Преодоление ключевых препятствий в аддитивном производстве: практическое руководство

Опубликовано 26 октября 2022 года

Оригинально опубликовано на fastradius.com 26 октября 2022 года

3D-печать, также известная как аддитивное производство, — относительно новая технология, но она уже прошла долгий путь. С изобретения в 1980-х 3D-печать стала все более превалентной в производственной отрасли, так что в 2021 году глобальный рынок 3D-печати оценивался в $12.6 млрд, и ожидается рост до $34.8 млрд к 2026 году.

Хотя компании вроде Adidas и Rawlings использовали технологию 3D-печати для создания инновационных новых продуктов, аддитивное производство продолжает сталкиваться с вызовами адаптации в промышленном масштабе. Исследования показывают, что 63% предприятий, использующих аддитивное производство, используют технологию только для прототипирования, и всего 21% используют её для производства изделий, которые не могут быть сделаны другими методами.

Частые вызовы в аддитивном производстве

Производственные 3D-принтеры намного дешевле промышленных CNC-станков или машин для литья под давлением, но аддитивное производственное оборудование всё равно может быть дорогостоящим. Фактически, в опросе Stratasys 25% респондентов назвали стоимость оборудования топ-вызовом при использовании аддитивного производства. Этот ответ едва удивителен: накопление на первоначальную стоимость 3D-принтера может занять время, и большинству бизнесов нужно больше одного для обработки объема заказов, что значит инвестировать еще больше денег. Некоторые компании просто не могут обосновать капитальные затраты.

Затем есть производственные и обработческие затраты. В том же опросе Stratasys 16% респондентов сказали, что производственные затраты ассоциированные с аддитивным производством — топ-беспокойство. Пока 3D-принтеры очень автономны, им все равно нужен кто-то, чтобы отправить цифровой файл на принтер, убедиться что принтер сконфигурирован правильно, и запустить процесс печати. С мульти-материальными FDM печатями кто-то может нуждаться быть на месте для смены филамента в середине печати и, в зависимости от материалов и принтера, настройки сопла, скорости печати, ретракции, температуры стола. Наконец, как только печать готова, кому-то нужно удалить любые поддерживающие структуры и обработать деталь для достижения качественного поверхностного финиша.

За пределами производственных и обработческих затрат — затраты на обслуживание аддитивного оборудования. 3D-принтеры могут ломаться без правильного обслуживания, оставляя компании без новых деталей на дни (или даже недели) в ожидании запчастей. Для FDM принтеров обслуживание может принимать форму рутинной настройки натяжения ремня и удаления накопленного пластика из сопла. Multi Jet Fusion (MJF) принтеры требуют регулярного обслуживания печатающей головы и нагревательных ламп, что может стоить тысячи долларов в год, и стереолитографические (SLA) принтеры требуют регулярного обслуживания или даже замены смоляного бака. Со временем эти затраты на обслуживание точно могут накопиться.

Аддитивное производство также представляет вызовы когда печати завершены. Большинство 3D-печатных деталей требуют некоторой формы пост-процессинга, что занимает время и увеличивает общие трудовые и накладные затраты на единицу. Например, SLA детали покрыты вязким излишним смолой прямо из принтера и нуждаются в мытье в растворителе. FDM детали часто требуют шлифовки или парового сглаживания из-за заметных линий слоев или поверхностных дефектов, оставленных поддерживающими структурами. С этими проблемами в виду, неудивительно, что 9% респондентов опроса назвали требования пост-процессинга топ-вызовом аддитивного производства.

Стоит также отметить, что аддитивное производство — намного моложе технология чем традиционные производственные методы. Пока литье под давлением и CNC-обработка использовались десятилетиями и уже имеют большую базу совместимых материалов и глобально-принятые материальные стандарты, аддитивное производство имеет более ограниченный выбор материалов и меньше установленных материальных стандартов.

К счастью, аддитивное производство становится более популярным, и больше бизнесов инвестируют в разработку, стандартизацию и квалификацию аддитивных материалов. Фактически, один из главных трендов аддитивного производства в 2021 году был введение новых аддитивных материалов. В конечном счете, это исследование позволит производителям закрыть разрыв между аддитивным производством и другими технологиями. Установка глобально принятых стандартов в различных отраслях также поможет аддитивному производству получить более крепкое ножное в производственном ландшафте.

Технические вызовы аддитивного производства

В сравнении с литьем под давлением и CNC-обработкой, аддитивное производство может иметь более низкую предсказуемость и повторяемость процесса. Например, аддитивно произведенные детали часто проходят пост-процессинг для улучшения поверхностного финиша, который, когда не контролируется правильно, склонен к человеческой ошибке и может результать в компонентах, не способных встречать тугие требования допусков. Эта проблема представляет вызов когда речь идет об использовании аддитивного производства в отраслях, требующих экстремально высоких уровней точности, таких как авиакосмические или авто секторы.

Даже хотя аддитивное производство позволяет компаниям печатать сложные объекты без дополнительной сборки, пост-процессинг-техники могут удлинять turnaround times и растягивать бюджеты. Компаниям также вероятно понадобится инвестировать в ресурсы инспекции и контроля качества для гарантии того, что 3D-печатные детали комплаентны с любыми требуемыми спецификациями.

Операционные и организационные вызовы с аддитивным производством

Как относительно новая технология, аддитивное производство также сталкивается с операционными и организационными вызовами. Не только нет прецедента для адаптации аддитивного производства на операционном уровне, но есть нехватка бизнес- и стоимостно-расчетных моделей, основанных на технологии. Многие бизнесы также осторожны в использовании 3D-печати потому что они неопределены о владении цифровыми дизайнами.

Добавляя к этим вызовам, есть мало посвященных образовательных треков специфично для карьер в аддитивном производстве, что привело к дефициту квалифицированного персонала с глубокими знаниями технологий и процессов. Те факторы, скомбинированные с типично ограниченными знаниями аддитивных технологий в компаниях, не специализирующихся специфически в аддитивном производстве, означают, что многие клиенты не уверены где это может добавить ценность их бизнесу, так что — часто к своему же ущербу — они избегают его вовсе.

Решение вызовов работой с опытным партнером по аддитивному производству

Если вы не совсем уверены как включить аддитивное производство в свой бизнес, не можете понять как дизайнить для 3D-печати, или не готовы для инвестиций и технических вызовов, идущих с владением 3D-принтерами своими, лучше работать с производственным партнером. Опытный 3D-печатный партнер может помочь преодолеть многие из топ-вызовов, ассоциированных с аддитивным производством, включая первоначальные затраты на оборудование, неконстантные результаты и нехватку знаний 3D-печати. Работа с партнером также может дать доступ к большему количеству аддитивных материалов и более комплексной гамме пост-процессинговых опций.

Когда вы работаете с SyBridge, мы можем дать инсайт в процессы дизайна и выбора материалов для аддитивных производственных технологий, и даже выявить возможности экономии затрат для помощи вам максимизировать ваши сбережения и прибыль. Свяжитесь с нами, чтобы поговорить с экспертом по аддитивному производству сегодня.