инструмент, обработка, позиционирование и обработка. Это делает их дорогостоящими для изготовления единичных деталей по сравнению с аддитивными процессами и лучше подходит для небольших производственных циклов.

Rapid Tooling

Гибридное производство сочетает в себе инструменты быстрого производства с традиционными производственными процессами, такими как литье под давлением, термоформование или литье. Он улучшает производственный процесс за счет повышения его гибкости, маневренности, масштабируемости и рентабельности. В результате это позволяет производителям быстро удовлетворять меняющиеся потребности бизнеса.

3D-печатная форма для вакуумного формования упаковки продукта.

• Инструменты

Создавайте индивидуальные инструменты, которые выдерживают жесткие требования заводских цехов и могут помочь в решении самых сложных производственных задач. Проверяйте производственные процессы, решайте проблемы с DFM и повышайте гибкость за счет прямой печати инструментов для различных областей применения, от литья под давлением до гибки труб с ЧПУ.

• Приспособления и приспособления

Снижение затрат и повышение маневренности за счет собственного производства приспособлений и приспособлений без минимальных объемов заказа, без программирования траектории инструмента (для 3D-печати), широкого выбора материалов и низких капитальных затрат на оборудование. . Постоянно улучшайте продукцию и быстро и эффективно реагируйте на проблемы на вашей производственной линии с помощью приспособлений и приспособлений, которые улучшают процессы сборки или контроля качества.

Белая бумага

Быстрое литье под давлением малых объемов с помощью форм, напечатанных на 3D-принтере

Загрузите нашу техническую документацию с рекомендациями по использованию 3D-печатных форм в процессе литья под давлением, чтобы снизить затраты и время выполнения заказа, а также ознакомьтесь с практическими примерами использования Braskem, Holimaker и Novus Applications.

Прочтите официальный документ Белая бумага

Проектирование приспособлений & Светильники с 3D-печатью

Загрузите технический документ, чтобы сократить стоимость и время изготовления приспособлений и приспособлений.

Загрузить информационный документ

Выбор правильного быстрого производственного процесса

Поскольку производственные процессы постоянно развиваются, точки перегиба, в которых имеет смысл переходить от одного метода к другому, смещаются из-за улучшения оборудования, материалов и экономии за счет масштаба.

Инструменты быстрого производства открываются для более широкого круга приложений с малыми и средними объемами производства, поскольку оборудование и материалы улучшаются, а стоимость детали продолжает падать.

При выборе быстрого производственного процесса учитывайте следующие факторы:

• Форма: Ваши детали имеют сложные внутренние особенности или требования жестких допусков? В зависимости от геометрии конструкции, варианты производства могут быть ограничены, или они могут потребовать значительной оптимизации конструкции для производства (DFM), чтобы сделать их производство экономичным.

• Объем / стоимость: Какой общий или годовой объем деталей вы планируете производить? Некоторые производственные процессы связаны с высокими первоначальными затратами на инструменты и настройку, но при этом производятся недорогие детали в расчете на каждую деталь. Напротив, производственные процессы с небольшими объемами имеют низкие начальные затраты, но из-за более медленного цикла, меньшей автоматизации и ручного труда стоимость детали остается постоянной или уменьшается лишь незначительно при увеличении объема.

• Срок поставки: Насколько быстро вам нужно производить детали или готовую продукцию? Некоторые процессы создают первые детали в течение 24 часов, в то время как на наладку и настройку некоторых крупносерийных производственных процессов уходят месяцы. В некоторых случаях быстрая оснастка может значительно сократить время выполнения заказа.

• Материал: Каким нагрузкам и деформациям должен выдержать ваш продукт? Оптимальный материал для конкретного применения определяется рядом факторов. Стоимость должна соответствовать функциональным и эстетическим требованиям. Рассмотрите идеальные характеристики для вашего конкретного приложения и сравните их с доступными вариантами в данном производственном процессе.

Аутсорсинг или собственное производство

Компании, желающие извлечь выгоду из мощных инструментов быстрого производства, имеют возможность передать работу на аутсорсинг сервисному бюро или произвести собственные работы.

Такие компании, как 3D Hubs, Protolabs, Fictiv или местные сервисные бюро, предлагают услуги по производству и быстрому прототипированию по запросу. Эти бюро обычно используют несколько доступных технологий, включая как аддитивные, так и вычитающие процессы.

Основными недостатками аутсорсинга сервисным бюро являются стоимость и время выполнения заказа. Одним из самых больших преимуществ быстрого производства является его скорость по сравнению с традиционными методами производства, которая быстро уменьшается, когда доставка детали, переданной на аутсорсинг, занимает неделю или даже несколько недель.

Аутсорсинг изготовления деталей также часто бывает очень дорогостоящим. Но в зависимости от количества деталей и объема печати бизнес может окупиться в течение нескольких месяцев, просто вложив средства в 3D-принтер и распечатав его дома.

Начало работы с быстрым производством

Традиционные методы все еще используются в производстве, поскольку они больше подходят для массового производства. Но компании все чаще обращаются к быстрому производству как к способу ведения мелкосерийного производства. Технологические достижения и связанные с ними полезные процессы, такие как инструменты быстрого производства и гибридное производство, оказывают влияние на этот сдвиг.

Узнайте, как Formlabs делает собственное быстрое производство доступным для предприятий с помощью недорогих и высокопроизводительных 3D-принтеров.