Скрытые преимущества снижения затрат на материалы для 3D-печати

Когда на рынок выходит новая производственная технология, профессионалы неизбежно захотят узнать, сколько будет стоить ее внедрение. Это не удивительно. При любом крупномасштабном производстве необходимо строго контролировать затраты, чтобы обеспечить максимальную окупаемость инвестиций. Аддитивное производство не было исключением из этого правила, поскольку производители постоянно беспокоятся о долгосрочных затратах, несмотря на значительные преимущества, которые могут дать различные технологии AM.

В аддитивном производстве ключевой проблемой является стоимость материалов. Например, хотя мечта о 3D-печати металлом стала реальностью, используемые материалы по-прежнему довольно дороги. Это означает, что производители по-прежнему неохотно внедряют печать на металле в промышленных масштабах. Поэтому отходы материалов необходимо тщательно рассматривать как часть общего экономического обоснования использования AM как производственного инструмента.

Следующие области представляют собой хорошую отправную точку для снижения материальных затрат в рамках вашего собственного производства:

Учитывайте экономию материалов на этапе проектирования

Любая сплошная область детали, напечатанной на 3D-принтере, увеличит общие затраты на материалы, поэтому по возможности ищите возможности выдолбить деталь.

Сведите к минимуму потребность в опорных структурах

Опорные конструкции остаются неизбежным злом для ряда технологий 3D-печати. Поскольку они обычно печатаются с использованием того же материала, что и готовая деталь, они представляют собой скрытые материальные затраты, которые следует сводить к минимуму. Хотя в некоторых процессах AM теперь можно использовать растворимые опорные структуры, они (и растворители, используемые для их растворения) по-прежнему будут представлять собой текущие материальные затраты.

Современные программные платформы САПР предлагают специальные инструменты для создания опорных структур и оптимизации ориентации деталей, чтобы свести их использование к минимуму. Мы бы порекомендовали в полной мере воспользоваться этими функциями, как с точки зрения скорости, так и потому, что эти программы автоматически вычисляют оптимальную ориентацию детали для минимизации опор и вполне могут прийти к решению, которое не сразу станет очевидным для пользователя-человека. Как всегда, воспользуйтесь возможностями стратегической автоматизации!

По возможности утилизируйте материал

Одним из основных преимуществ аддитивного производства перед традиционными субтрактивными методами является отсутствие металлолома, который необходимо выбросить в конце проекта. Однако если цель состоит в том, чтобы полностью исключить отходы материала из процесса, нам еще предстоит пройти долгий путь. Проблема загрязнения материала во время печати означает, что повторное использование 100% оставшегося материала невозможно, например, при порошковой печати. Хотя оставшийся порошок можно смешать с новым материалом и использовать повторно, его сначала необходимо тщательно просеять, чтобы размер частиц оставался постоянным. Исследования по поиску идеального решения этой проблемы продолжаются. В частности, Renishaw проводит постоянные исследования условий печати, которые позволят свести к минимуму любые физические или химические изменения в материалах для печати, хотя для этого потребуются специальные принтеры, такие как их модель AM 250.

Для печати на основе филамента некоторые исследователи предложили снизить затраты на материалы за счет создания новой нити из переработанного пластика, хотя на данном этапе эта технология кажется более подходящей для любительского рынка, поскольку полученные материалы не подходят для промышленного применения. Тем не менее, концепция хороша и требует дальнейшего изучения, как с точки зрения снижения производственных затрат, так и повышения общей устойчивости аддитивного производства.

Измеряйте частоту сбоев сборки

Если сборка выходит из строя во время процесса печати, это не просто приводит к потере времени для инженеров:материал, использованный в неудачной сборке, не может быть повторно использован. Мы настоятельно рекомендуем вам регистрировать любые случаи сбоя сборки как часть повседневных операций, чтобы выявлять любые текущие проблемы. В идеале этот процесс должен быть автоматизирован, как для увеличения шансов выявления любых проблем до полного отказа сборки, так и для того, чтобы все данные сборки можно было сопоставить в действенной форме. Это не только поможет избежать ненужных отходов материала, но и повысит эффективность всей вашей деятельности.

Повышение устойчивости помогает аддитивному производству выйти на неизведанную территорию

Хотя еще предстоит проделать работу по оптимизации повторного использования материалов аддитивного производства, потенциальные выгоды огромны. По мере совершенствования материаловедения и выхода на рынок новых методов 3D-печати мы ожидаем увидеть более эффективные и устойчивые операции AM. Это не только поможет минимизировать производственные затраты, но и предоставит новые возможности для использования AM по-новому, в новых условиях. Например, мы можем видеть инструменты и запасные части, созданные на месте в сложных или удаленных местах по мере необходимости, используемые один раз, а затем разбитые на материалы для печати, когда они больше не нужны.

По мере того, как такие методы становятся жизнеспособными и находят отражение в передовых отраслевых практиках, мы обязательно увидим, что аддитивное производство войдет в новую стадию своего развития, чего мы никогда не могли предвидеть.