Четыре возникающих тренда автоматизации, формирующих аддитивное производство

Автоматизация AM-процессов, от дизайна до пост-производства, может сделать принятие AM более привлекательным для производителей.

Решения автоматизации, от роботов до ПО, могут минимизировать ручной труд, экономить затраты и улучшать постоянство и качество.

Но где мы сегодня в терминах автоматизации в аддитивном производстве?

Статья подсвечивает четыре ключевых тренда, движущие развитие решений автоматизации в AM.

1. Автоматизация дизайна

Создание цифрового end-to-end рабочего процесса в AM начинается с автоматизации процесса дизайна.

Однако автоматизация дизайна в AM не легка для достижения. Большинство AM-деталей все еще проектируются вручную, в большинстве случаев. Времяпотребляющий, ручной AM-процесс дизайна может занимать несколько часов работы инженера и составлять до 50% общей стоимости детали, согласно одному кейс-стади.

Чтобы сделать процесс дизайна более эффективным, ПО-компании в индустрии эволюционировали свои инструменты за последние несколько лет.

Сегодня индустрия может предлагать автоматизированные решения, ускоряющие процесс дизайна и позволяющие инженерам быстро оценивать варианты дизайна перед печатью чего-либо на станке.

Например, Ford продемонстрировала, как автоматизация может сократить время дизайна инструментов с часов до минут.

Партнерствуя с немецкой ПО-компанией Trinckle, автопроизводитель получил доступ к ПО, которое могло автоматически генерировать геометрию инструмента для соответствия контуру автомобиля и формировать базу нового жгила. С простым кликом инженеры могли также добавлять элементы такие как ручки, магнитные крепления для фиксации и направляющие края.

Автоматизация процесса дизайна для этой детали сэкономила несколько часов работы, сократив дизайн-шаг до всего 10 минут. Ford верит, что этот подход имеет потенциал сэкономить тысячи евро за инструмент.

В другом примере, производитель оборудования Stratasys коллаборировал с ПО-компанией nTopology над решением, автоматизирующим дизайн жгилов и фикстур для FDM-процесса.

Называемый Fixture Generator, это новое решение позволяет инженерам готовить тулинг-детали простым drag-and-drop способом. Оно делает это через использование топологической оптимизации nTopology, которая оптимизирует дизайны деталей с учетом конечного применения.

Сделать шаги AM-дизайна менее ручными сигнализирует о продолжении зрелости индустрии 3D-печати. Автоматизация дизайна поможет последователям AM снизить время и затраты, связанные с ручными дизайн-процессами.

Более важно, это поддержит новые приложения и бизнес-модели, как масс-кастомизация, превращая производство вариаций дизайна в автоматизированный, высокоэффективный процесс.

Дальнейшее чтение: 3D-печать и масс-кастомизация: Где мы сегодня?

2. Открытые API драйвят автоматизацию обмена данными AM

AM-индустрия становится более открытой. Доминирование закрытых, проприетарных систем подходит к концу, как больше провайдеров решений смотрят на создание интегрированных, интероперабельных 3D-печатных рабочих процессов.

Один тренд, поддерживающий это — использование открытых Application Programming Interfaces (API). API — программный посредник, позволяющий одному ПО-приложению коммуницировать с другим. API играют критическую роль в интеграции разрозненных систем.

В AM, где рабочий процесс может быть довольно сложным и изолированным, игроки индустрии признают важность предоставления набора API, обеспечивающих автоматизацию и расширение использования данных.

Недавно несколько производителей 3D-принтеров выпустили свои API партнерам для обеспечения бесшовного потока данных и интеграции.

Один пример — наша недавняя коллаборация с HP, тогда как HP предоставила открытый API для интеграции с нашей аддитивной MES-системой. Эта интеграция позволяет пользователям HP Multi Jet Fusion подключать их станки к нашему ПО для мониторинга и сбора данных об их AM-системах.

В аналогичной вене, Stratasys анонсировала, что улучшила API-коннективность для открытия двери для более легкого и быстрого обмена данными между ее 3D-принтерами и корпоративными ПО-решениями.

Эти примеры указывают на то, что индустрия движется в правильном направлении к закрытию разрыва между возможностями оборудования и программным обеспечением. API предоставят фундаментальный мост между ними, помогая создать интегрированную экосистему, поддерживающую интероперабельность.

Дальнейшее чтение: 5 захватывающих трендов в 3D-печати ПО

3. Автоматизация пост-производственных процессов

Оценивается, что 46% затрат бизнесов AM ассоциированы с пост-обработкой, согласно PostProcess' 2nd Annual Post-Printing Trends Report.

Независимо от того, является ли это прототипом, куском тулинга или конечным продуктом, большинство AM-деталей требуют некоторого уровня пост-обработки. Это может быть так же просто, как удаление поддерживающего материала, но также может включать сортировку, окрашивание, полировку, а также другие процессы, прежде чем финальный продукт готов к использованию. Большинство задач пост-обработки почти полностью полагаются на ручной труд.

Благодаря недавним достижениям в машинном обучении и пост-обработке оборудования и ПО, теперь возможно автоматизировать почти каждую часть AM пост-обработки, снижая затраты на труд и значительно улучшая эффективность процесса.

Новые системы входят на рынок, позволяющие деталям быть извлеченными от билд-платформы 3D-принтера автоматически и затем перемещаемыми с помощью управляемых транспортных средств к следующей станции пост-обработки.

Число AM-производителей оборудования также обязались к автоматизации на том или ином уровне. EOS, например, разработала концепцию Shared Modules, интегрирующую стадии оснащения, распаковки, транспорта и ситования рабочего процесса AM, комбинируя разные модули, транспортные системы и ПО центра управления.

Смотря на автоматизацию процесса binder jetting, металлический binder jetting специалист ExOne также выпустил концепцию своего нового X1D1 автоматизированного управляемого транспортного средства (AGV), спроектированного для обеспечения эффективного транспорта билд-коробок.

Что также волнительно — растущее использование многоосевых роботизированных систем, переносящих детали от 3D-принтеров к порошковому ситованию, очистке и финишным станциям.

Оборудовательная компания Renishaw продемонстрировала, как использование роботов может автоматизировать один из самых времяпотребляющих процессов в металлическом AM — удаление поддержек. Компания партнерствовала со стартапом Additive Automations, который разработал роботизированную систему для автоматизированного удаления поддержек.

Ранние результаты показали, что роботизированная автоматизация удаления поддержек может сократить среднюю стоимость на деталь на целых 25%. Роботы, используемые в этом процессе, имеют интегрированные датчики силы, которые собирают данные для определения геометрии AM-деталей.

ПО затем анализирует данные, используя технологию цифрового двойника. Выход затем используется для определения, где находятся поддерживающие структуры, так что они могут быть удалены с помощью эндеффектор-инструмента.

Кроме того, некоторые компании, как AM Flow, специализируются на модульных решениях, предлагающих быструю и автоматизированную идентификацию AM-деталей, вместе с сортировкой, пикингом, упаковкой и транспортировкой. Идучи вперед, AM Flow хочет разработать автоматизированное ID-маркирование, которое проложит путь для полной прослеживаемости AM-деталей через end-to-end оцифрованный рабочий процесс.

Автоматизация пост-обработки в AM полностью меняет экономику при масштабировании использования технологии. Она обеспечивает гораздо большую гибкость в планировке завода и делает выполнимым для производителей принятие этой технологии для цифрового, быстрого производства.

Дальнейшее чтение: Комбинирование 3D-печати и робототехники для создания умных фабрик

4. Автоматизация обработки 3D-печатных заказов и управления AM-производством

Помимо прямых затрат, связанных с ручной пост-обработкой, есть также скрытые затраты, такие как время рабочего на котировку деталей и обработку AM-заказов и время оператора на планирование печатающих заданий.

Расчет стоимости деталей, ввод данных в таблицы и планирование производства с громоздкими решениями может занимать несколько часов в день рабочего времени, ограничивая продуктивность AM.

С быстрым зрелостью AM, компании скоро поняли, что им нужно автоматизировать процессы управления AM-производством для обеспечения масштабируемого роста.

Потребность в большей производственной эффективности запустила разработку ПО управления рабочим процессом и систем исполнения производства (MES), нацеленное на AM-технологию.

Больше о MES: Руководство для начинающих по системам исполнения аддитивного производства

Сегодня аддитивные MES и ПО рабочего процесса могут помочь компаниям освободить затраты на труд через автоматизацию оцифровывая ранее ручные процессы.

Например, 3D-печатное подразделение глобальной 2D-печатной и IT-компании использует ПО MES AMFG для котировки 3D-печатных деталей и управления заказами. Сменяя таблицы на автоматизированное решение, компания смогла сократить время котировки почти на 80%.

Автоматизация обработки заказов и процессов управления производством в аддитивном производстве в конечном счете поможет двинуть AM за пределы простого инструмента для низкообъемных приложений. Оно сформирует основу для масштабируемого, интегрированного и стоимостно-эффективного массового производства.

Дальнейшее чтение: Решение вызовов аддитивного производства с MES

Насколько далеко мы от полностью автоматизированной AM-фабрики?

Автоматизация AM-процессов, от дизайна до финишинга, имеет огромный потенциал для капитальных сбережений за счет снижения затрат на труд и повышения продуктивности.

Как показано в пилотном проекте NextGenAM, автоматизация может сократить производственные затраты на до 50%. Более того, автоматизированное производство может внести больше постоянства в процесс за счет минимизации человеческих ошибок и брака.

Решения автоматизации, доступные на рынке сегодня, значительно эволюционировали от ранних стадий проектов и пилотов, которые они были всего несколько лет назад.

Чтобы полностью استفользовать от AM-автоматизации, компаниям нужно начать трансформацию сегодня, чтобы иметь возможность превратить их опыт в конкурентное преимущество быстрее.

Как и во многих технологических трансформациях, ранние движители и риск-тейкеры, готовые поставить на автоматизацию в AM, соберут плоды цифрового производства будущего.

Узнайте, как вы можете трансформировать AM через автоматизацию рабочего процесса