Почему аддитивное производство производит революцию в производстве:основные преимущества

Аддитивное производство (АП) 3D-печать, широко известная как 3D-печать, представляет собой процесс создания объектов путем добавления материалов по слоям. Этот метод противоположен субтрактивному производству, при котором объекты создаются путем разрезания твердого куска материала. АМ может использовать различные материалы, включая пластик, металлы, биоматериалы и даже съедобные материалы. В последнее время его популярность резко возросла благодаря достижениям в таких методах 3D-печати, как моделирование плавленым осаждением (FDM), стереолитография (SLA), селективное лазерное плавление (SLM), струйная обработка материалов и другие, которые расширяют его применение и возможности.

АМ имеет множество преимуществ перед традиционными методами производства. Поскольку компьютерные модели и проекты можно легко переносить в электронном виде или через Интернет, AM позволяет предприятиям быстро и с минимальными затратами разрабатывать функциональные прототипы для тестирования продукции. Кроме того, он поддерживает ограниченные производственные циклы, не беспокоясь о минимумах традиционных производственных линий или ограничениях производительности. Эта гибкость также позволяет быстро вносить изменения в конструкцию, внося изменения по мере необходимости на протяжении всего производственного процесса. 

Основные преимущества аддитивного производства

В следующей статье представлены четыре основных преимущества аддитивного производства с акцентом на последние технологические достижения, которые делают его предпочтительным методом производства в будущем. Эти преимущества иллюстрируют преобразующий потенциал аддитивного производства сегодня. Поскольку отрасли все чаще внедряют эту технологию, ее преимущества — от сложных возможностей проектирования до ускорения сроков производства — меняют производственную среду.

Свобода дизайна и инноваций

Одна вещь, на которую могут положиться инженеры-разработчики, — это неизбежность модификаций и редизайнов, что делает адаптируемость важнейшим аспектом разработки. AM поддерживает эту динамику, обеспечивая быстрые итерации и выдвигая инновации и дизайн на передний план. Это больше, чем просто создание физических деталей, это дает инженерам свободу творчества в производственном процессе, не неся при этом затраты времени и средств, часто связанные с традиционным производством и механической обработкой. Эта гибкость является основным преимуществом AM, предоставляющим возможности для эффективной и экономичной корректировки конструкции. Это особенно верно, если учесть, что более 60% проектов, представленных для оснастки и механической обработки, модифицируются в процессе производства. Это значительная сумма, и в традиционном производстве это быстро приводит к существенному увеличению затрат и задержкам во времени. Аддитивное производство решает эту проблему, отходя от традиционных статических конструкций и позволяя инженерам одновременно опробовать несколько итераций или версий с минимальными дополнительными затратами.

Эта свобода разрабатывать и внедрять инновации на лету без каких-либо штрафов приносит значительные выгоды:ускорение сроков производства, повышение качества продукции, большее разнообразие конструкций продукции и, в конечном итоге, больший объем продукции. Для бизнеса это означает возможность увеличения доходов за счет оптимизации производства и ускорения вывода продукции на рынок.

Поддержка экологически чистого производства

Совершенно очевидно, что аддитивное производство значительно упрощает традиционные методы производства и производства. Этот сжатый процесс также означает меньший экологический след. Рассматривая процесс добычи стали или процесс переоснащения, необходимый в традиционном производстве, легко понять, почему аддитивное производство рассматривается как устойчивая альтернатива.

Хотя АМ действительно требует электроэнергии, его энергопотребление обычно ниже, чем у многих традиционных методов производства деталей. Кроме того, он сводит к минимуму количество отходов за счет использования только необходимого материала для каждой детали, а некоторые пластмассы, используемые в процессах AM, подлежат вторичной переработке. Аддитивное производство также очень эффективно для легких применений в транспортных средствах и самолетах, что имеет решающее значение для снижения выбросов топлива. Компоненты, производимые с использованием процессов аддитивного производства, позволяют инженерам-технологам создавать твердые детали с полуполой сотовой внутренней частью. Эти детали сохраняют превосходное соотношение прочности и веса, сравнимое с соотношением прочности цельных деталей. Однако главное отличие состоит в том, что эти компоненты могут быть на 60 % легче, чем традиционные субтрактивные методы производства, что значительно снижает затраты на топливо и воздействие на окружающую среду, связанное с конечным продуктом.

