Подходит ли аддитивное производство вашему бизнесу? Практическое руководство по принятию решения

Аддитивное производство, также известное как 3D-печать, прошло путь от футуристической новинки к широко доступной технологии. Хотя аддитивное производство существует с середины 1980-х годов, рост использования и коммерциализации технологии взорвался в последние пять лет. Принтеры стали быстрее, дешевле и компактнее, не говоря уже о постоянно растущем выборе пластиковых и металлических материалов.

Аддитивное производство ломает пределы традиционных методов, меняя способ создания и поддержки производственных деталей. При применении в правильных ситуациях аддитивное производство может доставлять продукты с большей эффективностью и улучшенной производительностью. Преимущества не ограничиваются этим; существует множество финансовых преимуществ 3D-печати, от сокращения отходов продукции до более низкой стоимости сложных деталей до возможностей выручки на маломесечном производстве.

Это всеобъемлющее руководство охватывает глубину информации об аддитивном производстве, его преимуществах, что учитывать при начале работы и многое другое!

Быстрые ссылки

• Что такое аддитивное производство?
• 6 преимуществ использования аддитивного производства на вашем производственном объекте
• Подходит ли аддитивное производство вашей компании? 5 соображений перед внедрением этой производственной технологии
• Максимизируйте свои инвестиции в аддитивное производство с CMTC!

Что такое аддитивное производство?

Аддитивное производство, или 3D-печать, — это процесс создания осязаемого объекта из цифрового дизайна. В то время как традиционный 2D-принтер использует компьютер для чтения файла и печати плоского двумерного реплика на ткани или бумаге, 3D-печать создает физический объект из цифрового файла, используя слой за слоем материал, пока не сформируется завершенный трехмерный объект.

Технологии аддитивного производства строят трехмерные объекты по одному тонкому слою за раз. Каждый последующий слой связывается с предыдущим слоем частично расплавленного материала. Другими словами, вместо удаления материала в производственном процессе для создания особенностей деталей, таких как отверстия, деталь будет построена с использованием методов аддитивного производства с отверстием, уже сформированным в готовой детали.

Слоистый материал может быть почти любым типом вещества, от металлического порошка, керамики, термопластов, стекла — даже шоколада! В результате 3D-принтеры не подходят для всех одинаково; существует множество вариантов для 3D-печати, поэтому тип принтера варьируется для разных приложений.

Аддитивное производство использовалось для построения физических моделей, прототипов, инструментальных компонентов и производственных деталей в различных средах, включая металл, пластик и композитные материалы. Почти любая форма может быть воспроизведена на 3D-принтере, а детали могут быть изготовлены в различных цветах и даже из более чем одного материала.

6 преимуществ использования аддитивного производства на вашем производственном объекте

3D-печать была прославлена за свои инновационные промышленные производственные способности. Есть несколько преимуществ, делающих эту производственную технологию ценным активом, приветствуемым компаниями по всему миру, включая:

Сокращение затрат на разработку

Эта передовая производственная технология имеет стереотип быть немного дорогой из-за своей начальной стоимости. Однако долгосрочные сокращенные затраты на разработку приносят деньги-экономящие выгоды.

В терминах затрат на эксплуатацию машины, это зависит от размера 3D-принтера. Большинство настольных 3D-принтеров используют столько же энергии, сколько ноутбук, в то время как некоторые большие промышленные 3D-принтеры используют значительно большее количество. Тем не менее, их способность производить сложные объекты в один шаг приводит к большей эффективности и производительности.

Одним из главных преимуществ 3D-печати является сокращение затрат на труд. Помимо постобработки, большинство принтеров являются самодостаточными и едва нуждаются в помощи оператора. Затраты на труд для 3D-принтера по сути несущественны по сравнению с традиционным производством, где высококвалифицированные операторы обычно являются необходимостью.

Кроме того, аддитивное производство при малых объемах конкурентоспособно по стоимости по сравнению с традиционным производством. Это значительно дешевле 3D-печатать прототипы, чем другими производственными методами, такими как литье под давлением, традиционные штампы, формы, фрезеровка и обработка.

Меньше отходов продукции

Проектирование черновиков в компьютерной программе и последующая отправка их на печать резко сокращает время создания и производства новых дизайнов с меньшими отходами. Этот процесс цифра-в-цифру устраняет дополнительные промежуточные шаги традиционного прототипирования.

Кроме того, 3D-печать имеет увеличенный оборот. С возможностью создавать быстрые итерации, 3D-печать выявляет инженерные и дизайнерские проблемы, которые могли бы занять недели, если не месяцы, для обнаружения в традиционном производстве.

Аддитивное производство позволяет создавать сложные дизайны, которые обычно слишком сложны или слишком дороги для построения. Разработка процесса может быть выполнена за меньшее время с деньгами, потраченными на проектирование и строительство прототипов традиционными методами, такими как формы и штампы. Также меньше отходов продукции от необходимости утилизировать формы для деталей и особенностей, изменившихся в итерациях прототипов.

Решения по конечным дизайнам деталей могут быть достигнуты быстрее, потому что время, требуемое для эффективного проектирования и создания, сокращено. В целом, аддитивное производство предлагает более эффективный и эффективный процесс проектирования с меньшими отходами и сокращенными расходами.

Улучшенное качество продуктов

Преимущества 3D-печати расширяются на обеспечение лучшего качества дизайна продукта и разработки процесса. Аддитивное производство позволяет производителям создавать превосходные продукты, потому что дизайнерские проблемы, такие как плохая эргономика, могут быть выявлены рано и быстро решены. В результате качество деталей может быть улучшено с лучшим конечным дизайном с 3D-печатью.

Кроме того, это технологическое достижение позволяет инженерам строить сложные и изощренные детали, которые не являются рентабельными или даже возможными с типичными производственными методами. Инженеры больше не ограничены ограничениями традиционного оборудования; некоторые детали, спроектированные как сборки, требующие соединения, крепления или сварки, могут быть напечатаны как единая деталь. Это сокращает отходы, часто добавляя большую прочность и долговечность продукту и уменьшая потенциальные точки отказа.

3D-печать также может создавать детали из различных различных веществ, таких как термопласты. Некоторые из этих материалов могут существенно снизить вес, сохраняя при этом прочность и целостность. Это исключительно полезно, когда инженеры хотят сохранить прочность, но снизить вес.

Аддитивное производство может быть ценной технологией для создания долговечных продуктов, способных выдерживать непрерывное использование благодаря их улучшенному качеству.

Настоящее быстрое прототипирование

Помните ли вы, когда «быстрое» прототипирование означало сроки в недели или месяцы для проектирования и производства? Это было в основном из-за необходимости изготовить инструмент или приспособление для прототипа и, вероятно, аутсорсить часть этой работы, так как многие производители фокусировались на производстве, но не хотели связывать ценное время для производства единичной прототипной детали.

С аддитивным производством вы можете спроектировать и произвести прототип на 3D-принтере за часы — не недели! Вместо проектирования для производства, вы теперь можете производить для дизайна. Кроме того, детали могут быть произведены для конкретного соответствия сложным спецификациям клиентов. Это меняет правила игры для прототипирования.

Что это значит для вашей компании? С относительно небольшими инвестициями в 3D-принтер и экспертизу, вы теперь можете быстро производить макеты нового продукта и иметь его в руках клиента за дело дней. Плюс вы можете произвести деталь для удовлетворения очень конкретной рыночной ниши, что может привести к производству высокомаржинальных продуктов.

Средство привлечения талантов, экспертизы и энтузиазма к вашей компании

Во второй статье нашей серии блог-постов о привлечении представителей поколения миллениалов, «Как привлечь миллениалов и сохранить будущее производства», мы обсуждали внедрение аддитивного производства и других новых технологий на ваше рабочее место для привлечения квалифицированных рабочих из этой популяции. Как указано в той статье, вы можете использовать оборудование аддитивного производства для привлечения молодых квалифицированных рабочих на ваш объект.

Подходит ли аддитивное производство вашей компании? 5 соображений перед внедрением этой производственной технологии

Как и при внедрении любого существенного изменения в вашем производственном процессе, есть несколько факторов, которые нужно учитывать и исследовать перед внедрением новой технологии в вашу компанию.

Признайте изменение мышления, связанное с аддитивным производством

Хотя аддитивное производство является мощным инструментом для производителей, эффективное использование аддитивного производства требует изменения мышления для дизайн-инженеров и руководителей компаний. Аддитивное производство идет против многих принципов, которые большинство дизайнеров, механических и промышленных инженеров изучают в школе.

Например, традиционно листы металла традиционно использовались как сырье для процесса металлообработки. Эти листы лазерно резались для производства формы. Работой дизайн-инженеров было заказывать правильный размер стального листа и проектировать программу для оптимизации вложения деталей внутри этого листа для минимизации отходов. Чем меньше стали уходило, тем ниже затраты на лом, и тем выше прибыль.

В случае аддитивного производства, вместо фокуса на сокращении количества материала, удаляемого из процесса, вы строите продукт, добавляя материал там, где нужно, или убирая его на этапе проектирования для производства детали. Так что вместо вырезания формы из стального листа, вы строите ту же деталь с помощью 3D-принтера. Если вам не нравится форма или особенности, просто измените модель и напечатайте еще одну! Как только у вас есть дизайн, который вам нравится, вы можете напечатать столько копий, сколько нужно.

Как вы видите, дизайнерское мышление переворачивается с ног на голову, когда задействовано аддитивное производство. Соображения смещаются от сокращения количества уходящего материала к оптимизации дизайна детали и затем построению детали по одной.

Вот несколько простых и относительно недорогих способов переобучить ваших дизайн-инженеров к работе с технологиями 3D-печати:

Учитесь

Многие университеты и колледжи сообщества разработали программы аддитивного производства. Они могут варьироваться от специализаций по степени и сертификатных программ до семинаров и мастер-классов по аддитивному производству. Мероприятия по аддитивному производству также предоставляют возможности для инженеров и руководителей компаний узнать больше о технологии, что критично для любого существенного изменения процесса.

Читайте

Журналы, такие как Make Magazine, публикуются для демонстрации примеров 3D-материалов и предоставления сравнений между моделями принтеров, чтобы вы могли выбрать правильный для вашей компании. Интернет также содержит обширные данные об аддитивном производстве и 3D-печати. Наш веб-сайт имеет целый раздел, посвященный информации и ресурсам по аддитивному производству.

Сетевой обмен

Спросите вокруг и свяжитесь с местными производителями, использующими 3D-печать. Узнайте, как они используют ее функции и оптимизируют ее возможности. Производительские сети, местная палата торговли и мероприятия — места, где вы можете найти других, использующих технологию.

Экспериментируйте

Стоимость персональных и настольных 3D-принтеров резко снизилась по мере введения новых моделей и роста конкуренции на этом рынке. Настольный мини-принтер можно приобрести всего за 500 долларов. Если вы рассматриваете внедрение аддитивного производства в свои операции, купите один или несколько и предоставьте их своим инженерам, как это делает Ford Motor Company. Нет лучшего способа узнать о технологии и изменить мышление, чем позволить дизайнерам и инженерам поиграть с технологией. Как только возможности аддитивного производства станут лучше понятны вашим дизайнерам и инженерам, определение правильной промышленной аддитивной технологии для потребностей вашей компании будет гораздо проще.

Новые технологии могут быть пугающими, но они также могут быть захватывающими! Обещание аддитивного производства в следующие пять лет вдохновляет — от производства индивидуальных функционирующих протезов до использования 3D-печати в большинстве начальных школьных классов и домах.

Максимизируйте свои инвестиции в аддитивное производство с CMTC!

Что, если вы не знаете, как пользоваться 3D-принтером? Когда аддитивное производство впервые вышло на рынок, было только несколько ресурсов для помощи производителям в использовании технологии, и те, что существовали, склонны были быть очень дорогими. Существуют другие бесплатные или недорогие способы ознакомить вашу компанию с аддитивной технологией и возможными применениями к вашей ситуации. CMTC спонсирует вебинары по аддитивному производству, включающие презентации экспертов и ресурсов в области аддитивного производства.

По мере роста спроса на индивидуальные детали, процессы аддитивного производства будут продолжать становиться все более релевантными в будущем. Производители оборудования AM предсказывают, что по мере того как больше компаний начнут принимать эти технологии, это лишь вопрос времени, прежде чем будущее производства будет полностью преобразовано.

CMTC признает важность этого пути вперед и здесь, чтобы помочь вам трансформировать вашу производственную компанию с аддитивным производством. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше!