Аддитивное производство: Вершина айсберга

Все большее число производителей используют аддитивное производство для решения дорогостоящих проблем с эксплуатационными характеристиками продукции, создания более прочных компонентов (с меньшим количеством деталей) и снижения веса.

В последние годы аддитивное производство (АП) стремительно набирает популярность, и легко понять почему. Поскольку эта быстро развивающаяся технология позволяет компаниям печатать детали "с нуля", все большее число производителей используют ее для преодоления дорогостоящих проблем с производительностью продукции, создания более прочных компонентов (с меньшим количеством деталей) и снижения веса. Другие используют ее для улучшения своей деятельности, оптимизируя цепочки поставок, сокращая выбросы парниковых газов, ускоряя циклы проектирования и время выхода на рынок.

Преимущества существенны. Однако ориентироваться в этом относительно недавно возникшем производстве не так-то просто. Например, выбор правильной технологии часто сам по себе является подвигом. И хотя за последние годы технология сильно продвинулась вперед, среди принтеров AП по-прежнему отсутствует стандартизация.

Кроме того, успешная интеграция AП включает в себя гораздо больше, чем просто приобретение AП-принтера. Бесчисленные вспомогательные процессы, включая проектирование для аддитивного производства, выбор подходящих материалов (с требуемыми свойствами) и проведение необходимых процедур последующей обработки, таких как прецизионная механическая или термическая обработка.

При выборе подходящего оборудования для АП и выполнении полного комплекса услуг по АП необходимо учитывать многие моменты.

Прежде чем задуматься о приобретении аддитивного оборудования, необходимо понять, для каких типов деталей вы планируете его использовать и как она впишется в ваш путь AП. Это очень важно по нескольким причинам.

Во-первых, размер детали будет диктовать тип системы, которая вам нужна. Например, для некоторых крупных деталей может потребоваться технология лазерного наплавления порошкового слоя (LPBF), в которой используется больше лазеров. И если вы собираетесь производить такие детали в больших масштабах, ваша система должна быть достаточно большой, чтобы это обеспечить.

Во-вторых, вам нужно знать, какой тип материалов вы будете использовать, поскольку большинство машин совместимы только с определенными типами материалов. Кроме того, полезно знать, будете ли вы заниматься прямым производством или изготовлением на заказ, потому что некоторые станки проще в использовании, чем другие, в зависимости от области применения.

И наконец, важно учитывать размер или разрешение детали, что будет диктовать конкретные характеристики станка, которые вам необходимы.

Как только вы четко определите ответы на эти вопросы, вам будет легче сузить круг оборудования, подходящего для ваших целей. Выбирая между машинами и технологиями AП, вы должны сосредоточиться на трех факторах: надежность, повторяемость и производительность.

• Надежность. Вы должны выбрать надежное и соответствующее вашим целям оборудование. Обратите внимание на уровень поддержки поставщика. На большинство машин предоставляется годовая гарантия, но расширенная гарантия и техническое обслуживание оплачиваются дополнительно. Поэтому стоит поинтересоваться качеством поддержки, которую предлагает поставщик.
• Воспроизводимость. Учитывая быстрое развитие технологий, может быть трудно поддерживать постоянство при печати дизайна на разных принтерах. В результате детали, которые хорошо работают после печати на одной машине, могут не работать так же хорошо после печати на другой. Понимая это, важно внедрить строгие процедуры для контроля изменчивости между машинами.
• Производительность. При изготовлении деталей для производства конечной целью является создание деталей хорошего качества при минимально возможных затратах. Это означает, что необходимо использовать системы AП, которые позволяют одновременно изготавливать максимальное количество деталей. Размер машины и платформы должен быть достаточным. Ваша система также должна обладать способностью создавать детали с нужной структурой и уровнем качества.

Так как же узнать, какие из производимых вами деталей лучше всего подходят для АП и какие марки технологий АП оптимальны для ваших уникальных применений? Именно здесь может пригодиться знакомство с постоянно меняющимся ландшафтом АП - и именно поэтому аутсорсинг услуг АП опытным, специализированным поставщикам зачастую лучше, чем выполнение работ по АП собственными силами.

В идеале, специалист по АП потратил годы на изучение рынка технологий и инвестировал в обширный набор оборудования, которое может подойти практически для любого применения АП. В большинстве случаев они не будут лояльны к определенному бренду, а будут выбирать машины на основе конкретных специализаций - например, инвестируя в одну линию, которая превосходно справляется с мелкими деталями, а другая лучше подходит для крупных деталей.

Поскольку эти компании живут и дышат AП, они также в курсе последних усовершенствований и постоянно обновляют свое оборудование, чтобы идти в ногу с развитием аппаратного и программного обеспечения. С появлением на рынке нового оборудования вся отрасль делает скачок вперед.

Поэтому если вы застряли с собственной технологией, которая печатает только ограниченное количество деталей, а ваши конкуренты пользуются услугами внешних поставщиков, чьи машины могут печатать с большей производительностью, вы можете быстро отстать. Кроме того, такие вещи, как лазерная оптика, электроника и другие компоненты технологии AП, со временем изнашиваются, что приводит к высоким эксплуатационным расходам.

Знания, необходимые для выбора правильного оборудования и поддержания темпов развития технологий, превышают возможности большинства производителей, но это лишь один из аргументов в пользу аутсорсинга ваших потребностей в AП-технологиях.

Производителям необходимо учитывать множество факторов. Ключевыми являются следующие три:

1. Материалы и испытания. Различные компоненты АП будут иметь различные механические и материальные свойства и различную структурную целостность.

В связи с этим важно понимать возможности и ограничения различных материалов и проводить соответствующие испытания, чтобы правильно квалифицировать нужный материал. Для этого необходим доступ к лабораториям, опытные инженеры по материалам и возможности обеспечения качества.

2. Ведущая экспертиза в области проектирования. Проектирование для AП отличается от традиционного производственного проектирования.

Поскольку вы добавляете материалы слой за слоем, а не извлекаете их из больших кусков материала, конструкторы должны быть обучены понимать принципы работы АП, чтобы они могли действительно оптимизировать технологию. Проблема в том, что поскольку технология AП все еще настолько нова, эти специалисты находятся в дефиците, что делает дорогостоящим наем квалифицированной внутренней команды или обучение существующего персонала. С другой стороны, поставщики услуг AП специализируются на всех аспектах, и, как следствие, часто имеют больше шансов привлечь лучших специалистов отрасли.

Для производства компонентов АП используется ряд вспомогательных процессов, включая термообработку.

3. Конечная обработка АП. Сама технология является лишь одним небольшим компонентом успешной инициативы АП. Такие вещи, как определение характеристик порошка, последующая обработка и обеспечение качества, не менее важны и требуют дополнительных знаний и технологий. Следовательно, даже если вы инвестируете в правильные принтеры AП, вам, скорее всего, придется передать на аутсорсинг по крайней мере некоторые из этих предложений, что сводит на нет выгоду от инвестиций в собственное производство.

Однако с правильным партнером по AП все эти услуги доступны под одной крышей, поэтому вам не придется заниматься поиском дополнительных поставщиков. Кроме того, поскольку эти поставщики должны взять на себя ответственность за процесс, он с большей вероятностью будет выполнен в соответствии с жесткими стандартами качества.

Посещение потенциальных специалистов по АП позволит вам увидеть трудоемкость процесса. Для поддержания высочайших стандартов качества все материалы должны быть проверены как по прибытии, так и в течение всего процесса печати. В отличие от традиционной механической обработки, аддитивное производство требует от производителей непрерывного формирования микроструктуры в ходе процесса, чтобы убедиться, что каждая деталь дает желаемые результаты. Затем проводится проверка качества, чтобы убедиться, что напечатанная деталь действительно соответствует этим стандартам.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Прорыв в аддитивном производстве: меняющие цвет чернила для 3D принтера»‎ и «‎Исследователи разработали сверхэластичный сплав с эффектом памяти формы для 3D-печати»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!