Улучшение итогов за счет заводской физики

Одним из наиболее эффективных способов улучшить прибыль компании является снижение рисков и повышение предсказуемости. Благодаря принципам заводской физики технология цифрового аддитивного производства преобразует ранее непредсказуемые методы производства и делает их предсказуемыми за счет анализа и балансировки производственных нагрузок. Благодаря онлайн-системам котировок, таким как Xometry.com, и автоматическим расчетам объемов с помощью программного обеспечения САПР инженеры могут получать даты поставки в режиме реального времени. 

Кроме того, машины AM имеют определенную объемную производительность, которую можно постоянно отслеживать и контролировать, что позволяет точно управлять и автоматизировать заводские загрузки. Это делает ценообразование динамичным, мгновенно реагируя на физические показатели завода, такие как нагрузка и мощность. Оно также предоставляет инженерам надежный метод контроля затрат, снижая риски непредсказуемости планирования и перебоев в цепочке поставок. 3D-принтеры и другое оборудование AM могут считывать файлы САПР, чтобы определять время сборки и требования к материалам еще до начала производства. Это позволяет лучше планировать мощности, сообщать клиентам точные даты поставок и планировать производственную мощность, без перебоев прогнозируя будущие потребности.

Получить детали – быстро

На данный момент доступность деталей по требованию, вероятно, признается важнейшим преимуществом AM — и это справедливо, поскольку немедленный доступ к деталям может способствовать более гибкому процессу разработки и проектирования продукции.  Это преимущество повышает гибкость при повторении и перепроектировании без традиционных производственных ограничений. Скорость имеет решающее значение на каждом этапе аддитивного производства — от ценообразования и производства до доставки. Это относится к деталям и компонентам конечного использования, используемым в качестве промежуточного решения до тех пор, пока традиционное производство не сможет масштабироваться. 

В любом случае, большинство из них заканчиваются тем, что аддитивное производство выступает в качестве моста между технологиями. Вот как мы в Xometry устроены с нашими услугами по аддитивному и субтрактивному производству. Например, предположим, что поставщик, производящий традиционные детали для производителя автомобилей, терпит неудачу, машина может быть остановлена ​​на техническое обслуживание, или у него 100% загрузка оборудования без возможности изготовления необходимых деталей. Производители автомобилей могут обратиться к компании по аддитивному производству, такой как Xometry, для мгновенного производства необходимых деталей из термопласта для поддержания работы завода. Без этих деталей по требованию, обеспечивающих непрерывное производство, завод простаивал бы несколько недель, что стоило бы компании доходов в тысячи долларов.

Еще одним примером влияния аддитивного производства на правительственные приложения является его роль в обеспечении доступности критически важного, спасательного оборудования для вооруженных сил по требованию. Когда производство военных фонарей, необходимых солдатам в патрулях и во время ночных миссий, было временно остановлено для переоснащения, компания AM предложила решающее решение. Обеспечив быструю проверку конструкции нового фонаря, AM позволила продолжить сборку, не дожидаясь, пока традиционные процессы оснастки наверстают упущенное. Без возможности AM вносить коррективы в проект в одночасье, задержка составила бы как минимум 12 недель — значительное время ожидания, которое могло повлиять на готовность и безопасность миссии.

Прогнозируется, что спрос на быстрое производство деталей будет неуклонно расти, особенно по мере того, как отрасль знакомится с такими передовыми технологиями, как AM. Традиционные производственные компании уже инвестируют в расширение возможностей аддитивного производства на месте, чтобы более эффективно удовлетворять спрос.  По мере роста внедрения потенциал аддитивного производства для повышения эффективности и сокращения сроков выполнения заказов будет продолжать раскрываться, закладывая основу для перехода к цифровым производственным предприятиям, объединенным в глобальную сеть. Такие компании, как Xometry, находятся в авангарде этой трансформации, внедряя новаторские разработки в области цифровых производственных решений по требованию. 

Грег Полсен

В качестве старшего инженера по решениям и руководителя по развитию бизнеса в Xometry Грег Полсен работает на стыке проектирования и роста. Он разрабатывает ресурсы для проектирования для производства, консультирует по сложным индивидуальным производственным проектам и помогает организациям перейти от прототипа к производству. Грег тесно сотрудничает с клиентами, чтобы определить правильные производственные решения на основе требований проекта — от небольших серийных прототипов до масштабного производства — в области обработки с ЧПУ, аддитивного производства, обработки листового металла, литья из уретана и литья под давлением.

Прочтите другие статьи Грега Полсена