Аддитивное производство и литье под давлением - новое видение жизненных циклов производства

В настоящее время производители проявляют большой интерес к гибридным процессам:практика комбинирования нескольких производственных технологий для достижения результатов, которые в противном случае были бы трудными (или даже невозможными). Это ключевая часть перехода аддитивного производства от простого инструмента для создания прототипов к жизнеспособной технологии производства. Хотя много написано о том, как AM в конечном итоге заменит традиционные методы вычитания в производственных рабочих процессах, текущие данные не подтверждают это видение. Недавние инновации AM и истории успеха показывают, что на самом деле именно разработка эффективных гибридных процессов - и надежных систем для их использования - сделает AM стандартной частью жизненного цикла производства.

Рассмотрим проекты, в которых обычно используется литье под давлением (например, автомобильные детали). В течение многих лет передовой практикой было использование аддитивных технологий производства на стадии прототипирования, а затем использование литья под давлением для конечных производственных деталей. Это логическая система - AM означает, что единичные прототипы могут быть доставлены быстро и с минимальными затратами, а литье под давлением обеспечивает стабильность, качество и рентабельность, когда начинается крупномасштабное производство. Однако этот подход не лишен недостатков.

Металлические формы дороги и требуют много времени для производства, производство обычно занимает около шести недель, а затраты на инструменты часто становятся основными текущими расходами. Ранее это делало их непрактичными для использования на стадии прототипирования, когда детали часто проходят через несколько итераций, для каждой из которых потребуется собственная форма. Чтобы противодействовать этому ограничению, постепенно набирает популярность использование пресс-форм для литья под давлением для изготовления деталей. Таким образом, пресс-формы можно производить быстро и экономично, когда они необходимы, с получением прототипов с такими же качествами материала, как и детали запланированного производства.

Ключевой проблемой здесь является выбор пригодных для печати материалов, которые будут обеспечивать механические свойства, необходимые для литья под давлением. Например, пластиковые формы по-разному реагируют на тепло, поэтому важно учитывать это на этапах планирования проекта, чтобы избежать деформации. Кроме того, пластиковые инструменты необходимо дольше охлаждать после использования (в идеале с использованием воздуха), что необходимо учитывать в общих сроках выполнения проекта. Они также обычно производят меньше деталей, чем стальная форма с инструментами, доставляя около 50 деталей, прежде чем они станут непригодными для использования.

Поэтому металлические формы являются наиболее практичным вариантом после начала крупносерийного производства, хотя AM также предлагает возможности для усовершенствования новых процессов и экономии средств. Развитие технологий 3D-печати металлом (таких как DMLS) означает, что металлические формы также могут быть напечатаны в соответствии с теми же строгими стандартами, что и версии с инструментами, без обычного времени ожидания - привлекательный вариант для небольших производственных циклов, одноразовых деталей, или проекты, в которых необходимо протестировать пресс-форму до того, как она будет произведена в больших количествах.

Таким образом, речь идет не просто о подключении 3D-принтера к установленному циклу прототипирования / производства - для достижения оптимальных результатов потребуется создать совершенно новый рабочий процесс. Однако потенциальные выгоды велики, позволяя производителям применять более быстрый и гибкий подход как к прототипированию, так и к производству. Прототипы могут быть изготовлены с использованием тех же материалов, которые будут использоваться для производственных версий, что позволит выявлять ошибки и производить точную настройку гораздо быстрее. Это быстро сократит время, необходимое для перехода от прототипа к производству. После начала производства новые формы могут изготавливаться по мере необходимости, что помогает снизить затраты на хранение и повысить операционную эффективность.

Использование 3D-печатных форм уже исследуется в целом ряде секторов, включая медицину (для создания хирургических деталей, которые подпадают под очень строгие правила) и автомобилестроение (для создания шин и других деталей автомобилей), хотя любые сектор, где требуется гибкость в создании деталей, может легко выиграть от этого подхода.

Это всего лишь один пример того, как аддитивное производство можно использовать для дополнения традиционных методов, а не для их замены. Когда они объединяются в рамках хорошо управляемого рабочего процесса, их соответствующие недостатки смягчаются, а их сильные стороны усиливаются.