Четыре ключевых применения аддитивного производства для современной промышленности

Аддитивные технологии стремительно развивались за последнее десятилетие, обещая новые, захватывающие производственные возможности для бизнеса по всей промышленной карте.

Когда люди думают об аддитивном производстве (AM), одним из приложений, которое сразу приходит на ум, является прототипирование. Когда инженерам нужно быстро итерировать дизайн, не беспокоясь об ограничениях, применяемых к традиционному производственному запуску, AM — часто называемый 3D-печатью — отлично работает, потому что он не требует жесткого инструмента и позволяет быструю итерацию. Чем эффективнее может быть разработан прототип, тем быстрее компания может перейти к серийному производству — где традиционные методы могут взять на себя ответственность, если это желательно.

Но аддитивное производство — это не только прототипирование, и выигрывают не только компании в стадии R&D. Фактически, аддитивное производство предлагает значительные преимущества в ряде приложений, от экономии времени и материалов до открытия новых дизайнерских возможностей.

Применения аддитивного производства

С этим в виду, чтобы помочь вам изучить потенциал технологии 3D-печати, мы рассмотрим четыре конкретных применения аддитивного производства и связанный промышленный кейс. Аддитивное производство إحدило революцию в проектах по спектру отраслей, включая авиакосмическую, автомобильную, товары народного потребления, медицину и робототехнику — и примеры, которые мы выделяем здесь, демонстрируют способы, которыми оно превосходит традиционные производственные методы в скорости, эффективности, качестве и стоимости.

Малые объемы, по запросу детали

Технология аддитивного производства уникальным образом позиционирована для удовлетворения потребностей по запросу, малого объема производства.

Традиционные производственные методы часто требуют крупных заказов для снижения стоимости единицы. Литье под давлением, например, может влечь затраты на инструменты от $20 000 до $110 000 до того, как проект перейдет к производству. В отличие от этого, аддитивное производство не требует капитальных затрат на инструменты: 3D-печатаемые детали могут производиться малыми партиями, без минимальных заказов, когда они нужны — позволяя снизить производственные затраты и сократить запасы.

Преимущества малого объема AM означают, что производство деталей может быть масштабировано точно под рыночный спрос. Evans Motorsport Performance (EMP) работала с Fast Radius над дизайном послепродажного кожуха болта для Chevrolet Corvette C8. Изначально сделанный из алюминия, деталь была сложной и дорогой в производстве, и EMP нуждалась в решении, позволяющем малообъемное производство с автомобильным качеством материала. Используя процесс печати Carbon Digital Light Synthesis (DLS)™ и термопласт EPX 82, мы снизили затраты на инструменты на $12 000 и время производства до нескольких дней. Деталь также могла храниться в нашем Виртуальном Складе для производства по запросу.

Единые консолидированные детали

Помимо преимуществ малого объема производства, аддитивное производство открывает новые возможности для деталей, ранее считавшихся «непроизводимыми», включая консолидацию отдельных компонентов.

Единые консолидированные единицы обычно имеют сложные геометрии, такие как решетчатые структуры, или даже движущиеся сборки. Аддитивное производство делает эти детали возможными, потому что оно позволяет печатать всю сборку как одну деталь — а не как множество деталей для последующей сборки. Консолидация имеет конкретные преимущества в секторе потребительских товаров, где возможность создавать упрощенные, более эффективные дизайны деталей означает:

• Меньше денег и времени, затрачиваемых на сборку.
• Снижение риска скрытых затрат и задержек проекта.
• Меньшие материальные требования.
• Меньший риск проблем с поставками.
• Снижение риска отказа детали.

В реальном примере преимуществ консолидации аддитивным производством Fast Radius работала с Steelcase™ над дизайном высокопроизводительного офисного стула SILQ, победителя престижной премии Innovation Award на NeoCon 2018. Накладки на подлокотники стула SILQ традиционно производились как три отдельные детали и собирались позже — процесс, расширяющий временные рамки продукта. Используя процесс Carbon Digital Light Synthesis (DLS)™, мы смогли консолидировать производство накладки на подлокотник в единую 3D-печатаемую деталь: непрерывный блок, спроектированный с решетчатой структурой для существенного снижения расхода материалов и затрат на сборку.

Очень мелкие детали

Аддитивное производство особенно полезно для производства мелких компонентов, размером с мягкий мяч или меньше, при очень малых объемах.

Когда производство мелких деталей масштабируется в аддитивном производстве, часто возникают преимущества в скорости и стоимости. Фактически, для пластиковых деталей размером с пинг-понговый мяч (или меньше) часто имеет больше экономический смысл использовать аддитивное, а не традиционное производство. Возможность производить мелкие детали малыми объемами может быть преимущественна в медицинской отрасли, особенно когда эти детали должны быть адаптированы для индивидуального использования — например, в протезах или имплантах.

Coapt, чикагская компания, производствующая протезы верхних конечностей, обратилась к Fast Radius для доработки второго поколения своего флагманского продукта: системы Coapt COMPLETE CONTROL, использующей распознавание электрических паттернов, чтобы позволить людям, потерявшим верхние конечности, полностью контролировать движение в своих протезах. Инновационная система включает две очень мелкие детали: кнопку калибровки и заглушки для банок. Обе детали неотъемлемы, а кнопка имеет специфическую текстуру, необходимую для точного взаимодействия пользователя. Аддитивное производство позволяет нам держать дизайн заглушек и кнопки калибровки под явным контролем и достигать впечатляющей пропускной способности: используя Carbon DLS™ и принтеры HP MJF, мы произвели 135 кнопок (11 x 11 x 5,5 мм) за 35 минут и 848 заглушек для банок (1,75 x 5,2 x 3,2 мм) за 23 минуты.

Настраиваемые детали

Аддитивное производство приносит беспрецедентные возможности кастомизации в процесс дизайна.

Без ограничений по затратам и времени начальных требований к инструментам, дизайнеры могут адаптировать 3D-печатаемые детали для конкретных приложений или потребностей потребителей — вплоть до единицы. Возможности кастомизации аддитивного производства охватывают функциональность, эстетику и брендинг: уникальные элементы могут быть внедрены быстро и в очень малом масштабе, и включают:

• Новые структурные особенности
• Текстуры поверхностей
• Логотипы компаний
• Текст и дизайны
• Переменные серийные номера

В качестве бонуса исследования показывают, что три четверти потребителей готовы платить до 20% больше за кастомизированные продукты — что означает, что любые дополнительные затраты, внесенные уникальными дизайнерскими выборами, вероятно, будут скомпенсированы в долгосрочной перспективе.

Помимо снижения материальных затрат и производственных сроков, возможность кастомизации деталей имеет значительный потенциал выгод по всему промышленному ландшафту. В промышленности робототехники и розничной торговли, например, по мере того как клиенты размещают текущие заказы, 3D-печать позволит нам добавлять уникальные функции, такие как логотипы, с простой сменой файла дизайна. Аналогично, в стоматологии и медицине детали, такие как протезы, импланты или хирургические направляющие, могут быть модифицированы под конкретного получателя. Индивидуальные стоматологические каппы, например, могут быть напечатаны из скана для идеального соответствия чьим-то зубам.

Исследуйте приложения 3D-печати Fast Radius

Если вы хотите использовать силу и возможности технологии 3D-печати, и приведенные выше приложения имеют смысл для ваших потребностей, стоит изучить варианты за пределами традиционных производственных методов. Обратитесь к команде Fast Radius сегодня, чтобы сделать ваш следующий проект возможным с аддитивным производством.

Готовы произвести свои детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости