Аддитивное производство выходит за рамки настольной 3D-печати

3D-печать развивается. Является ли он таким же революционным, как его обещание, или просто еще одним ценным инструментом в наборе рабочих инструментов — или и тем, и другим? Мы поговорили с MakerBot и консультантом по 3D-печати из Rust Belt, чтобы узнать, что происходит и куда движется.

По словам инженеров, консультантов и ученых, 3D-печать не полностью реализовала свой потенциал в профессиональной и ориентированной на производство среде, но там есть много возможностей для роста. Появляются новые технологии и машины, использующие инновации в металлических порошках. Один из самых больших вопросов, связанных с этой технологией, заключается в том, сможет ли она превратиться из фаворита в дизайне деталей и прототипировании в опору в цехе. Сможет ли он добиться успеха на более высоких уровнях производства? И что мешает создавать большие волны?

Инсайдеры отрасли говорят, что предприятия всех размеров используют эти 3D-процессы в различных оригинальных целях — от нестандартных заготовок и форм до функциональных деталей конечного использования с геометрией, которая возможна только при аддитивном производстве.

«Мастерские с ЧПУ используют такие вещи, как MakerBot, для 3D-печати сложных конструкций, которые могут удерживать устройство на станке под углом, необходимым для обработки детали», — говорит Крис Барретт, президент 3DDDirections. «Итак, магазины делают приспособления, приспособления и некоторые инструменты таким образом».

Барретт по профессии химик и физик, но ему наскучили пробирки, и он нашел свой путь в материаловедении и инженерии. Поскольку он живет в Огайо, Барретт познакомился с традиционным производством и миром новых технологий аддитивной и 3D-печати. Он начал свою консультационную деятельность с глубоким пониманием обоих миров и сосредоточился на том, чтобы помочь компаниям использовать преимущества технологий там, где это наиболее целесообразно.

Примечание. Барретт в качестве инструктора Tooling U-SME провел 27 июня вебинар об аддитивном производстве на Better MRO, на котором он выделил семь основных категорий 3D-печати и обсудил плюсы и минусы каждого типа. Повтор доступен по ссылке на видео выше. Темы включены:

• Ватная фотополимеризация
  • Содержит стереолитографию (SLA) и цифровую обработку света (DLP).
• Сварка в порошковом слое (PBF)
  • Содержит SLS, прямое лазерное спекание металлов (DMLS), SLM, электронно-лучевое плавление (EBM)
• Связующая струйная печать (BJP)
• Струйная печать материалов (MJP)
• Листовое ламинирование (LOM)
• Экструзия материала
  • Моделирование методом наплавления (FDM)

• Направленное выделение энергии (DED)

«Сегодня производители и мастерские используют профессиональные 3D-принтеры по ряду основных направлений, — говорит Дэйв Вейс, вице-президент по проектированию в MakerBot. «Компании используют их для организации рабочих мест — для деталей, которые помогают магазину внедрить бережливое производство 5S, сборочных и измерительных приспособлений, захватов для деталей, датчиков и там, где подходит высокопрочный пластик… Вы не собираетесь использовать его для исключительно требовательных высоких -силовые или высокотемпературные приложения, такие как приспособления для духовки, но для многих приспособлений и инструментов это работает хорошо ».

Важнейшее преимущество 3D-печати:геометрическая сложность «бесплатна», говорит Вейс. Например, предположим, что вы разрабатываете захват для захвата и размещения отливки, которая имеет сложную форму. Вы можете сгенерировать обратную геометрию отливки в САПР, изменить ее для приложения и распечатать идеальное совпадение. Поскольку стоимость и время 3D-печати в основном зависят от объема детали, нет дополнительных затрат на сложные геометрические формы с помощью традиционных производственных процессов».

3D-печать металлом, аддитивное производство:кто использует это сегодня?

Аддитивное производство с использованием металлического порошка или высокотемпературных термопластов в основном используется в аэрокосмической и оборонной отраслях, и на то есть веская причина:эти компании могут позволить себе вкладывать средства в исследования и разработки в более мелкие, иногда сложные детали, которые могут снизить затраты или ускорить время доставки. Детали включают в себя:сложные воздуховоды для систем контроля окружающей среды, компоненты аэродинамической трубы и беспилотных летательных аппаратов, баки для топлива и других жидкостей, заменители деталей и составные укладки.

«Большинство крупных OEM-производителей аэрокосмической и оборонной промышленности, включая Boeing, Lockheed, GE, Northrop Grumman, те, у которых есть крупная доходная база, все они в этом участвуют», — говорит Барретт. «И другие компании, которые начинают его использовать, — это биомедицинские фирмы, производящие сегодня титановые тазобедренные имплантаты. Но главное, с чем вы столкнетесь, — это стоимость».

OEM-производители хотят иметь возможность участвовать в торгах и передавать их на аутсорсинг более мелким производителям. Проблема в том, что стандарты еще не догнали металлические печатные детали. Стандарты FAA для аэрокосмических деталей, особенно для крупногабаритных пассажирских самолетов, могут быть законно строгими. Требуется много исследований, чтобы понять, какие незначительные аномалии допустимы, а какие нет.

В настоящее время небольшая мастерская может напечатать металлическую деталь для OEM-производителя, но она может использовать, например, только один вид металлического порошка в своей машине в соответствии со стандартом на одной одобренной машине, и поэтому ограничения обходятся дорого. , — говорит Баррет. Магазинам по трудоустройству нужна гибкость, чтобы получать прибыль.

Узнайте, как один из производителей аэрокосмической и оборонной промышленности нашел свою нишу в 3D-аддитивных технологиях. Читать “ Как вывести напечатанную на 3D-принтере деталь на рынок аэрокосмической отрасли ».

«Хорошая новость заключается в том, что в ближайшие 5–10 лет стандарты начнут оказывать влияние, — говорит Барретт. «В настоящее время NIST (Национальный институт стандартов и технологий) проводит здесь много исследований».

Но это не ограничивается аэрокосмической отраслью или имплантатами. Производятся и другие медицинские инструменты, такие как портативные устройства, медицинские тележки, хирургические направляющие и инструменты, а также детали для энергетических, транспортных и потребительских товаров. В нефтегазовой отрасли штампуются детали для роторов и статоров. В автомобилестроении компании изготавливают панели, нестандартные интерьеры и решетки. А для потребителей подумайте о форме и подгонке:оправы для очков и опытные образцы.

 Вам нужен ответ на технический вопрос? Спросите Техническая группа MSC Metalworking на форуме.

Метод MakerBot ориентирован на профессиональный рынок и магазины вакансий

Одной из компаний, которая привлекла к себе внимание во время первого внедрения 3D-печати потребителями, была MakerBot. Компания, которая была куплена Stratasys в 2013 году, последние несколько лет сосредоточилась на исследованиях и разработках, выходящих за рамки рынков любителей и преподавателей. Stratasys производит 3D-детали для Airbus с 2015 года.

В декабре прошлого года MakerBot выпустила более совершенную машину для 3D-печати, предназначенную для профессионального рынка, получившую название Method, которая стоит примерно треть стоимости промышленного 3D-принтера начального уровня. MakerBot сотрудничал со Stratasys в разработке технологии, используемой в новой машине. Method — это первая новая аппаратная платформа для MakerBot примерно за три года.

«Это действительно первая платформа, которую мы разработали с нуля как дочерняя компания Stratasys, — говорит Вейс. «Это сочетание интеллектуальной собственности Stratasys и обширных знаний, а также дизайнерской и инженерной ДНК MakerBot… Мы бы не смогли успешно запустить эту машину без обеих частей».

Он утверждает, что набор функций метода совершенно другой, и он более надежен, чем настольные машины для 3D-печати. Этот набор функций включает в себя двойную экструзию твердого модельного материала и растворимого ПВС, который представляет собой водорастворимый пластик, а также металлическую раму, обработанную на станке с ЧПУ, отсеки для сухого уплотнительного материала и циркулирующую нагретую камеру, которая создает теплую воздушную подушку, необходимую для создания контролируемой среды. . Каждый добавляемый слой видит одну и ту же среду.

Чтобы увидеть все в действии, посмотрите этот веб-семинар по интеграции 3D-печати и обработки на станках с ЧПУ [Источник:MakerBot]

«Это то, что вы видите на промышленных 3D-принтерах, стоимость которых начинается с десятков тысяч долларов, и вы не видите этого в настольном мире», — говорит Вейс. Настольные 3D-принтеры используют архитектуру для любителей, которая не обеспечивает воспроизводимой точности размеров, что делает их непригодными для многих производственных приложений с жесткими допусками.

Поскольку среда печати на настольных 3D-принтерах не контролируется так, как на промышленных 3D-принтерах, точность и время безотказной работы машины также страдают. В большинстве настольных 3D-принтеров при перемещении вверх по оси Z деталь подвергается воздействию более холодной среды, из-за чего слой ослабевает, а деталь деформируется по-разному.

С помощью метода MakerBot утверждает, что дает допуски для готовой детали в плюс-минус 0,2 миллиметра для первых 100 миллиметров по осям X, Y и Z, а затем он масштабируется в той же пропорции, 0,002 миллиметра на миллиметр для любого размеры более 100 миллиметров.

«Таким образом, это не совсем точные допуски обработки с ЧПУ, но они, безусловно, достаточно близки для большинства приспособлений, приспособлений, инструментов и прототипов», — говорит Вейс. «И это соответствует производственным допускам на литье пластмасс под давлением. Вы не видите заявлений о точности размеров в большинстве настольных 3D-печатей, и MakerBot не заявлял о точности готовых деталей на предыдущих машинах… Вы действительно не видите заявлений о точности размеров деталей [в большинстве настольных 3D-печати]… Это примечательно. что это первый выпущенный нами принтер, который действительно может печатать любую геометрию благодаря растворимой поддержке и может печатать ее с неизменной точностью благодаря функциям и элементам управления машины».

Используете ли вы сегодня 3D-печать для изготовления прототипов, приспособлений и приспособлений? Расскажите об этом в форум <сильный>. [требуется регистрация]