Изготовление на 3d принтере: Изготовление деталей на 3D принтере. 3D печать деталей в Москве, Санкт-Петербурге и всей РФ

Изготовление деталей на 3D принтере. 3D печать деталей в Москве, Санкт-Петербурге и всей РФ

Новые тенденции в моделировании и 3d печать деталей

3d технологии все больше облегчают жизнь. Они уже практически полностью заняли место чертежей и расчетов на бумаге. Специальные программы позволяют увидеть объемную модель во всех проекциях еще на стадии разработки, тут же ее проверить и, в случае необходимости, устранить недостатки. Они сокращают время разработки до нескольких часов и практически исключают ошибки, присущие созданию моделей вручную. Особенно это касается техники, где изготовление сложных деталей может занять много времени.

Печать деталей на 3d принтере – новая технология, способная изрядно «напрячь» поставщиков расходных материалов, и не только. Кто сталкивался с ремонтом техники, имеющей оригинальные элементы, тот знает истинную цену вопроса и понимает, насколько иногда трудно найти подходящие не то что детали, а хотя бы инструменты для работы с ними.

Изготовление деталей на 3d принтере – это по сути своей копирование имеющегося предмета и его послойное формирование из пластика или другого материала. Для обладателей 3d принтеров это волшебная палочка, решающая любые проблемы домашнего ремонта. На них печатают буквально все: мелкую фурнитуру, фиксаторы и зажимы, подставки, посуду, элементы декора, детали игрушек и конструкторов.

Все потому, что 3d печать имеет ряд преимуществ:

1. Относительная простота. Существует целый ряд 3d редакторов (OpenSCAD, 3D Max), позволяющих при наличии определенных навыков создавать модели, пригодные для печати. Наличие 3d сканера упрощает и эту задачу до минимума.

2. Скорость выполнения. Для создания изделия вручную может потребоваться от пары дней до месяца (зависимо от сложности). Изготовление деталей на принтере 3д занимает значительно меньше времени, в зависимости от размера, но обычно в пределах суток.

3. Стоимость – краеугольный камень. В целом она зависит от типа печати и качества расходных материалов. 3d печать пластиковых деталей или расходников по статистике выгоднее покупки оригинала.

4. Оригинальность и строгое соответствие. Многим знакома досадная поломка одной детали агрегата, который продается только в сборке. 3d печать деталей машин и техники позволяет воссоздавать конкретный необходимый элемент по строго заданным параметрам, что особо важно при конструировании или реставрации механизмов, части которых найти очень трудно.

5. Качество. Очевидцы утверждают, что воссозданные принтером детали при правильной плотности не уступают пластиковым оригиналам.

3D-печать деталей на принтерах в Санкт-Петербурге. Услуги на заказ

3D печать — это доступная технология, которая позволяет создавать объемные изделия методом послойного нанесения PLA, ABS, PET-g или другого типа пластика.

Используется	Преимущества
Производителями. Дизайнерами прототипов. Технологическим компаниям. Частными лицами.	Время выполнения. Возможность пост-обработки. Можно задать прочность модели. Цена изделия.

Где применяется 3D-технологии

Изготовление трёхмерных деталей на принтерах позволяет делать объекты любых форм с широким выбором материалов различных свойств. Изделия могут быть мелкими и крупными, с острыми углами или скругленными элементами, термостойкие и прозрачные, гибкие и жесткие.

Современное использование 3D-печати даёт возможность реализовать практически любую идею или изготовить качественный прототип любой сложности. Производство изделий посредством аддитивных технологий необходимо, когда речь идет про:

• Промышленный дизайн и прототипы.
• Протезирование.
• Архитектуру.
• Оригинальные сувениры.
• Персонализированный дизайн.

Сфера использования современных принтеров не имеет ограничений. Современная технология печати деталей и прототипирование позволяют заказчику экспериментировать, расширять горизонт и воплощать в жизнь невозможные ранее идеи.

От чего зависит стоимость 3D-печати

Стоимость готового изделия зависит от спектра работ:

• сканирования;
• моделирования;
• печати.

В зависимости от особенностей объекта при расчёте стоимости распечатки учитываются такие параметры как:

• технология печати: FDM или SLA;
• тип материала или смолы;
• толщина слоя;
• заполнения и расхода материала. Подробнее о слоях и заполнении тут.

Исходя из вышеописанного следует, что стоимость услуги точнее рассчитывать исходя из наличия STL-файла и выбранной технологии. Далее подбираются оптимальные для условий эксплуатации материал и параметры печати , в результате которых клиент получает окончательную цену.

При расчёте заказа также учитывается и расположение детали на столе принтера. Например, стоимость одной и той же детали воздуховода при разном расположении может существенно отличаться. Вид в слайсере:

• Модель воздуховода
• Стоимость 1200р.
• Стоимость 2900р.

Особенности 3D-печати

Для распечатки необходим трехмерный файл в формате STL, OBJ или CAD-формате, например, STEP. Для создания подобных моделей используются специальное программное обеспечение. Оно позволяет откорректировать существующую или создать объект с нуля.

Точность готовой детали варьируется от 0,1-0,2 мм и более, а при проектировании должна учитываться технология изготовления (FDM/SLA). Это может существенно влиять на стоимость конечной детали.

Дополнительно

Также математическую модель можно получить путём 3Д-сканирования детали или объекта:

По результатам 3D-сканирования иногда требуется откорректировать результат или исправить погрешности сканирования, например, удалить швы или разрывы:

• Сканирование лицевой части
• Сканирование внутренней части

Как заказать изготовление деталей на 3D принтере

Чтобы отправить запрос на изготовление детали изделия в нашей студии:

• Подготовьте/найдите детали. Для этого есть такие ресурсы, как https://thingiverse.com где есть большое количество различных 3D-предметов для печати.
• Если хотите оценить стоимость изготовления детали, имея образец, то вы можете прислать фото изделия, которое нужно «клонировать». Тогда мы сможем приблизительно оценить стоимость создания трёхмерной или твердотельной объектов. Для оценки достаточно отправить в почту фото оригинальной детали.
• Если такой файла или образца нет, то можете нарисовать требуемое изделие на листе бумаги.

Для отправки данных воспользуйтесь формой обратной связи:

Примеры заказов

Например, одному клиенту нужен был светильник для самодельного 15-ти литрового аквариума. Он прислал такую картинку:

Эскиз светильника

В данном случае трёхмерный объект был подготовлен в CAD-программе и отправлен заказчику на согласование:

После согласования модели с Вашей стороны и получения предоплаты изделие отправляется в производство.

По итогу печати изделие фотографируется и отправляется на электронную почту. После одобрения внешнего вида изделие отправляется заказчику службой доставки.

Готовый светильник на аквариуме

Запрос на мелкосерийное производство

Или другой пример, когда юридическому лицу требуется напечатать небольшое количество деталей по чертежу от руки:

Чертёж воздухоотвода

Требовалась партия из 5 штук из любого материала. Основное требование — геометрия внутреннего посадочного диаметра. Был выбран материал PETG и изготовлена пробная деталь:

Модель воздуховода в слайсере

По результату допечатали остальные четыре воздуховода, оставив конструкцию и размеры неизменными:

Готовые воздуховоды

Расчёт стоимости по трёхмерной печати

Если Вам не удалось до нас дозвониться, пожалуйста, воспользуйтесь формой обратной связи. По мере обработки запросов наш специалист обязательно с Вами свяжется.

Бизнес по производству пластиковых изделий на 3D принтере

Одной из самых поразительных вещей, созданных в наше время, является 3D-принтер. Это чудо техники позволяет воссоздавать что угодно, начиная от элементов домов до человеческих органов.

Аппарат для бытовых нужд имеет гораздо более скромные характеристики, однако с их помощью вполне возможно использовать 3d принтер в коммерческих целях. Чтобы удовлетворить потребительские запросы в части производства эксклюзивных товаров из пластика. Как организовать домашний бизнес с помощью 3d принтера? Ниже рассмотрим все, что можно сделать с помощью 3d принтера.

Что можно сделать на 3D принтере?

3D-принтер дает возможность напечатать достаточно большой перечень товаров из пластика. Это обусловлено промышленными особенностями устройства:

• печать с высоким разрешением;
• сверх-точность;
• поддержка разных видов пластика.
• низкая стоимость сырья.

Выбирая товары для печати, следует учитывать, что бытовой 3D-принтер имеет небольшую производительность. При этом размеры изделий могут быть не более 30 см.

Что можно напечатать на 3d принтере фото:

1. Все для дома (необычных форм посуда, мебельная фурнитура, декор для интерьеров, приспособления для домашних животных, сборная детская мебель, аксессуары для ванной комнаты).
2. Детские игрушки (мультяшные или компьютерные герои, детали больших игровых конструкций, элементы для оформления кукол и игрушечных зверей, конструкторы для моделирования).
3. Инструменты для лабораторных работ (колбы, лотки, емкости, резервуары).
4. Изготовление пластиковых деталей на 3d принтере. Копии изношенных деталей (пластмассовые шестерни, колпачки, втулки, уплотнители, защелки, кнопки).
5. Оформление наружной рекламы (3D логотипы, надписи).
6. Вещи напечатанные на 3d принтере для модельеров (элементы обуви уникального дизайна, разнообразные обручи и заколки, фурнитуру к одежде).
7. Сувенирная продукция (миниатюры знаменитых архитектурных сооружений, созданных по личным снимкам мини-копии людей, статуэтки скульптур, бижутерия).
8. Учебные стенды (устройство автомобиля, макет ДНК, структуры молекул, устройство человека).
9. Эксклюзивные аксессуары (брелоки для ключей, визитницы, чехлы для гаджетов, мини-шкатулки).
10. Автотюнинг. Печать на 3d принтере частей бампера, зеркала, молдинги, ветрозаборники и пр.

И это далеко еще не все что можно делать на 3d принтере. Например, некоторые модели 3D-принтеров позволяют напечатать детали подобных себе устройств простейших моделей. Производство собственных 3D-принтеров потребует больших усилий, нежели копирование сувенирной пластиковой продукции. Однако конкуренции у такого бизнеса в ближайшее время наверняка не будет!

Магазин оригинальной продукции

Поставить на поток печать пластиковой 3-D продукции в какой-то конкретной сфере достаточно непросто. А вот открыть собственный магазин, где клиенты смогут заказывать печатную продукцию с эксклюзивными характеристиками, вполне по силам обычному частному предпринимателю, даже если он новичок. Тем более что огромных денежных расходов это не требует.

