Подходит ли вам аддитивное производство? Практическое руководство для принятия решения

Аддитивное производство, также известное как 3D-печать, прошло от футуристической новинки к широко доступной технологии. Хотя аддитивное производство существует с середины 1980-х, рост использования и коммерциализации технологии взорвался за последние пять лет. Принтеры стали быстрее, дешевле, компактнее, не говоря о растущем выборе пластиковых и металлических материалов.

Аддитивное производство ломает пределы традиционных методов, меняя способ создания и поддержки производственных деталей. При применении в правильных ситуациях аддитивное производство может доставлять продукты с большей эффективностью и улучшенной производительностью. Преимущества не останавливаются там; есть множество финансовых выгод 3D-печати: от снижения отходов продукции до более низкой стоимости сложных деталей до возможностей выручки на мелкосерийном производстве.

Это всеобъемлющее руководство покрывает глубину информации об аддитивном производстве, его выгодах, чем руководствоваться при старте и больше!

Быстрые ссылки

• Что такое аддитивное производство?
• 6 выгод использования аддитивного производства на вашем производственном объекте
• Подходит ли аддитивное производство вашей компании? 5 соображений перед внедрением этой производственной технологии
• Максимизируйте инвестиции в аддитивное производство с CMTC!

Что такое аддитивное производство?

Аддитивное производство, или 3D-печать — процесс создания осязаемого объекта из цифрового дизайна. В то время как традиционный 2D-принтер использует компьютер для чтения файла и печати плоской двумерной копии на ткани или бумаге, 3D-печать создает физический объект из цифрового файла, используя слой за слоем материал, пока не формируется завершенный трехмерный объект.

Технологии аддитивного производства строят трехмерные объекты одним тонким слоем за раз. Каждый последующий слой связывается с предшествующим слоем частично расплавленного материала. Другими словами, вместо удаления материала в производственном процессе для создания признаков детали вроде отверстий, деталь строится методами аддитивного производства с уже сформированным отверстием в готовой детали.

Слоевитый материал может быть почти любым веществом: металлическая пудра, керамика, термопласты, стекло — даже шоколад! В результате 3D-принтеры не универсальны; существует множество вариантов 3D-печати, так что тип принтера варьируется для разных применений.

Аддитивное производство использовалось для создания физических моделей, прототипов, инструментальных компонентов и производственных деталей в разнообразных средах, включая металл, пластик и композитные материалы. Почти любая форма может быть реплицирована на 3D-принтере, детали могут производиться в разнообразных цветах и даже с более чем одним материалом.

6 выгод использования аддитивного производства на вашем производственном объекте

3D-печать возвещается за инновационные промышленные способности. Есть несколько преимуществ, делающих эту производственную технологию ценным активом, героизируемым компаниями по всему миру, включая:

Сниженные затраты на разработку

Эта передовая производственная технология имеет стереотип некоторой дороговизны из-за начальной стоимости. Однако долгосрочные сниженные затраты разработки дают денежные выгоды.

В терминах затрат на эксплуатацию машины, зависит от размера 3D-принтера. Большинство настольных 3D-принтеров используют столько же энергии, сколько ноутбук, в то время как некоторые крупные промышленные 3D-принтеры используют значительно больше. Все равно, их способность производить сложные объекты за один шаг приводит к большей эффективности и продуктивности.

Одно из главных преимуществ 3D-печати — сниженные затраты на труд. Помимо пост-обработки, большинство принтеров самоуправляются и едва нуждаются в помощи оператора. Затраты на труд для 3D-принтера практически несущественны по сравнению с традиционным производством, где высококвалифицированные операторы обычно необходимы.

Дополнительно, аддитивное производство на малых объемах конкурентоспособно по стоимости по сравнению с традиционным производством. Значительно дешевле 3D-печатать прототипы, чем другими методами: литье в формы, традиционные штампы, фрезеровка и обработка.

Меньше отходов продукции

Проектируя черновики в компьютерной программе и отправляя их на печать, время создания и производства новых дизайнов кардинально сокращается с меньшими отходами. Этот digital-to-digital процесс убирает дополнительные промежуточные шаги традиционного прототипирования.

Дополнительно, 3D-печать увеличивает скорость оборота. Со способностью создавать быстрые итерации, 3D-печать выявляет инженерные и дизайнерские проблемы, которые могли бы занять недели, если не месяцы, для открытия в традиционном производстве.

Аддитивное производство позволяет создавать сложные дизайны, обычно слишком трудные или дорогие для постройки. Разработка процесса может быть выполнена за меньше времени с деньгами, потраченными на проектирование и строительство прототипов традиционными методами, такими как формы и штампы. Также меньше отходов продукции от необходимости утилизировать формы для деталей и признаков, изменившихся в итерациях прототипов.

Решения о финальных дизайнах деталей достигаются быстрее, потому что время, требуемое для эффективного дизайна и создания, снижено. Всего аддитивное производство предлагает более эффективный и действенный дизайн-процесс с меньшими отходами и сокращенными расходами.

Улучшенное качество продуктов

Преимущества 3D-печати расширяются на предоставление лучшего качества дизайна продукта и разработки процесса. Аддитивное производство позволяет производителям создавать превосходные продукты, потому что дизайнерские проблемы, такие как плохая эргономика, могут быть выявлены рано и быстро решены. В результате качество деталей может быть улучшено с лучшим финальным дизайном через 3D-печать.

Более того, это технологическое достижение позволяет инженерам строить сложные и изощренные детали, нецелесообразные по стоимости или даже невозможные типичными производственными методами. Инженеры больше не ограничены ограничениями традиционного оборудования; некоторые детали, спроектированные как сборки, требующие соединения, крепления или сварки, могут быть напечатаны как единая деталь. Это снижает отходы, часто добавляя большую прочность и долговечность продукту и снижая потенциальные точки отказа.

3D-печать также может создавать детали из разнообразных веществ, таких как термопласты. Некоторые материалы могут существенно снизить вес, сохраняя прочность и целостность. Это исключительно полезно, когда инженеры хотят сохранить прочность, но снизить вес.

Аддитивное производство может быть ценной технологией для создания долговечных продуктов, способных выдерживать непрерывное использование благодаря улучшенному качеству.

Настоящее быстрое прототипирование

Помните, когда «быстрое» прототипирование означало лид-тайм недель или месяцев для проектирования и производства? Это в основном из-за необходимости произвести прототипный инструмент или приспособление и, вероятно, аутсорсить часть этой работы, так как многие производители фокусировались на производстве, но не хотели завязывать ценное время на производство единственной прототипной детали.

С аддитивным производством вы можете спроектировать и произвести прототип на 3D-принтере за часы — не недели! Вместо проектирования для производства, теперь можно производить для дизайна. Дополнительно, детали могут производиться для конкретного удовлетворения сложных спецификаций клиентов. Это гейм-чейнджер для прототипирования.

Что это значит для вашей компании? С относительно небольшими инвестициями в 3D-принтер и экспертизу, теперь можно быстро производить макеты нового продукта и иметь их в руках клиента за дни. Плюс, можно произвести деталь для очень конкретной рыночной ниши, что может привести к производству высокомаржинальных продуктов.

Средство привлечения талантов, экспертизы и энтузиазма в компанию

Во второй статье нашей серии блога о привлечении миллениалов, «Как привлечь миллениалов и сохранить будущее производства», мы обсуждали внедрение аддитивного производства и других новых технологий на рабочее место для привлечения квалифицированных рабочих из этой популяции. Как заявлено в той статье, можно использовать аддитивное производственное оборудование для привлечения молодых квалифицированных рабочих на ваш объект.

Подходит ли аддитивное производство вашей компании? 5 соображений перед внедрением этой производственной технологии

Как с внедрением любого существенного изменения в производственном процессе, есть несколько факторов для рассмотрения и изучения перед приведением новой технологии в компанию.

