Опрос VDMA показывает, что около половины всех машиностроительных компаний уже используют 3D-печатные компоненты - особенно в качестве прототипов и запасных частей. Тем не менее, технология также может быть полезной опцией для инструментов и серийных деталей. Только когда назначение окупается? Этот вопрос возникает, в частности, в случае печати на металле, которая стоит дороже, чем печать на пластике, и конкурирует с литьем и механической обработкой.
Встреча пользователей облегченной конструкции
Аддитивное производство также является частью 4-го совещания пользователей по облегченной конструкции, которое состоится 7 ноября 2019 года в Вюрцбурге. В дополнение к презентации бесплатного программного обеспечения для оптимизации топологии, особенно для 3D-печати, также представлено создание сложных бионических структур для аддитивного производства. Вы можете найти дополнительную информацию здесь: Встреча пользователей для легкой конструкции
Некоторые компании, работающие с металлом, могут знать ситуацию: новая сборка должна быть введена, конструкторский отдел уже полностью спроектировал все, и основные характеристики деталей уже были в значительной степени определены - и тогда собранная деталь не работает, как запланировано. Быстрое решение необходимо. Не является ли 3D-печать способом оперативной переработки дефектных деталей? И если компания уже существует, не могут ли быть напечатаны другие компоненты, даже специально предназначенные для обработки?
Картинная галерея
В большинстве случаев первоначальный энтузиазм будет быстро отрезвляться: производство с использованием 3D-печати сравнительно дорого, если оно используется только в качестве технологии замены для производства традиционно разработанных компонентов. Это имеет смысл для прототипов из-за небольшого размера партии и короткого времени выполнения заказа, но во всех других случаях такой подход обычно неэкономичен и не очень эффективен.
Типичная ошибка, которая здесь допущена: Аддитивное производство было включено на поздней стадии разработки продукта. В результате центральное преимущество 3D-металлической печати, высокая степень свободы дизайна, не может быть оптимально использовано. Это позволяет создавать новые детали или узлы, которые лучше или даже дешевле, чем это может быть достигнуто с помощью традиционных процессов. В идеальном случае технология учитывается на самых ранних этапах процесса проектирования, когда соседние детали и узлы еще не полностью спроектированы, а производственная линия еще не запланирована для этого. И даже при перепроектировании существующих элементов возможны совершенно новые, часто лучшие решения.
Когда 3D печать окупается
Ключевым преимуществом 3D-печати является возможность создавать сложные структуры без дополнительных затрат. Это означает: даже если процесс производства аддитивного металла обычно дороже, чем традиционные процессы, при 3D-печати он в значительной степени не имеет значения с точки зрения затрат, насколько сложным в конечном итоге становится компонент. Например, при наличии соответствующих знаний и хорошего планирования твердый материал может быть заменен решетчатыми структурами без ущерба для стабильности и функциональности компонента. Вес раствора падает соответственно.
Такая легкая конструкция имеет решающее преимущество во многих отраслях, особенно в аэрокосмической и автомобильной промышленности. Но куда бы ни приходилось перемещать детали снова и снова, их использование может иметь смысл для экономии энергии, увеличения скорости процесса или облегчения определенных задач для людей. Более высокие затраты на производство компонентов здесь компенсируются в первую очередь улучшенной функциональностью или другими преимуществами в использовании.
3D-печать является более экономичным методом производства, если функциональные возможности компонента улучшены или расширены. Среди прочего, формы могут быть легко интегрированы в компонент без дополнительных затрат, что упрощает сборку с другими деталями или является преимуществом при последующем использовании, таких как точки крепления или внутренние каналы. Поскольку для сложной вложенной детали не требуется создавать новые или дополнительные формы или инструменты, часто также возможно объединить различные компоненты сборки в одну деталь.
Это не только уменьшает общее количество компонентов, что упрощает логистику, но и устраняет дорогостоящие монтажные работы после этого. Это само по себе делает новый компонент в целом дешевле, чем сборка, которую он заменяет. Экономия времени также может быть результатом этого. Кроме того, такие решения «многие в одном» зачастую лучше, чем соответствующие решения по сборке. Например, они могут быть меньше или легче, иметь функции, которые не могут быть реализованы другим способом, или лучше выполнять определенные задачи. Устранение интерфейсов также снижает риск утечки при работе с жидкостями или газами в приложении. Таким образом, расходы на техническое обслуживание также могут быть уменьшены.
Экономное использование материалов
Аддитивное производство предлагает еще одно элементарное ценовое преимущество, особенно когда речь идет о механической обработке и когда для изготовления компонента требуются дорогостоящие материалы: особенно экономичное использование сырья. Поскольку 3D-металлическая печать не только позволяет создавать чрезвычайно тонкие, легкие структуры, как описано, но также почти только требует количества материала, из которого в конечном итоге состоит составная часть. В отличие от фрезерования, здесь не осталось стружки, которую нужно расплавить, чтобы можно было повторно использовать материал. В аддитивном производстве, с другой стороны, металлический порошок, который не расплавляется лазером во время процесса печати, может быть почти полностью извлечен и снова использован для другого производственного процесса. Из-за этого экономичного использования материалов в аддитивном производстве, в конечном итоге может иметь смысл использовать материалы, которые лучше, но неэкономичны, когда дело доходит до обработки: например, дорогой титановый блок не используется для фрезерования; Однако использование порошка титана для сопоставимого, изготовленного с добавками компонента может окупиться.
Создайте дополнительную информацию о ваших собственных навыках
Подобно жесткой инфраструктуре, то же самое относится и к «мягкой» инфраструктуре, которая включает навыки проектирования и знание процессов, наличие и использование программного обеспечения, а также контроль процессов и качества. Компании, которым здесь не хватает опыта, могут изначально «позаимствовать» этот опыт у внешних специалистов, таких как Materialise. Таким образом, например, они могут извлечь выгоду из обширного опыта инженеров, работающих там в проектах совместного творчества. В то же время экспертный взгляд извне помогает не упускать из виду разумное применение 3D-печати.
Работа с иностранными, опытными специалистами также помогает новичкам значительно улучшить свои навыки. Вместо того, чтобы проходить через утомительный и дорогостоящий процесс использования собственных процессов проб и ошибок, ваши сотрудники гораздо быстрее узнают, что на самом деле возможно и полезно с 3D-печатью, а что важно при планировании и реализации. Таким образом, вы приобретаете глаза на новые или изменяемые решения, которые приводят к важным конкурентным преимуществам за относительно короткое время, и вы можете быстрее принимать лучшие решения для всех аддитивных проектов.
Принять к сведению общие условия
Наиболее важными факторами, которые необходимо учитывать при планировании, являются доступные материалы, объем производства и производственная инфраструктура.
Выбор сплавов уже включает очень универсальные типы титана, алюминия и нержавеющей стали, чьи изначально отличающиеся механические свойства могут быть дополнительно модулированы конструкцией. Одним из примеров этого являются легкие конструкции, которые также могут быть созданы с использованием тяжелого материала. Кроме того, могут быть разработаны специальные сплавы со специальными свойствами, если на ранних этапах процесса планирования определено, что обычные материалы не могут удовлетворить требования достаточно хорошо.
В дополнение к материалам, которые могут быть использованы, объем производства, а также количество и тип доступных машин также играют роль. Многие новички в 3D-печати по металлу начинают с нескольких разных деталей или с небольшого количества отдельных деталей, поэтому приобретение специальных принтеров для них обычно не стоит. В таких случаях полученные печатные работы могут быть легко переданы сторонним, сертифицированным контрактным производителям. В дополнение к тому факту, что изначально нет необходимости в больших инвестициях, компании здесь также получают выгоду от большого количества технологий аддитивного производства, которые предлагают им большую гибкость в планировании, чем если бы они были ограничены одной или двумя собственными машинами.
Используя различные технологии, компании также получают важное представление о возможностях и ограничениях, преимуществах и недостатках различных процессов и принтеров. Если количество печатаемых деталей в какой-то момент находится в той области, в которой создание или расширение собственной инфраструктуры 3D-принтеров окупается, этот опыт поможет вам принимать обоснованные решения о наиболее подходящих для вас решениях. (Qui)
Вы также можете быть заинтересованы в:
Подсказка к книге
Разработка и конструирование компонентов, которые будут изготавливаться аддитивно
* Доктор Инго Укельманн, технический менеджер подразделения 3D-печати Metalize, Бремен