Чтобы сэкономить бюджет, необходимо осуществлять продажу печатной продукции через Интернет. Помимо минимизации стартовых вложений онлайн-торговля имеет и другие преимущества:

1. В сети есть хорошие возможности для рекламы. Параллельно можно принимать заказы, посредством социальных сетей, создав там группу-аналог вашего магазина.
2. Круглосуточная коммуникация с клиентами увеличит объем продаж. Многие люди ищут подарки через Интернет в свободное от работы время. Сайт может постоянно принимать заказы. Как вариант, можно поместить на сайте специальную форму заявки (с описанием пожеланий клиента) на обратный звонок.
3. Реализуя продукцию под индивидуальные заказы, вы обеспечите отсутствие на складе остатков.

Какой выбрать 3D принтер для бизнеса?

При выборе 3D-принтера для реализации бизнес-идеи важно учитывать следующие критерии:

1. Стоимость. Интернет предлагает совершенно разные варианты. На те, которые имеют неприлично низкую цену, не стоит тратить время. Стоимость качественного 3D-принтера для бытовых нужд в зависимости от производителя стартует от 3000 у.е.
2. Расходные материалы. Цены на рулоны с пластиковой нитью колеблются в пределах 35-55$ / кг. Такой зазор обусловлен качественными характеристиками и цветовыми вариациями. Лучший вариант – приобретать комплектующие и расходные материалы от производителя принтера. Плотность abs пластика для 3d принтера должна быть около 1,05 г/см³.
3. Диаметр печатающего сопла. Разрешение – одна из самых важных характеристик трехмерных принтеров. Чем больше микрон способен воспроизводить принтер, тем качественнее будет изделие (более гладкое). Для домашнего производства 100 микрон вполне хватит. Тем более что можно после печати провести дополнительную обработку изделия (например с помощью ацетона) как показано на рисунке
4. Многоцветная печать. Объемная печать в цвете – удел дорогих моделей. Несколько печатающих головок в процессе работы совмещают усилия, благодаря чему удается воспроизводить изделия оригинальных оттенков. Для домашнего производства это не самый важный параметр принтера, ведь необходимые элементы можно подкрасить вручную.
5. Ограничение размера изделия. Недорогие устройства производят детали размером всего 12 см максимум. Имеет смысл выбрать принтер, способный напечатать изделие весом до 5 кг и объемом до 30 см. Не забывайте, что элементы можно склеивать. Поэтому размеры не всегда ограничивают вас в возможностях.
6. Поддержка видов пластика. Материал, который используется в бытовых 3D-принтерах, представляет собой ПЛА-пластик (изготавливается из сахарного тростника / кукурузы) или АБС-пластик (изготавливается из нефтепродуктов). Из первого вида делают игрушки и посуду. Второй вид подходит для других изделий. Он более долговечен и устойчив к высоким температурам. Подбирая модель 3D-принтера, есть смысл отдать предпочтение (если позволяет бюджет) устройству с поддержкой обоих видов пластиковых нитей.
7. Поддержка технологии печати FDM. 3d принтер с технологией fdm имеет свои особенности. fdm 3d принтер с двумя экструдерами умеет выполнять две печати одновременно. Притом материалы и цвета могут быть разными. Естественно производительность таких принтеров выше в 2 раза! В бюджетных моделях может быть просто дополнительная печатающая головка, но это еще не FDM технология, так как здесь существуют свои ограничения.

С учетом максимальных характеристик, приведенных в статье, эксперты рынка рекомендуют для реализации бизнес-идеи с помощью 3D-принтера модель Cubify 3D Printer.

Технология объемной печати позволяет раскрыть творческий потенциал и реализовать собственные инновационные идеи. Использование 3D-принтера изготовления уникальных пластиковых изделий при правильном подходе принесет достойные заработки. Такая продукция может быть востребована в различных сферах, поэтому собственное «печатное» дело имеет все шансы стабильно развиваться и радовать своего владельца.

EKOCYCLE Cube – это еще одна интересная модель 3D-принтеров, которая позволяет производить печать, используя пластиковые бутылки в качестве сырья. Данная модель принтера была специально разработана для утилизации и переработки мусора. Таким образом, создатели и пользователи работают в направлении очищения окружающей среды.

Чтобы сделать, например, чехол для телефона необходимо заполнить картриджи тремя пластиковыми бутылками емкостью в 0,5л и задать параметры печати.

3D .

3D-печать Воронеж — Сервис 3D Smart

3D Smart — сервис 3D-печати в Воронеже. Мы печатаем изделия из более 10 типов термопластиков (в том числе, ABS, PET-G, PLA, HIPS, инженерные пластики) на профессиональных 3D-принтерах по технологии FDM/FFF. Этого достаточно для большинства бытовых и производственных задач. Специалисты нашего сервиса уделяют особое внимание качеству производимой продукции, используя для этого самое современное оборудование и передовые технологии 3D-печати. Поэтому нашими клиентами являются не только частные заказчики, но и предприятия со всех уголков России.

3D-печать на 3Д-принтере по технологии FDM идеально подходит для решения таких бытовых задач, как восстановление поломанных или изношенных пластиковых деталей бытовой техники, колясок, велосипедов, автомобилей. 3D-печать в Воронеже не заменима для исследований или разработок, открывает широкие возможности для стартапов по выпуску на рынок новой продукции. Достоинствами технологии FDM (моделирование методом наплавления) являются: низкая стоимость печати, высокая точность, минимальный срок производства изделия и возможность его дальнейшей обработки и покраски.

Если же требуется промышленное качество или мелкосерийное производство, то мы предложим 3D-печать в Воронеже на промышленном оборудовании или литье в силиконовые формы. Поможем подобрать технологию и материалы, оптимизировать модель или сделаем цифровую модель по чертежу или эскизу.

Сервис 3D-печати 3D Smart в Воронеже осуществляет быстрое прототипирование изделий сложной формы. Кроме того, мы оказываем услуги крупногабаритной 3D-печати и сборки составных изделий. Наши специалисты готовы предложить максимально исчерпывающую консультацию по изготовлению изделий методом аддитивного производства.

Получить расчет стоимости и консультацию по подбору технологии 3D-печати можно направив заявку на почту или через форму на сайте.

Отправляем заказы курьером или транспортной компанией по всей России, подробнее в разделе Доставка.

3D Salon — Услуги 3D Печати Деталей на 3D Принтере✔

3D печать набирает свою популярность и пользуется большим спросом среди потребителей, ведь выбрав квалифицированную компанию, которая сделает действительно качественный продукт, вы получите превосходный результат в независимости от сложности работ. Наш салон предлагает вам именно такие качественно выполненные услуги – 3D печать в Екатеринбурге по доступной стоимости. Также всё, что связано с процессом печатания с помощью техники 3D, вы найдете у нас! Мы предлагаем не только услуги 3D печати, но и предоставляем вашему вниманию разнообразные модели принтеров для самостоятельного вывода компьютерных моделей в жизнь за счет печати 3D.

В нашем интернет-магазине вы можете увидеть различные модели печатных устройств разных ценовых категорий. Но при этом каждое имеет достойные характеристики и отличные свойства, которые проявляются в процессе создания 3D моделей любой сложности. 3D принтер купить легко, однако сложнее правильно выбрать его, что очень важно для такого не простого способа печати. У нас представлены самые разнообразные модели трехмерных печатников, и мы при надобности поможем вам выбрать оптимальный вариант, сочетающий в себе высокое качество и приемлемую стоимость. Поэтому 3D принтер в Екатеринбурге от нашего магазина – это выгодное решение для вас!

Почему стоит доверить 3D печать специалистам нашего салона и заказать 3D печать именно у нас?

• Большой опыт работы в области создания объемных объектов под руководством грамотных специалистов в данной сфере;
• Высококачественный готовый результат;
• Оптимальная цена на предоставляемые услуги 3D принтера;
• Обилие используемых материалов для объемной печати, что позволит реализовать фигуру любой плотности и вида;
• Возможность дополнительно приобрести запчасти и расходные материалы для 3D печати;
• Доставка выбранного товара в кратчайшие сроки, удобная оплата, быстрый прием заказов и высокий уровень обслуживания.

3D печать или же приобретение 3D принтера – это верный выбор для новаторов и экспериментаторов, а также для тех, кто хочет попробовать себя в этом интересном, увлекательном, но не таком простом деле, как кажется. Однако с покупкой такого устройства вы сможете воссоздавать экранные образы, например, копии дорогих изделий, инструменты, запчасти, детали, то есть совершенно любые предметы. Но если всё же эта задача для вас непосильна, вы всегда можете обратиться в наш профессиональный салон по трехмерной печати и получить превосходный результат. При этом на 3D печать цена небольшая и выгодная, если сами пользоваться 3D принтером вы не хотите, или же по каким-то причинам не можете.

Создавайте уникальные объемные модели вместе с 3D салон!

Узнать больше

Как это работает. Промышленный 3D-принтер

Фото: Александр Уткин

Аддитивные технологии постепенно меняют промышленный уклад. Изделия, которые можно изготовить с помощью 3D-печати, становятся функциональнее и крупнее. Растет количество таких деталей в составе сложной техники. Все больше предприятий дополняют свое производство аддитивным оборудованием. 3D-принтеры позволяют экономить средства и время на изготовление деталей, они более экологичны, чем традиционные станки. На примере 3D-печати металлом, которая активно применяется на предприятиях Ростеха, рассказываем о преимуществах промышленных принтеров и принципе их работы.
 

Слой за слоем 

Аддитивное производство на основе металла (от лат. addere «добавлять») – одна из наиболее быстро развивающихся технологий в обрабатывающей промышленности. Это способ создания деталей методом поэтапного добавления материала на основу, также называемый промышленной 3D-печатью. В отличие от традиционного производства (например, токарного или фрезеровочного), где от заготовки отсекается все лишнее, в аддитивном производстве объект, наоборот, постепенно создается из нужного материала, как бы выращивается. Основные сферы применения трехмерной печати металлом – прототипирование, авиакосмическая промышленность, машиностроение, изготовление инструментов, медицинских имплантов и т.д.  

Основные преимущества 3D-печати металлом – возможность создания объектов сложных форм, снижение веса деталей без снижения прочности, более короткий срок производства, экономичность и экологичность метода. Действительно, 3D-принтеры работают с минимумом отходов, а специальные технологии очистки позволяют вторично использовать остатки исходных материалов. 

Трехмерная печать металлом позволяет создавать сложные цельные конструкции. Это дает возможность исключить многие технологические операции, такие как сварка, сборка. 3D-печать позволяет объединить в одном узле 30-40 элементов без потери функциональности и создавать такие детали, которые получить на обычных станках просто невозможно.
 

Как работает 3D-принтер 

3D-печать металлом – общее определение для ряда технологий. В целом так можно назвать любую технологию, когда металлический объект создается слой за слоем с помощью процессов спекания, плавления или сварки. Распространенным видом 3D-печати металлом является селективное лазерное сплавление (SLM, Selective laser melting), когда металлический порошок сплавляется с помощью мощного лазера. Рассмотрим работу промышленного принтера на примере этой технологии. 

При использовании любого вида печати до начала работы с 3D-принтером по металлу нам нужна трехмерная модель изготавливаемой детали. Она создается с помощью программ САПР – систем автоматизированного проектирования. Затем цифровая модель переводится в стереолитографический формат STL и загружается в специальное программное обеспечение, которое делит модель на очень тонкие, толщиной от 20 до 100 мкм, горизонтальные слои, определяет необходимые опоры и проводит другие подготовительные работы. 

Далее мы переходим непосредственно к самому принтеру. Камера устройства сначала заполняется инертным газом (например аргоном), чтобы минимизировать окисление металлического порошка, а затем нагревается до оптимальной температуры. 

Тонкий слой металлического порошка распределяется по платформе построения, и лазер высокой мощности проходит с заданной скоростью поперечное сечение компонента, сплавляя металлические частицы вместе и создавая слой. Когда процесс сплавления завершен, платформа перемещается вниз на толщину одного слоя, а устройство распределяет еще один тонкий слой металлического порошка. Процесс повторяется до тех пор, пока деталь не будет построена полностью. 

Детали, как правило, прикрепляются к платформе сборки через опорные конструкции − поддержки. Поддержка необходима для уменьшения деформации, которая может возникнуть из-за высоких температур обработки, а также отводит излишки тепла. В 3D-печати металлом поддержка изготавливается из того же материала, что и деталь, и обычно представляет собой ажурную конструкцию, которая удаляется после создания детали. 

После завершения печати камера охлаждается до комнатной температуры, излишки порошка удаляются вручную. Затем деталь вместе с платформой извлекается из камеры, подвергается термообработке и механическим способом отделяется от платформы. После этого проводятся все необходимые действия по финишной обработке детали.
 

О Центре аддитивных технологий Ростеха 

3D-печать металлом и другие виды аддитивного производства активно развиваются на предприятиях Госкорпорации. Интеграцией этих процессов в рамках Ростеха занимается Центр аддитивных технологий (ЦАТ), созданный на базе холдинговых корпораций авиационного комплекса. Акционерами организации выступают холдинги ОДК, «Технодинамика», КРЭТ и «Вертолеты России». 

Центр работает уже более трех лет и сегодня является крупнейшим в России предприятием, специализирующимся на промышленной 3D-печати полного цикла. Здесь создаются детали для самых масштабных проектов отечественной авиации, таких как двигатели ПД-14, ПД-35, ВК-650В, ВК-1600В, вертолет «Ансат» и др. 

Двигатель-демонстратор ВК-1600В на МАКС-2021. Фото: Виктор Молодцов

На недавно прошедшем в подмосковном Жуковском Международном авиакосмическом салоне МАКС-2021 было представлено сразу несколько разработок, использующих созданные в Центре детали. Одной из премьер салона стал двигатель-демонстратор ВК-1600В для вертолета Ка-62, около 10% деталей которого были напечатаны на 3D-принтере. А в двигателе-демонстраторе ВК-650В для вертолета Ка-226Т доля напечатанных в ЦАТ деталей составит уже около 15%. Также на МАКСе были продемонстрированы вертолеты Ми-8/17 и Ми-171А3, заготовки для деталей которых создавались силами Центра. В результате оптимизации удалось добиться сокращения до 30% массы деталей и на 50% уменьшить расчетное время финишной механической обработки в сравнении с традиционными методами.

Изготовление форм с помощью 3D-печати

Формование с помощью настольной 3D-печати позволяет инженерам и дизайнерам добиться большей функциональности от 3D-принтера, помимо создания прототипов. Формование открывает мир производственных материалов и предоставляет возможность выпускать мелкосерийные партии и образцы тестовых форм перед тем, как использовать дорогостоящие
инструменты.

Этот буклет охватывает следующие три стратегии изготовления форм: литье под давлением, формование при высоких температурах и литьевые эластомеры. Обычно формы изготавливают из прозрачного полимера Formlabs, предпочтительного по причине его прозрачности, хотя любой стандартный полимер также может использоваться, а высокотемпературный полимер идеально подходит для процессов с высокими температурными требованиями. Следует отметить, что эти процессы лучше всего подходят для стереолитографической трехмерной печати (SLA), поскольку отпечатанные детали изотропны и водонепроницаемы.

Прототипирование и мелкосерийное производство с помощью инструментов 3D-печати

Процесс	Оборудование	Время выполнения	Стоимость материала (например: 300 мл / см3)
Создание формы собственными силами и изготовление деталей	Форма 2 и литьевая машина	От 5 до 24 часов (время печати формы)	Приблизительно 50 долларов США для высокотемпературного полимера
Выполненная сторонними подрядчиками SLA форма	литьевая машина	3–5 дней	Приблизительно 700 долларов США для печати служебного бюро на промышленных SLA
Выполненная сторонними подрядчиками металлическая форма	литьевая машина	1–2 недели	Приблизительно 6400 долларов США для служебного бюро, исполнение в алюминии
Выполненная сторонними подрядчиками форма Создание и производство	нет — полный аутсорсинг	1-3 недели	В зависимости от объема и материалов от 4000 до 15 000 долларов США

Силиконовая отливка и некоторые литьевые формы настольного исполнения возможны с использованием полимера Formlabs Standard Resins High Temp, который имеет самый высокий HDT при 0,45 МПа, для любых 3D-печатных материалов, которые в настоящее время продаются на рынке, и позволяет печатать детали, которые могут использоваться для высокотемпературного формования, такого как термоформование и литье под давлением материалов с более высокими температурами расплава

Литье под давлением

SLA 3D-печать высокого разрешения на Form 2 может использоваться для быстрого прототипирования недорогих форм для литья под давлением, которые могут использоваться для изготовления настоящих деталей из самых разных

термопластичных материалов. Формы для литья под давлением могут использоваться для проверки конструкций форм перед изготовлением металлической оснастки или для производства малосерийных деталей

Документ Литье под давлением из 3D-печатных форм рассматривает формование методом литья под давлением с использованием форм, напечатанных из прозрачного полимера Formlabs. После выпуска высокотемпературного полимера Formlabs, разработанного для достижения более высокой термостойкости и жесткости, буклет был обновлен, чтобы описать преимущества печатных форм из высокотемпературного полимера, который с меньшей вероятностью разрушится из-за теплового удара или связанной с температурой деформации

Форма корпуса для устройства USB, 3D печать на Form 2 из высокотемпературного полимера

Эта форма содержит  ядро,  полость  и  два  «шлюза»,  ведущие к  двум  половинам корпуса. Формы, напечатанные из высокотемпературного полимера, могут использоваться для формования термопластов широкого спектра без термических нагрузок или связанной с температурой деформации

Высокотемпературный полимер Formlabs может использоваться для литьевого формования широкого спектра пластмасс.

3D-печатные инструменты для форм воспроизводят точное качество отделки SLA- печати на Form 2. Формы могут быть напечатаны при разрешении 100 микрон для ускорения прототипирования или рекомендуемых 50 мкм для высокой детализации и гладкости

Деталь USB-корпуса с электроникой, отлитая в HDPE с помощью инструмента High Temp (высокая температура).

Данная форма корпуса USB устройства была скорректирована в ходе трех итераций для удаления раковин, захваченного воздуха и устранения частичной усадки. Общая стоимость материалов для прототипирования этого инструмента для формы из высокотемпературного полимера: 25 долларов США

Термоформы

3D-печатные термоформованные матрицы на Form 2 — это быстрый и эффективный способ создания высококачественных вакуумно-формованных деталей для мелкосерийного производства. Печатные термоформованные матрицы можно использовать для изготовления прототипов упаковки, чистых ортодонтических фиксаторов и пищевых безопасных форм для шоколадных кондитерских изделий.

Термоформовочные матрицы испытывают меньшее давление, чем литьевые формы, но при этом достигают высоких температур поверхности.

Высокотемпературный полимер противостоит деформации и разрушению поверхности в результате комбинированного воздействия тепла и давления термоформования для большинства пластмасс. Стандартные полимеры также могут быть пригодны для термоформования с использованием некоторых низкотемпературных пластмасс, таких как винил.

ПРИМЕР ПРИМЕНЕНИЯ

Прототипная упаковка, сформированная с помощью термоформования Formech.

Термоформование тонкого листа из поликарбоната поверх матрицы из высокотемператуного полимера позволяет получить прозрачную деталь, сопоставляя геометрию и деталь матрицы. Термоформованную упаковку можно легко прототипировать и включить в процесс проектирования вместе с прототипами 3D печатных продуктов, и все это достижимо на Form 2. Печатная матрица использовалась без дополнительной обработки и необходимости УФ-отверждения. Текстуру рекомендуется использовать в конструкции термоформования, чтобы предотвратить захват воздуха под листом — в этом отношении могут быть полезны линии слоев на печатной термоформовочной матрице.

КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

Циклическое термоформование с матрицей из высокотемпературного полимера

Температура поверхности матрицы достигает уровня при 130 ° C.

Температура поверхности печатной матрицы будет увеличиваться в течение нескольких циклов. Высокотемпературный полимер обладает высокой устойчивостью к прогибу, тогда как при использовании стандартных полимеров Вы должны дать печатной матрице остыть между циклами, в противном случае может произойти деформация и деградация.

Если повышение температуры становится ограничивающим фактором в эффективности формования, каналы охлаждения являются эффективным способом удаления тепла из печати. При использовании в сочетании с автоматизированной термоформовочной машиной, матрица с водяным охлаждением может производить большее количество деталей с более коротким временем цикла.

Конформные водные каналы, видимые в термоформовочной высокотемпературной матрице.

Температура поверхности термоформовочной матрицы

Конформные каналы охлаждения легко внедряются при проектировании для SLA 3D- печати и успешно печатаются без каких-либо внутренних опор, которые могут нарушить поток. После печати каналы промываются неотвержденным полимером с использованием изопропилового спирта. Форма соединяется с насосом и источником холодной воды.

Интегрированное водяное охлаждение, как  стратегия,  также  может  быть применено к деталям из стандартного и жесткого полимера, чтобы уменьшить отвод тепла при использовании в условиях более высокой температуры.

Литье с эластомерами

Высокоточные формы для большинства гибких эластомеров, например силиконовые и уретановые каучуки, могут быть напечатаны на Form 2 с использованием стандартного полимера. Прозрачность полимера Clear Resin позволяет наблюдать материал во время процесса заливки или впрыска. Гибкие материалы можно легко удалить из жестких SLA печатных форм и получить приложения от модельного производства до функционального формования. Силиконовое формование также может использоваться для быстрого тиражирования печатных мастер-форм, что значительно сокращает время производства, когда необходимы несколько жестких деталей и объектов.

ПРИМЕР ПРИМЕНЕНИЯ

Формы, напечатанные на Form 2, используются для создания композитных деталей с расширенными встроенными функциями. Сборочные подкомпоненты, такие как электронные, металлические и SLA-печатные элементы, могут быть встроены и запечатаны в мягких поверхностных формах.

RightHand Robotics использовала Form 2 для создания производственных блоков своего роботизированного захвата с помощью уретанового формования. Формы были напечатаны из прозрачного полимера, с вставками из черного полимера, образующими внутреннюю структуру.

Принтер Form 2 позволил RightHand Robotics перейти от прототипов к мелкосерийному производству без необходимости использования дорогостоящего инструментария. Быстрый переход от исходных печатных прототипов к производственным материалам, которые имеют более длительный срок службы при циклическом изгибе, был выполнен с помощью трехмерных печатных форм на том же аппаратном обеспечении Form 2, которое они использовали для первоначального прототипирования.

Первый  наложенный   слой   из  многоступенчатого   процесса   RightHand Robotics включает уретановые соединения, которые могут выдерживать многочисленные циклы изгиба, при этом обеспечивая высокую эластичность, необходимую для надежного возврата захвата в открытое состояние.

Внешний слой обеспечивает улучшенную тактильную чувствительность захвата и управление, а также герметизацию электроники датчика с помощью более мягкой резины с низким уровнем по дюрометру.

SLA 3D-печатные детали также могут быть инкапсулированы внутри форм, чтобы обеспечить жесткую структуру для гибких материалов. Наложенный слой можно механически связать со вставкой путем добавления отверстий, углублений и столбцов к печатным частям, что усиливает сборку и уменьшает потребность в химическом клее.

Заключение

Формование на Form 2 является мощной стратегией для производства деталей небольшими партиями, а также производства из обычно используемых пластмассовых и эластомерных материалов. Инструменты 3D-печати позволяют инженерам и дизайнерам легко создавать прототипы деталей, которые выглядят и функционируют точно так же, как и конечный продукт, с геометрией и конфигурациями материалов, которые являются достаточно сложными, используя 3D-печать, например, в случае инкапсулированной электроники и тонкой упаковки. Для высокотемпературного формования высокотемпературный полимер предлагает превосходные тепловые свойства по более низкой цене и с более короткими сроками выполнения, чем аутсорсинг процесса

Эволюция 3D-печати в производстве

Пол Беннинг, главный технолог 3D Print HP Inc., обсуждает текущие технологические тенденции в обрабатывающей промышленности, связанные с 3D-печатью.

Что такое 3D-печать?

3D-печать — это производственный процесс, при котором объекты создаются в соответствии с цифровой 3D-моделью. Используя 3D-принтер и добавляя слой за слоем материалы, такие как пластмассы и металлы, сложные объекты можно изготавливать быстро и с низкими затратами, небольшими тиражами или уникальными деталями.Технология HP Multi Jet Fusion 3D позволяет заказчикам изготавливать сложные детали с контролируемыми физическими и функциональными характеристиками на каждом этапе и обеспечивает скорость, качество и надежность на протяжении всего производственного процесса для ряда отраслей и приложений.

Как с годами развивалась 3D-печать?

Мы находимся на пороге четвертой промышленной революции, когда физические и цифровые технологии радикально изменят то, как компании представляют, проектируют, производят, распространяют и ремонтируют почти все.Повышенный мировой спрос на экологичные решения и индивидуальные продукты привел к резкому увеличению спроса на детали и продукты, напечатанные на 3D-принтере. Технологические инновации в этой области снизили затраты вдвое, в то же время повысив производительность вдвое. По мере того как сектор 3D-печати выходит за рамки прототипирования, использование этой технологии, особенно в цепочках поставок, становится все более распространенным.

В 2018 году HP запустила технологию Metal Jet, самую передовую в мире технологию 3D-печати для массового производства промышленных металлических деталей.Он обеспечивает механически функциональные конечные детали с производительностью до 50 раз большей, чем другие методы 3D-печати, и при значительно более низких затратах по сравнению с другими системами струйной печати связующего.

По мере того, как мы видим, что все больше клиентов масштабируются для производства и дальнейшего сотрудничества через растущую экосистему партнеров, возможности расширяются для новой эры производства.

Каковы современные тенденции в 3D-печати?

Тенденция, которую мы увидим, — это усиление влияния цифрового производства в форме производственных приложений, особенно в автомобильном, промышленном и медицинском секторах.В автомобильном секторе мы наблюдаем повышенное внимание к разработке материалов промышленного уровня для автомобильных приложений, поскольку 3D-печать тяготеет от прототипирования к полному производству готовых деталей и продуктов. Кроме того, по мере того, как новые платформы, такие как электромобили, начинают массовое производство, ожидается, что HP Metal Jet будет использоваться для таких приложений, как облегчение веса полностью сертифицированных по безопасности металлических деталей. Промышленное 3D-производство также позволяет автомобильной промышленности создавать приложения новыми способами, которые ранее были невозможны, наряду с возможностью проектирования деталей для конкретных приложений для отдельных систем или моделей.

Какую инновационную технологию вы видели при использовании 3D-печати?

Одним из действительно ярких примеров 3D-печати, которые мы наблюдали за последние несколько недель, является то, как поставщики 3D-технологий и производители цифровых технологий объединяются, чтобы помочь в создании жизненно важных приложений для борьбы с COVID-19. HP и ее глобальная сеть партнеров и клиентов печатают важные детали, такие как клапаны вентиляторов, регуляторы лицевых масок и дверные ручки без помощи рук, для местных больниц и поставщиков медицинских услуг по всему миру.

Помимо того, что 3D поддерживает текущую ситуацию, мы видели множество способов использования этой технологии — от индивидуальных протезов до деталей, которые используются в автомобилях, и до невидимых скоб, помогающих людям добиться желаемой улыбки.

В условиях, когда отрасли сталкиваются с растущей ориентацией на клиента, когда речь идет о предоставляемых ими услугах, как 3D-печать может помочь повысить ориентацию на клиента?

Одним из основных преимуществ 3D-печати является возможность полностью настраивать продукты и детали для конечного пользователя.Это может быть в форме предпочтения дизайна или может служить более практической цели, такой как улучшение соответствия или удобства использования продукта. Например, 3D-печать упрощает настройку протезов конечностей и сокращает время производства с недель до дней, а также позволяет доставлять индивидуально подобранную обувь, включая стельки, с помощью инновационных технологий 3D-сканирования, динамического анализа походки и производственных технологий.

Как 3D-печать может сделать производство более гибким?

Позволяя потребителям диктовать спрос, 3D-печать позволяет повысить мобильность, гибкость и адаптируемость цепочки поставок, тем самым сокращая затраты и отходы.Компаниям больше не нужно прогнозировать потребительский спрос, делая ставку на то, сколько продукта они продадут; 3D-печать обеспечивает бесконечную гибкость, поскольку они могут печатать то, что им нужно.

СМОТРИ ТАКЖЕ:

3D-печать

также позволяет производителям более успешно создавать прототипы, поскольку они могут печатать новую модель / деталь с каждым усовершенствованием или поправкой в ​​дизайне с помощью простой настройки программного обеспечения, распечатывая мгновенно. Таким образом, экономится время и деньги, вместо того, чтобы каждый раз создавать новые формы.

3D-печать также позволяет производить невероятные объемы в короткие сроки. Клиент HP SmileDirectClub использует решения для 3D-печати Mult Jet Fusion для производства более 50 000 персонализированных форм каждый день и планирует напечатать почти 20 миллионов форм для рта только в течение следующих 12 месяцев.

В 2018 году по всему миру было произведено более 10 миллионов деталей с использованием технологии HP Multi Jet Fusion.

Как 3D-печать может принести пользу обрабатывающей промышленности?

3D-печать полностью меняет представление о том, как вещи задуманы, спроектированы, производятся и распространяются, что значительно снижает затраты на разработку и производство, значительно упрощает логистику и снижает выбросы углекислого газа.Он обладает огромным потенциалом для революции в цепочках поставок, и мы начинаем видеть рост числа компаний, которые обращаются к этой форме производства, чтобы оставаться конкурентоспособными и быстрее создавать продукты.

3D-печать станет катализатором значительных сдвигов в мировом производственном секторе, и лидеры будут определяться их способностью использовать всю ее разрушительную силу. В полностью цифровом будущем производство товаров будет приближено к потребителю, демократизируя производство в мировом масштабе и позволяя производить продукцию под заказ.с помощью традиционных процессов дизайнеры смогут создавать совершенно новые категории продуктов, поскольку стирается грань между идеями и физической реальностью. А производители, больше не привязанные к зарубежным фабрикам, сократят цепочки поставок с новой возможностью производить что угодно и где угодно на заказ.

Каковы проблемы 3D-печати?

Самое серьезное препятствие — это изменение мышления. Крайне важно думать о проектировании для 3D с первых этапов разработки продукта, думать о более широких последствиях того, как от стадии разработки до полномасштабного производства, и как можно дальше оптимизировать цепочки поставок.У тех, кто десятилетиями работал в традиционном производстве, есть глубокое, укоренившееся чувство ограничений и препятствий. В 3D-производстве необходимо практически переучиться — в подавляющем большинстве случаев эти ограничения больше не действуют. Возможности дизайна безграничны. И, конечно же, необходимо развивать новые навыки, чтобы в полной мере использовать эти возможности. Инженеры будут внедрять новые элементы процесса проектирования в свои роли, где им нужно будет изучить механику 3D-печати, чтобы стать экспертами в процессах и наилучшим образом поддерживать операционные функции во время производства.

Какие приложения 3D-печати вы видели в отрасли?

3D-печать используется в различных отраслях промышленности, включая автомобилестроение, производство, здравоохранение и производство потребительских товаров. Помимо невероятных усилий по поддержке пандемии COVID-19, я также видел несколько фантастических приложений в коммерческом секторе. 3D-печать используется крупными производителями автомобилей для производства рычагов переключения передач и защитных перчаток, модельеры производят сумки и обувь с 3D-печатью, а компании печатают индивидуальные стельки для ног с помощью сканирования стопы пациента.Возможности действительно безграничны, и я с нетерпением жду того, что выйдет из отрасли в ближайшие несколько лет.

Работа, проделанная Jaguar Land Rover над развитием электромобилей, или Vestas VBIC, крупнейшим поставщиком ветряных турбин в мире, являются яркими примерами того, как 3D-печать позволяет отраслям беспрепятственно переходить от прототипирования к производству с невероятной гибкостью. для внесения улучшений в режиме, близком к реальному времени.

Для получения дополнительной информации по вопросам производства ознакомьтесь с последним выпуском журнала Manufacturing Global.

Следуйте за нами в LinkedIn и Twitter.

3D-печать в производстве — проблемы и преимущества

3D-печать в производстве

Производство небольшими партиями

Переход к 3D-печати позволит предприятиям рассмотреть возможность производства небольших партий деталей, когда целевые группы разработчиков смогут чаще запускать новые продукты. Они смогут работать за пределами своего воображения и, конечно же, за пределами ограничений, которые накладываются традиционными методами.Он обеспечивает гибкий процесс разработки физических деталей и позволяет ускорить производство и время, необходимое для вывода на рынок.

Нет никаких сомнений в том, что 3D-печать намного опережает традиционные методы, когда речь идет о производстве первых нескольких сотен деталей. Но подходит ли 3D-печать для крупномасштабного производства?

Производство в больших объемах

3D-печать — это технология, которая развивается и растет быстрее, чем большинство других технологий, из-за того, что она может влиять на производственные процессы и помогать предприятиям работать на более высоком уровне.Производственную линию, настроенную для 3D-печати, легче изменить, чем производственную линию для традиционного производства, что делает 3D-печать возможным вариантом по многим причинам.

Вся производственная линия может быть отрегулирована и адаптирована со скоростью печатной производственной линии. Таким образом, можно практически мгновенно улучшить оборудование, отрегулировать скорость печати или даже заменить продукт. Если сравнить это с более старыми методами, может потребоваться несколько недель или месяцев, чтобы внести изменения, а затем снова начать производство.

Неизбежно, что возможности, которые предоставляет 3D-печать, и то, как развиваются технологии, позволят предприятиям принять этот новый способ производства продуктов или деталей, и вполне вероятно, что это внедрение будет хорошо расти в будущем.

Каковы преимущества использования 3D-печати в производстве?

1. Снижение затрат

Традиционные методы производства, как известно, дороги, в то время как процесс 3D-печати делает создание изделий из деталей более дешевым и доступным.В отличие от традиционного производства, когда для управления несколькими машинами может потребоваться много разных людей или требуется производственная линия для сборки продукта, 3D-печать устраняет это. Каждый 3D-принтер требует, чтобы оператор запустил машину, прежде чем она начнет автоматизированный процесс создания загруженного дизайна. Следовательно, при использовании 3D-печати для производства затраты на рабочую силу значительно ниже, поскольку нет необходимости в квалифицированных механиках или операторах, которые должны быть частью процесса.

2. Снижение рисков

Когда у предприятий есть возможность подтвердить дизайн перед тем, как передать его в производство, это может помочь устранить риск ошибок, потери материалов и денег. Создание продуктов с помощью 3D-печати может помочь повысить уверенность, особенно если учесть, что 3D-прототип легче перепроектировать и изменить, чем все, что было создано традиционным методом.

Что касается затрат на установку, производителям не нужно производить столько продукции, чтобы оправдать затраты на установку.Традиционные методы производства часто основаны на эффективности массового производства и требуют большого количества сборщиков, тогда как для 3D-печати требуется материал нити, а не намного больше для выполнения заказа.

3. Отказ дешевле и быстрее

3D-принтеры

не нужно будет переоснащать между производственными циклами. Скорость, с которой может быть собран 3D-принтер, может быть ниже, чем у традиционной сборочной линии. Однако если учесть проблемы с оборудованием, которые могут остановить производство, и человеческий фактор, есть еще кое-что, что может пойти не так с традиционным производством.

4. Время выхода на рынок

3D-печать позволяет быстрее развивать идеи. В некоторых случаях 3D-концепции могут быть разработаны и напечатаны в один и тот же день, но с точки зрения крупномасштабного производства это, безусловно, быстрее, чем традиционные методы. Это может помочь компаниям сократить время производства с месяцев до дней, при этом оставаясь впереди своих конкурентов.

5. Стройте и развивайте

Для предприятий, которые внедряют 3D-производство, есть возможность продолжать расти и развиваться за счет производства предметов, созданных на основе их воображения.Когда дело доходит до 3D-производства, нет никаких ограничений, потому что вещи можно создавать виртуально, а затем печатать в очень короткие сроки. Таким образом, для любого бизнеса продукт может пройти путь от идеи до концепции и до готовой части.

6. Никаких ограничений в геометрии

На протяжении многих лет стандартные производственные технологии сдерживали проектирование продуктов. Однако, поскольку многие улучшения уже сделаны, а в будущем появятся новые, процесс 3D-производства может создать бесконечный список возможностей.Геометрия, которая когда-то была сложной, теперь может быть достигнута, например, отверстия, меняющие направление, или квадратные внутренние полости. Такие конструкции стали возможными, и их стало проще создавать.

7. Меньше отходов

Поскольку это относительно новая технология, которая набирает обороты, стоимость материалов может оставаться высокой. Однако ассортимент материалов расширяется, и это позволяет со временем снижать цену. Но по сравнению с традиционными методами общая стоимость намного ниже.Производственный процесс может приводить к образованию большого количества отходов, особенно если речь идет о традиционном производстве. Однако именно здесь 3D-печать для производства может сократить количество отходов, поскольку она использует ресурсы более эффективно.

Когда дело доходит до использования 3D-печати для производства, 3D-принтер будет использовать только материал, который проходит через экструдер принтера и используется для сборки продукта.
По сравнению с формами для литья под давлением, часто требуется использование дополнительных материалов для заполнения форм.В большинстве случаев массового производства 3D-печать обеспечивает меньшее количество отходов (например, вспомогательного материала), чем при традиционном производстве.

8. Меньше места для хранения

Многие отрасли требуют, чтобы компании хранили детали и продукты, которые им нужны или продают. Это означает, что требуется значительный объем места для хранения товаров, которые могут лежать на полке месяцами или даже годами. Это стоит больших денег. Использование 3D-печати для производства позволяет сократить расходы за счет уменьшения необходимого места для хранения.3D-печать позволяет изготавливать товары по мере их продажи. Это означает отсутствие перепроизводства и снижение затрат на хранение.

Массовое производство и 3D-печать: где мы находимся?

Аддитивное производство в настоящее время широко используется в производстве деталей конечного использования, и эта тенденция подтверждена последним исследованием Sculpteo « Состояние 3D-печати », которое показало, что более 50% опрошенных компаний использовали технологии 3D-печати не для прототипирование, но для производства.Но как насчет количества деталей, которые на самом деле печатаются на 3D-принтере серийно? Аддитивное производство, как правило, не является предпочтительным методом для массового производства, поскольку время выполнения заказа уже не такое короткое, как при использовании традиционных методов, а затраты уже не так низки. Производители будут отдавать предпочтение литью под давлением, потому что это быстрее и дешевле при крупномасштабном производстве. Тем не менее, все больше и больше производителей стремятся перейти к массовому производству с использованием аддитивного производства. Как можно использовать 3D-печать для производства одной и той же стандартизированной детали в промышленных объемах? Сегодня мы представляем вам несколько примеров, сочетающих массовое производство и 3D-печать, чтобы показать вам промышленный потенциал этой технологии — примеры перечислены в алфавитном порядке.

Adidas и Carbon: массовое производство кроссовок

В апреле 2017 года известный производитель оборудования Adidas объявил о крупном партнерстве с Carbon. Вместе они запустили производство 100 000 пар обуви Future Craft 4D со средней подошвой, напечатанной на 3D-принтере! Используя технологию Digital Light Synthesis (DSL) американской компании, Adidas смогла напечатать решетчатую подошву за 19 минут. Подошва, напечатанная на 3D-принтере, обеспечивает больший комфорт и гибкость. Если для производства такого количества обуви было выбрано аддитивное производство, то это потому, что оно позволяет создать решетчатую структуру.Эта структура является ключом к уменьшению общего веса обуви и точному реагированию на движения каждого спортсмена: она обеспечивает лучшую амортизацию и очень хорошую устойчивость.

Align Technology: массовое производство, 3D-печать и персонализация

Американская компания Align Technology специализируется на ортодонтических решениях с использованием 3D-печати, известна, в частности, разработкой элайнеров Invisalign на заказ. Он использует аддитивное производство, а точнее машины SLA от 3D Systems, для разработки формы лотка, которая затем термоформуется перед использованием пациентом.Каждое устройство, конечно же, делается индивидуально, полностью адаптировано к анатомии его владельца. Таким образом, знаменитые Invisalign являются прекрасным примером сочетания персонализации, массового производства и 3D-печати: в настоящее время Align Technology печатает более 320000 штук в день! Сегодня эти прозрачные элайнеры использовали более 9 миллионов человек.

Chanel: высокотехнологичные кисточки для туши для 3D-печати

Еще в 2018 году кисть для туши Volume Révolution от Chanel была разработана в сотрудничестве с Erpro 3D Factory, стартапом, основанным Erpro Group и специализирующимся на аддитивном массовом производстве.Фактически, французский люксовый бренд проявил интерес к технологиям 3D-печати около двадцати лет назад и фактически заполнил патент на эту напечатанную на 3D-принтере тушь для ресниц в 2007 году! Было решено сотрудничать с Erpro Group для создания этой конструкции в промышленных масштабах. Erpro 3D Factory объясняет, что с 2017 года она напечатала на 3D-принтере 17 миллионов деталей и эксплуатирует 15 машин, которые могут работать круглосуточно и без выходных.

Это машины, которые производят кисти для туши Chanel с технологией SLS: 250 000 в неделю.Вслед за Volume Révolution , Chanel решила сделать еще один шаг, выпустив E.Y.E, новую серию тушей для ресниц, напечатанных на 3D-принтере, которая включает 10 эксклюзивных кистей. Аддитивное производство позволило дизайнерам обойти традиционный процесс создания пресс-форм, который требует много времени и средств. Это также позволило точно настроить дизайн кисти с помощью более 100 прототипов. Шанель объяснила, что уникальный дизайн кисти был бы невозможен при традиционном производстве.

Formlabs: тестовые мазки на COVID-19, напечатанные на 3D-принтере

В начале пандемии COVID-19 на Западе несколько компаний, занимающихся 3D-печатью, поставили свое оборудование на службу медицинскому сектору. В США Formlabs сосредоточилась на 3D-печати мазков из носа для тестирования пациентов. Разработанный ими тампон можно было напечатать как единое целое с использованием биосовместимых и автоклавируемых материалов производителя (например, смолы для хирургических направляющих). Благодаря способности производить 1 миллион тампонов в неделю с помощью своих 3D-принтеров, такая производительность была необходима для удовлетворения насущных потребностей страны.Formlabs объяснила, что они запустили 250 своих SLA-машин во время пика производства. « Мы получили уведомление от FDA о том, что это будет исключенный продукт Класса 1, если он производится на предприятии , контролируемом ISO 135», — пояснил менеджер по продукту Formlabs Дэвид Лакатос. магазин. Более подробную информацию об этом проекте вы можете найти в следующем видео:

GE Additive и Safran: производство топливных форсунок

GE Additive в партнерстве с Safran Aircraft Engines, глобальным поставщиком авиационных двигателей, смогла использовать аддитивное производство для производства более 30 000 топливных форсунок для коммерческих самолетов.Они использовали завод по производству 3D-принтеров GE Aviation в Оберне, штат Алабама. Сегодня на заводе работает более 40 3D-принтеров, работающих на титановом порошке. В целом вес форсунок был уменьшен на 25%, и они смогли уменьшить количество частей форсунки (примерно 20) в одну целую деталь. Производитель заявляет, что речь идет не только о производстве тысяч деталей, но и о том, что они хотели продемонстрировать роль и принцип действия аддитивного производства в массовом производстве для своего бизнеса. Для компании это один из самых узнаваемых примеров того, как ускорить производство, снизить затраты и сократить время выполнения заказа.

Фотоцентрические: клапаны для 3D-печати для борьбы с пандемией

Британская компания Photocentric специализируется на пластических полимерах и, в частности, на технологии стереолитографии. В середине марта производитель приступил к серийному производству клапанов, совместимых с дыхательными аппаратами. Цель? Чтобы облегчить кризис здоровья, вызванный COVID-19, и помочь госпитализированным пациентам. Он использовал три 3D-принтера на основе смолы: Magna, Titan и Maximus, которые напечатали более 600 клапанов за одну ночь.Команда Photocentric заявила, что они могут производить более 40 000 клапанов в неделю, используя свои 3D-принтеры Liquid Crystal. Для этого им потребуется работать 24 часа в сутки 5 дней в неделю. Этот пример показывает, как аддитивное производство может быть реактивным производственным процессом в случае необходимости.

Rehook: верните цепь на велосипед

Rehook — простой инструмент, когда вы отчаянно пытаетесь вернуть цепь на свой велосипед. Концепция проста: для удержания цепи используется крюк, а специально разработанный штифт удерживает натяжение цепи, так что вы можете натянуть ее обратно на свой велосипед одной рукой, не вступая в прямой контакт с цепью.В разработку инструмента входили различные 3D-принтеры. Для разработки дизайна использовался принтер MakerBot, так что прототипы можно было изготавливать быстро и экономично. После некоторых корректировок и улучшений дизайн был доработан, и различные технологии 3D-печати и материалы для производства были опробованы с помощью службы 3D Hubs. SLS оказался наиболее подходящим процессом для изготовления инструмента.

У них была мощность около 400 единиц в месяц, что было достаточно для начала первого пилотного испытания.Уже продано несколько тысяч инструментов, и их можно найти на всех европейских сайтах Amazon. Чтобы удовлетворить растущий спрос, компания решила перейти на литье под давлением. Однако можно сказать, что без 3D-печати этот успех был бы невозможен, потому что у компании был очень небольшой бюджет, а разработка с использованием традиционных методов производства была бы слишком дорогостоящей.

VormVrij 3D: 3D печать глиняных чашек

В 2017 году Studio Unfold обратилась к VormVrij 3D с заказом, который продемонстрирует возможности голландского производителя звуковых принтеров.Заказ был на 400 3D-печатных глиняных чашек в течение 14 дней. Яо vd Heerik, генеральный директор и главный разработчик VormVrij3D объяснил: « Для массового производства нам нужно было оптимизировать печать. Дизайн этой особой чашки немного зубчатый, с острыми углами. Это не позволило бы обеспечить максимальную скорость печати, поскольку смещение направления в этих точках могло вызвать вибрацию печатаемого объекта при печати на высокой скорости “.

В конце концов, глиняные чашки были напечатаны со средней высотой слоя 1 мм, со стабильной толщиной стенок 3 мм и скоростью печати от 10 до 40 мм в секунду.Для дальнейшего увеличения объемов производства одновременно использовались четыре принтера. После печати глиняные чашки пришлось подвергнуть последующей обработке, включая глазирование. После изготовления чашки были упакованы и отправлены Studio Unfold. Благодаря удовлетворительным результатам, VormVrij 3D получил дополнительные заказы от Studio Unfold, так что всего за шесть недель было напечатано в общей сложности 1200 глиняных чашек.

Знаете ли вы о каких-либо других проектах массового производства в аддитивном производстве? Дайте нам знать в комментариях ниже или на нашей странице в Facebook и Twitter! Не забудьте подписаться на нашу бесплатную еженедельную рассылку новостей, где все последние новости в области 3D-печати доставляются прямо на ваш почтовый ящик!

Аддитивное производство против 3D-печати

Учитывая тот факт, что ASTM F42 / ISO TC 261 определяет семь различных процессов аддитивного производства, целесообразно дополнительно установить, где использование термина 3D-печать является наиболее подходящим.

Одно из ключевых различий — ориентация на промышленность и на потребителя. В то время как потребители обычно сосредотачиваются на одиночном, а не на массовом производстве объектов, напечатанных на 3D-принтере, предприятия все чаще используют аддитивное производство для крупномасштабного производства объектов конечного использования.

Также уместно рассмотреть функциональный и декоративный характер печатного объекта, когда речь идет о 3D-печати по сравнению с аддитивным производством. Производители чаще используют AM для производства функциональных прототипов, форм, вставок для форм и продуктов конечного использования, в то время как намерение потребительской 3D-печати чаще используется для печати уникальных декоративных объектов, таких как замысловатые вазы и абажуры.

Чем сложнее становятся процессы АМ, тем важнее их отличать от струйного, ориентированного на потребителя производства. Сегодняшние машины для лазерного спекания производят компоненты и функциональные прототипы как из термопластов, так и из металлических суперсплавов. Например, процессы EBM и прямое лазерное плавление металла (DMLM) превращают порошки металлов титана и хрома-кобальта в сложные компоненты для ракетных и реактивных двигателей.

Все чаще производители рассматривают аддитивное производство как экономичную альтернативу в определенных ситуациях, когда в прошлом использовались обработка с ЧПУ, литье под давлением и литье по выплавляемым моделям.Иногда один компонент, произведенный в AM, заменяет множество деталей, сокращая время сборки и упрощая цепочки поставок.

Семь процессов AM различны и часто сильно отличаются друг от друга. Например, когда используется термин 3D-печать, мало кто из непрофессионалов связывается с фотополимеризацией в чане, когда ультрафиолетовый лазер отверждает слои жидкой смолы в резервуаре. Вместо этого большинство таких людей на самом деле думают о моделировании наплавленного осаждения (FDM), всего лишь об одном из семи процессов AM, когда слышат термин 3D-печать.

Разрешение печатаемого объекта также отличает определенные процессы 3D-печати, ориентированные на потребителя, от промышленных. 3D-печать с низким разрешением, изготовленная на настольном принтере стоимостью менее 1000 долларов, сильно отличается от гладкой вставки для инструмента для литья под давлением или титановой детали двигателя с высоким разрешением, напечатанной на EBM, напечатанной слоями толщиной от 20 до 40 микрон.

Революция трехмерной печати

Вкратце об идее

Прорыв

Аддитивное производство, или трехмерная печать, готово преобразовать индустриальную экономику.Его чрезвычайная гибкость не только позволяет легко настраивать товары, но также исключает сборку и инвентаризацию, а также позволяет модернизировать продукты для повышения производительности.

Вызов

Управленческим командам следует пересмотреть свои стратегии по трем параметрам: (1) Как мы или конкуренты можем улучшить наши предложения? (2) Как нам изменить конфигурацию наших операций, учитывая бесчисленное множество новых возможностей для производства продуктов и деталей? (3) Как будет развиваться наша коммерческая экосистема?

Большая игра

Неизбежно возникнут мощные платформы для установления стандартов и облегчения обмена между дизайнерами, производителями и продавцами товаров с трехмерной печатью.Самые успешные из них будут процветать.

Промышленная 3-D печать находится на переломном этапе, она скоро станет мейнстримом. Большинство руководителей и многие инженеры не осознают этого, но эта технология вышла далеко за рамки прототипирования, быстрого набора инструментов, безделушек и игрушек. «Аддитивное производство» создает прочные и безопасные продукты для продажи реальным клиентам в умеренных и больших количествах.

О начале революции свидетельствует проведенный PwC в 2014 году опрос более 100 производственных компаний.На момент опроса 11% уже перешли на массовое производство деталей или продуктов с трехмерной печатью. По мнению аналитиков Gartner, технология становится «мейнстримом», когда уровень ее принятия составляет 20%.

Среди многочисленных компаний, использующих трехмерную печать для наращивания производства, входят GE (реактивные двигатели, медицинские устройства и детали бытовой техники), Lockheed Martin и Boeing (аэрокосмическая и оборонная промышленность), Aurora Flight Sciences (беспилотные летательные аппараты), Invisalign ( стоматологические устройства), Google (бытовая электроника) и голландская компания LUXeXcel (линзы для светодиодов или светодиодов).Наблюдая за этими разработками, McKinsey недавно сообщила, что трехмерная печать «готова выйти из своего нишевого статуса и стать жизнеспособной альтернативой традиционным производственным процессам во все большем числе приложений». В 2014 году объем продаж промышленных 3D-принтеров в США уже составлял одну треть от объема продаж промышленной автоматизации и роботов. По некоторым прогнозам, к 2020 году эта цифра вырастет до 42%.

Дополнительная литература

По мере того, как ассортимент материалов для печати продолжает расширяться, последуют новые компании.Помимо основных пластиков и светочувствительных смол, они уже включают керамику, цемент, стекло, многочисленные металлы и металлические сплавы, а также новые термопластичные композиты, наполненные углеродными нанотрубками и волокнами. Превосходная экономика в конечном итоге убедит отстающих. Хотя прямые затраты на производство товаров с использованием этих новых методов и материалов часто выше, большая гибкость, обеспечиваемая аддитивным производством, означает, что общие затраты могут быть значительно ниже.

Поскольку этот революционный сдвиг уже начался, менеджеры должны заниматься стратегическими вопросами на трех уровнях:

Во-первых, продавцы материальных продуктов должны спросить, как их предложения могут быть улучшены, будь то сами или конкуренты.Создание объекта слой за слоем в соответствии с цифровым «планом», загруженным на принтер, позволяет не только безгранично настраивать его, но и создавать более сложные конструкции.

Во-вторых, промышленные предприятия должны пересмотреть свои операции. Поскольку аддитивное производство создает множество новых вариантов того, как, когда и где производятся продукты и детали, какая сеть активов цепочки поставок и какое сочетание старых и новых процессов будет оптимальным?

В-третьих, лидеры должны учитывать стратегические последствия, поскольку целые коммерческие экосистемы начинают формироваться вокруг новых реалий трехмерной печати.Многое было сказано о том, что большие участки производственного сектора могут превратиться в бесчисленное количество мелких «производителей». Но это видение имеет тенденцию затенять более верное и более важное развитие: чтобы обеспечить интеграцию деятельности дизайнеров, производителей и поставщиков товаров, необходимо будет создать цифровые платформы. На первых порах эти платформы позволят выполнять операции от дизайна до печати, а также делиться дизайном и быстро загружать его. Вскоре они будут координировать работу принтеров, контроль качества, оптимизацию сетей принтеров в реальном времени и обмен емкостью, а также другие необходимые функции.Наиболее успешные поставщики платформ будут значительно преуспевать, устанавливая стандарты и предоставляя условия, в которых сложная экосистема может координировать ответы на запросы рынка. Но рост этих платформ затронет каждую компанию. Между действующими игроками и новичками будет много споров, чтобы получить долю огромной ценности, которую создаст эта новая технология.

Эти вопросы составляют значительный объем стратегического мышления, и остается еще один: как быстро все это произойдет? Вот как быстро может произойти для конкретного бизнеса: The U.По словам одного из генеральных директоров отрасли, промышленность слуховых аппаратов в США перешла на 100% аддитивное производство менее чем за 500 дней, и ни одна компания, придерживающаяся традиционных методов производства, не выжила. Менеджерам нужно будет определить, стоит ли ждать, пока эта быстро развивающаяся технология созреет, прежде чем делать определенные инвестиции, или риск ожидания слишком велик. Их ответы будут разными, но для всех можно с уверенностью сказать, что время для стратегического мышления настало.

Преимущества добавки

Трудно представить, что эта технология вытеснит современные стандартные способы производства вещей в больших количествах.Например, традиционные прессы для литья под давлением могут выплевывать тысячи деталей в час. Напротив, люди, наблюдавшие за работой трехмерных принтеров на рынке любителей, часто находят послойное наращивание объектов комично медленным. Но последние достижения в области технологий кардинально меняют ситуацию в промышленных условиях.

Некоторые могут забыть, почему стандартное производство происходит с такой впечатляющей скоростью. Эти виджеты быстро исчезают, потому что заранее были вложены большие средства в создание сложного набора станков и оборудования, необходимого для их производства.Изготовление первого устройства чрезвычайно дорого, но по мере того, как следуют идентичные устройства, их предельная стоимость резко падает.

Аддитивное производство не предлагает ничего подобного такой экономии за счет масштабов производства. Однако он позволяет избежать недостатка стандартного производства — отсутствия гибкости. Поскольку каждый блок создается независимо, его можно легко модифицировать для удовлетворения уникальных потребностей или, в более широком смысле, для внесения улучшений или изменений в моде. И настроить производственную систему в первую очередь намного проще, потому что она включает в себя гораздо меньше этапов.Вот почему трехмерная печать так важна для изготовления единичных экземпляров, таких как прототипы и редкие запасные части. Но аддитивное производство становится все более целесообразным даже в более крупных масштабах. Покупатели могут выбирать из бесконечного количества комбинаций форм, размеров и цветов, и такая настройка мало увеличивает стоимость производителя, даже когда заказы достигают уровня массового производства.

Важной частью дополнительного преимущества является то, что детали, которые раньше формовались отдельно, а затем собирались, теперь можно производить как одно целое за один цикл.Простой пример — солнцезащитные очки: трехмерный процесс позволяет пористости и составу пластиков различаться в разных областях оправы. Наушники получаются мягкими и гибкими, а оправы, удерживающие линзы, жесткие. Сборка не требуется.

Печать деталей и продуктов также позволяет проектировать их с более сложной архитектурой, такой как соты внутри стальных панелей или геометрии, ранее слишком мелкие для фрезерования. Сложные механические детали — например, набор шестерен в кожухе — можно изготавливать без сборки.Аддитивные методы могут использоваться для объединения деталей и создания более детализированного интерьера. Вот почему GE Aviation перешла на печать топливных форсунок некоторых реактивных двигателей. Предполагается, что компания будет выпускать более 45000 единиц одной и той же конструкции в год, поэтому можно предположить, что традиционные методы производства будут более подходящими. Но технология печати позволяет изготовить сопло, которое раньше собиралось из 20 отдельно отлитых деталей, как одно целое. GE заявляет, что это снизит стоимость производства на 75%.

американских компаний, производящих слуховые аппараты, перешли на 100% трехмерную печать менее чем за 500 дней.

В аддитивном производстве также можно использовать несколько сопел принтера для одновременной укладки различных материалов. Таким образом, Optomec и другие компании разрабатывают проводящие материалы и методы печати микробатарей и электронных схем непосредственно на поверхности бытовых электронных устройств или на них. Дополнительные приложения включают медицинское оборудование, транспортные средства, аэрокосмические компоненты, измерительные приборы, телекоммуникационную инфраструктуру и многие другие «умные» вещи.

Огромная привлекательность ограничения сборочных работ подталкивает оборудование для аддитивного производства к все большему росту. В настоящее время Министерство обороны США, Lockheed Martin, Cincinnati Tool Steel и Национальная лаборатория Ок-Ридж сотрудничают, чтобы разработать возможность печати большей части эндо- и экзоскелетов реактивных истребителей, включая корпус, крылья, внутреннюю конструкцию. панели, встроенная проводка и антенны, а вскоре и центральная несущая конструкция. Так называемое аддитивное производство на больших площадях делает возможным изготовление таких крупных объектов за счет использования огромного портала с компьютеризированным управлением для перемещения принтеров в нужное положение.Когда этот процесс будет сертифицирован для использования, единственной необходимой сборкой будет установка plug-and-play электронных модулей для навигации, связи, вооружения и электронных систем противодействия в отсеки, созданные в процессе печати. В Ираке и Афганистане военные США использовали дроны компании Aurora Flight Sciences, которая печатает весь корпус этих беспилотных летательных аппаратов — некоторые с размахом крыльев 132 фута — в одной сборке.

Трехмерная стратегия

Это краткое обсуждение преимуществ аддитивного производства показывает, с какой готовностью компании примут эту технологию, а дополнительная экономия на запасах, транспортировке и затратах на оборудование сделает доводы еще более убедительными.Из этого следует, что менеджеры компаний любого типа должны работать, чтобы предвидеть, как их бизнес будет адаптироваться на трех стратегических уровнях, упомянутых выше.

Предложения, переработанный.

Продуктовая стратегия — это ответ на самый главный вопрос в бизнесе: что мы будем продавать? Компаниям нужно будет представить, как лучше обслуживать своих клиентов в эпоху аддитивного производства. Какие конструкции и функции теперь станут возможными, чего не было раньше? Какие аспекты можно улучшить, поскольку ограничения или задержки доставки были устранены?

Например, в аэрокосмической и автомобильной промышленности трехмерная печать чаще всего используется для повышения производительности.Раньше топливную экономичность реактивных истребителей и транспортных средств можно было повысить за счет уменьшения их веса, но это часто делало их менее прочными в конструктивном отношении. Новая технология позволяет производителям выдавливать деталь, чтобы сделать ее легче и экономичнее, а также включать внутренние структуры, обеспечивающие большую прочность на разрыв, долговечность и устойчивость к ударам. А новые материалы, обладающие большей термостойкостью и химической стойкостью, при необходимости могут быть использованы в различных местах продукта.

В других отраслях использование аддитивного производства для более специализированных и быстро развивающихся продуктов будет иметь разветвления для того, как будут продаваться предложения.Что происходит с концепцией поколений продуктов — не говоря уже о шумихе вокруг запуска — когда вещи можно постоянно улучшать во время последовательных печатных изданий, а не в качественных скачках, требуемых более высокими затратами на инструменты и временем настройки обычного производства? Представьте себе ближайшее будущее, в котором облачный искусственный интеллект расширяет возможности аддитивного производства по мгновенному изменению или добавлению продуктов без переоборудования. Становятся возможными изменения в продуктовой стратегии в реальном времени, такие как ассортимент продукции и дизайнерские решения.Какие новые преимущества должны стать ключевыми в обещаниях бренда при такой быстрой адаптации? И как отделы маркетинга могут предотвратить дрейф бренда без потери продаж?

Операции, повторно оптимизированы.

Операционная стратегия охватывает все вопросы о том, как компания будет покупать, производить, перемещать и продавать товары. В случае аддитивного производства ответы будут совсем другими. Повышение операционной эффективности — это всегда цель, но ее можно достичь разными способами. Сегодня большинство компаний, рассматривающих возможность использования этой технологии, проводят частичный финансовый анализ целевых возможностей замены трехмерного оборудования и конструкций, если это может снизить прямые затраты.Гораздо больший выигрыш будет получен, когда они расширят свой анализ, включив в него общие затраты на производство и накладные расходы.