Признайте изменение мышления, связанное с аддитивным производством

Пока аддитивное производство — мощный инструмент для производителей, эффективное использование требует смены мышления для дизайнерских инженеров и менеджеров компаний. Аддитивное производство идет против многих принципов, которые большинство дизайнерских, механических и промышленных инженеров учат в школе.

Например, традиционно листы металла использовались как сырье для металлообработки. Листы лазерно резались для производства формы. Работа дизайнерских инженеров — заказать правильный размер стального листа и спроектировать программу для оптимизации вложения деталей в тот лист для минимизации лома. Меньше стали уходит — ниже затраты на лом, выше прибыли.

В случае аддитивного производства, вместо фокуса на сокращении количества удаляемого материала из процесса, вы строите продукт вверх, добавляя материал где нужно или убирая его в фазе дизайна для производства детали. Так вместо вырезания формы из стального листа, вы строите ту же деталь 3D-принтером. Не нравится форма или признаки — просто измените модель и напечатайте другую! Получив понравившийся дизайн, можно напечатать столько копий, сколько нужно.

Как видите, дизайнерское мышление переворачивается с ног на голову при аддитивном производстве. Рассмотрения смещаются от сокращения уходящего материала к оптимизации дизайна детали и затем построению детали по одной.

Вот несколько простых и относительно недорогих способов переобучить дизайнерских инженеров работе с 3D-печатью:

Учитесь

Многие университеты и колледжи разработали программы аддитивного производства. Они варьируются от специализаций по степени и сертификатных программ до мастер-классов и семинаров по аддитивному производству. Мероприятия по аддитивному производству также дают возможность инженерам и менеджерам узнать больше о технологии, критически важной для любого значительного процесса изменения.

Читайте

Журналы вроде Make Magazine публикуются для демонстрации примеров 3D-материалов и сравнений моделей принтеров для выбора правильного для вашей компании. Интернет также содержит обилие данных по аддитивному производству и 3D-печати. Наш сайт имеет целый раздел, посвященный информации и ресурсам аддитивного производства.

Нетворкинг

Спросите вокруг и свяжитесь с локальными производителями, использующими 3D-печать. Узнайте, как они используют ее функции и оптимизируют возможности. Производительские сети, местная палата торговли и мероприятия — места, где можно найти других, использующих технологию.

Экспериментируйте

Стоимость персональных и настольных 3D-принтеров драматично снизилась по мере введения моделей и роста конкуренции на этом рынке. Мини-принтер для стола можно купить всего за $500. Если рассматриваете внедрение аддитивного производства в операции, купите один или несколько и дайте инженерам, как делает Ford Motor Company. Нет лучшего способа узнать о технологии и сменить мышление, чем позволить дизайнерам и инженерам поиграть с технологией. Как только возможности Аддитивного лучше поняты вашими дизайнерами и инженерами, выявление правильной промышленной Аддитивной технологии для нужд вашей компании станет намного легче.

Новые технологии могут пугать, но они также могут волновать! Обещание аддитивного производства в ближайшие пять лет волнует — от производства кастомных функционирующих протезов до использования 3D-печати в большинстве начальных школьных классов и домах.

Максимизируйте инвестиции в аддитивное производство с CMTC!

Что если вы не знаете, как пользоваться 3D-принтером? Когда аддитивное производство впервые вышло на рынок, было мало ресурсов для помощи производителям в использовании технологии, и существовавшие склонялись к дорогим. Есть другие бесплатные или недорогие способы ознакомить компанию с аддитивной технологией и возможными приложениями к вашей ситуации. CMTC спонсирует вебинары по аддитивному производству, включающие презентации экспертов и ресурсов в области аддитивного производства.

По мере роста спроса на кастомные детали, аддитивные производственные процессы продолжат становиться все более релевантными в будущем. Производители AM-оборудования предсказывают, что по мере того как больше компаний начнут принимать эти технологии, лишь вопрос времени, прежде чем будущее производства полностью трансформируется.

CMTC признает важность этого пути вперед и здесь, чтобы помочь трансформировать вашу производственную компанию с аддитивным производством. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше!