Аддитивное производство:прошлое, настоящее и будущее

За исключением, возможно, пожара, ни одна технология не может реально внести значительный вклад в производство, пока ей не будет предоставлено время для роста и расширения. Компьютеры - хороший тому пример. Наш нынешний уровень технологического развития был бы невозможен без компьютеров, и подростки обычно делают селфи, используя карманные устройства с большей вычислительной мощностью, чем те, которые использовались для высадки на Луну. Поэтому неудивительно, что 3D-печать (также известная как аддитивное производство или просто AM) еще не оправдала своих обещаний.

Продолжая аналогию с компьютером, первая машина, которая даже притворялась компьютер был построен в середине 1800-х годов Чарльзом Бэббиджем. Целью создания «разностной машины» Бэббиджа было более быстрое и надежное создание математических таблиц. Только спустя почти сто лет на рабочем месте появилось что-то похожее на современные компьютеры, а домашний ПК появился только в 1977 году. В отличие от этого, 3D-печать существовала только с 1986 года, когда Чак Халл из 3D Впервые компания Systems пришла в голову при разработке процесса, в котором УФ-свет используется для упрочнения покрытий столешниц.

Взрыв добавок на производстве

Технология продолжала расти и развиваться в течение последних 30 лет, но настоящий взрыв интереса произошел в 2012 году с появлением домашних 3D-принтеров. До появления домашних систем 3D-печать в основном ограничивалась подсобными помещениями и лабораториями, где она использовалась для быстрого прототипирования. Таким компаниям, как MakerBot, удалось проникнуться духом зарождающегося движения производителей, продвигая домашние 3D-принтеры как идеальный инструмент для мастерских. Хотя обещание демократизации технологий привлекало многих пользователей, большинство доступных домашних 3D-принтеров аналогичны вычислениям с дырочками; медленно и утомительно.

Хотя интерес потребителей к домашним 3D-системам то увеличивался, то уменьшался, отраслевые приложения продолжали развиваться. GE - один из первых, кто с энтузиазмом воспринял технологию AM. В отличие от любителей, которые, возможно, увлеклись этой захватывающей новой технологией, не имея реального представления о связанных с ней проблемах, GE быстро поняла, что для своевременной окупаемости инвестиций требуются специалисты по 3D-печати.

Осознание этого привело к тому, что в 2012 году GE приобрела компанию по 3D-печати под названием Morris Technologies. В частности, приобретение добавило экспертных знаний в области AM компании GE Aviation, где эти знания были быстро использованы при разработке метода 3D-печати топливных форсунок для использования в его реактивном двигателе LEAP . После некоторого тестирования концепции, GE остановилась на процессе AM, называемом лазерным спеканием, для производства сопел и быстро обнаружила два основных принципа 3D-печати.

Гибкость и экономия

Первый принцип заключается в том, что 3D-печать, возможно, является самым гибким производственным процессом . когда-либо изобретал. Вместо того, чтобы проектировать деталь, основанную хотя бы частично на том, насколько легко ее будет производить, детали, напечатанные на 3D-принтере, начинают жизнь в цифровой среде, где главной задачей является функциональность. Возможно, даже в обычном порядке, изготавливать детали с чрезвычайно сложной внутренней геометрией, которые было бы невозможно (или чрезвычайно дорого) производить с использованием традиционных методов производства. Сопло GE имеет выступ над внутренней архитектурой, которая изготавливается в ходе одной сборки, а не требует сборки нескольких деталей.

Второй принцип заключается в том, что 3D-печать экономит деньги . . В случае сопла GE экономия вдвойне. Поскольку деталь изготавливается в течение одной сборки, ее изготовление с использованием AM экономит время. Хотя сам процесс AM можно считать медленным, можно изготовить сложную деталь менее чем за 24 часа, что молниеносно по сравнению со старым методом производства серии более мелких деталей, требующих сборки. Экономия времени начинается за счет исключения необходимости в сборке, больше времени экономится за счет уменьшения необходимости в обширной механической обработке, и еще больше времени экономится за счет сокращения или полного исключения цепочки поставок.

Кроме того, сопла, изготовленные с помощью 3D-печати, позволяют существенно сэкономить на материале . Используя традиционные методы субтрактивного производства, производители могут потерять до 90% материала, необходимого для изготовления детали. Эта потеря особенно неприятна в таких отраслях, как авиация, где регулярно используется титан и другие аналогичные дорогостоящие материалы. Однако 3D-печать сокращает ожидаемые отходы материалов до менее 10%.

Будущее

В то время, когда неуверенность инвесторов создала неблагоприятный взгляд на 3D-печать в умах широкой публики, GE удвоилась. После своего первоначального набега на AM в 2012 году GE инвестировала еще миллионы в исследования и разработки в области 3D-печати, включая строительство крупногабаритного завода AM площадью 300000 кв. Футов в Оберне и Центра развития аддитивных технологий недалеко от Питтсбурга. . С каждым годом системы становятся быстрее, больше или предлагают улучшенное разрешение. Поскольку технология 3D-печати продолжает развиваться, GE уже смогла воспользоваться преимуществами каждого улучшения. То, что другие компании последуют его примеру, - лишь вопрос времени.

Другие информационные ресурсы:

3D-печать и малый бизнес

Примеры для бизнеса

Компании, использующие добавки

I Примеры промышленности

Особая благодарность:
Джон Ньюман, писатель-фрилансер, работающий в обрабатывающей промышленности.