Сколько можно сэкономить, исключив этапы сборки? Или сокращая запасы за счет производства только в ответ на реальный спрос? Или продавать разными способами — например, напрямую потребителям через интерфейсы, которые позволяют им определять любую конфигурацию? В гибридном мире старых и новых методов производства у производителей будет гораздо больше возможностей; им придется решить, какие компоненты или продукты переходить на аддитивное производство и в каком порядке.

Дополнительные вопросы возникнут по расположению объектов. Насколько близко они должны быть к каким клиентам? Каким образом можно доставлять индивидуализированные заказы так же эффективно, как они производятся? Должна ли печать быть централизованной на заводах или рассредоточена по сети принтеров у дистрибьюторов, розничных продавцов, на грузовиках или даже у клиентов? Возможно все вышеперечисленное. Ответы будут меняться в режиме реального времени, приспосабливаясь к изменениям валютных курсов, затрат на рабочую силу, эффективности и возможностей принтера, затрат на материалы, затрат на электроэнергию и затрат на доставку.

Эта статья также встречается в:

Меньшее расстояние перемещения продуктов или деталей не только экономит деньги; это экономит время. Если вам когда-либо приходилось оставлять автомобиль в ремонтной мастерской, пока механик ждет запчасти, вы это оцените. BMW и Honda, среди других автопроизводителей, движутся к аддитивному производству многих промышленных инструментов и деталей конечного использования на своих заводах и в дилерских центрах, особенно по мере того, как новые материалы из металла, композитного пластика и углеродного волокна становятся доступными для использования в 3- Принтеры D.Дистрибьюторы во многих отраслях принимают к сведению, стремясь помочь своим бизнес-клиентам извлечь выгоду из новой эффективности. Например, компания UPS, опираясь на свой существующий логистический бизнес, превращает склады своих узловых аэропортов в мини-фабрики. Идея состоит в том, чтобы производить и доставлять заказчику детали по мере необходимости, вместо того, чтобы выделять акры стеллажей для огромных запасов. Если мы уже живем в мире управления запасами точно в срок, теперь мы видим, как это можно сделать с помощью JIT. Добро пожаловать в систему мгновенного управления запасами.

Действительно, учитывая всю потенциальную эффективность высокоинтегрированного аддитивного производства, управление бизнес-процессами может стать самой важной возможностью. Некоторые компании, которые преуспели в этой области, будут создавать собственные системы координации для обеспечения конкурентного преимущества. Другие примут и помогут сформировать стандартные пакеты, созданные крупными компаниями-разработчиками программного обеспечения.

Перенастроенные экосистемы.

Наконец, возникает вопрос о том, где и как предприятие вписывается в более широкую бизнес-среду.Здесь менеджеры решают загадки «Кто мы?» и что нам нужно иметь, чтобы быть тем, кто мы есть? Поскольку аддитивное производство позволяет компаниям приобретать принтеры, которые могут изготавливать множество продуктов, а неиспользуемые мощности продаются другим компаниям, предлагающим различные продукты, ответы на эти вопросы станут гораздо менее однозначными. Предположим, у вас есть ряды принтеров на вашем предприятии, которые сегодня производят автозапчасти, завтра — военную технику, а завтра — игрушки. В какой отрасли вы работаете? Традиционные границы стираются.И все же менеджерам необходимо твердое представление о роли компании в мире, чтобы принимать решения о том, в какие активы они будут инвестировать — или от которых избавляться.

Aurora Flight Sciences может напечатать весь корпус дрона за одну сборку.

Они могут обнаружить, что их организации развиваются во что-то очень отличное от того, чем они были раньше. Поскольку компании освобождаются от многих логистических требований стандартного производства, им придется заново взглянуть на ценность своих возможностей и других активов, а также на то, как они дополняют или конкурируют с возможностями других.

Возможности платформы

Одна позиция в экосистеме окажется наиболее центральной и мощной — и этот факт не упускают из виду команды менеджеров крупнейших игроков, уже работающих в сфере аддитивного производства, таких как eBay, IBM, Autodesk, PTC, Materialise, Stratasys и 3D-системы. Многие соперничают за разработку платформ, на которых будут строить и подключаться другие компании. Они знают, что роль поставщика платформы — это самая большая стратегическая цель, которую они могут преследовать, и что она все еще очень доступна.

Платформы

являются важной особенностью сильно оцифрованных рынков 21-го века, и аддитивное производство не станет исключением. Здесь владельцы платформ будут сильны, потому что со временем производство, скорее всего, будет иметь меньшее значение. Некоторые компании уже создают контрактные «фермы принтеров», которые эффективно превращают производство продукции в товар по запросу. Даже ценные дизайны для печатных продуктов, которые являются чисто цифровыми и легко распространяются, будет трудно удержать. (В этом отношении устройства трехмерного сканирования позволят реконструировать продукты путем сбора информации об их геометрическом дизайне.)

Каждый участник системы будет заинтересован в поддержке платформ, на которых динамически организовано производство, хранятся чертежи и постоянно улучшаются, поставки сырья контролируются и закупаются, а заказы клиентов принимаются. Те, кто контролирует цифровую экосистему, будут находиться в центре огромного объема промышленных транзакций, собирая и продавая ценную информацию. Они будут участвовать в арбитраже и делить работу между доверенными сторонами или передавать ее внутри компании, когда это необходимо.Они будут торговать мощностью принтеров и дизайном по всему миру, влияя на цены, контролируя или перенаправляя «поток сделок» для обоих. Как и товарные арбитражеры, они будут финансировать сделки или покупать дешево и продавать дорого, используя асимметричную информацию, которую они получают от наблюдения за миллионами транзакций.

Ответственность за приведение распределенных мощностей в соответствие с растущим рыночным спросом ляжет на небольшое количество компаний, и если вся система должна работать эффективно, некоторым придется подойти к ней.Ищите аналоги Google, eBay, Match.com и Amazon, которые станут поисковыми системами, платформами обмена, фирменными торговыми площадками и партнерами среди принтеров аддитивного производства, дизайнеров и дизайнерских репозиториев. Возможно, появится даже автоматическая торговля, наряду с рынками для торговли деривативами или фьючерсами на мощность и дизайн принтеров.

Таким образом, по сути, владельцы производственных активов на базе принтеров будут конкурировать с владельцами информации за прибыль, генерируемую экосистемой.И в довольно короткие сроки власть перейдет от производителей к крупным системным интеграторам, которые будут создавать фирменные платформы с общими стандартами для координации и поддержки системы. Они будут способствовать инновациям за счет открытых источников и приобретения или установления партнерских отношений с небольшими компаниями, которые соответствуют высоким стандартам качества. Небольшие компании действительно могут продолжать опробовать новые интересные подходы на полях, но нам потребуются крупные организации, которые будут наблюдать за экспериментами, а затем подталкивать их к тому, чтобы они были практичными и масштабируемыми.

Репликация цифровой истории

Думая о разворачивающейся революции в аддитивном производстве, трудно не задуматься об этой великой преобразующей технологии — Интернете. Что касается истории последнего, было бы справедливо сказать, что аддитивное производство появилось только в 1995 году. В том году был высокий уровень ажиотажа, но никто не предполагал, как изменится торговля и жизнь в ближайшее десятилетие с появлением Wi-Fi. , смартфоны и облачные вычисления. Мало кто предвидел тот день, когда основанные на Интернете системы искусственного интеллекта и программного обеспечения смогут управлять заводами и даже городской инфраструктурой лучше, чем люди.

Будущее аддитивного производства принесет аналогичные сюрпризы, которые в ретроспективе могут выглядеть строго логичными, но их трудно представить сегодня. Представьте, как новые высокопроизводительные принтеры могут заменить высококвалифицированных рабочих, переводя целые компании и даже страны с производственными предприятиями на производство без людей. В «машинных организациях» люди могут работать только для обслуживания принтеров.

И это будущее наступит быстро. Как только компании начинают действовать и ощутить преимущества большей производственной гибкости, они склонны нырять вглубь.По мере того, как материаловедение создает больше материалов, пригодных для печати, за ними последуют новые производители и продукты. Local Motors недавно продемонстрировала, что может напечатать красивый родстер, включая колеса, шасси, кузов, крышу, внутренние сиденья и приборную панель, но еще не трансмиссию, снизу вверх за 48 часов. Когда он поступит в производство, родстер, включая трансмиссию, будет стоить примерно 20 000 долларов. Поскольку стоимость трехмерного оборудования и материалов падает, оставшиеся преимущества традиционных методов в виде экономии на масштабе становятся второстепенным фактором.

Local Motors может напечатать красивый родстер снизу доверху за 48 часов.

Вот что мы можем с уверенностью ожидать: в течение следующих пяти лет у нас будут полностью автоматизированные, высокоскоростные системы аддитивного производства в больших количествах, которые будут экономичными даже для стандартизированных деталей. Вследствие гибкости этих систем в дальнейшем возникнет необходимость в настройке или фрагментации многих категорий продуктов, что еще больше сократит долю рынка традиционного массового производства.

Умные руководители бизнеса не ждут, пока откроются все подробности и обстоятельства. Они достаточно ясно видят, что разработки аддитивного производства изменят способ проектирования, производства, покупки и доставки продукции. Они делают первые шаги в модернизации производственных систем. Они предвидят претензии, которые они поставят на развивающуюся экосистему. Они принимают множество уровней решений, которые в сумме дадут преимущество в новом мире трехмерной печати.

Версия этой статьи появилась в выпуске за май 2015 г. (стр. 40–48) журнала Harvard Business Review .

Открывается крупнейшая фабрика по 3D-печати «Fabbaloo

Концептуальная схема «Print Farm Beta» [Источник: Slant 3D]

Идея параллельной 3D-печати невероятно сильна.

Долгое время против 3D-принтеров выступали за то, что они значительно медленнее, чем традиционное производственное оборудование, для производства готовых изделий, даже несмотря на то, что они могут изготавливать объекты любого дизайна при следующем задании на печать.

Эта медлительность иногда была причиной того, что 3D-печать не рассматривалась как вариант производства, а также отсутствовали требуемые материалы. Однако за последние годы выбор материалов значительно расширился и теперь включает многие популярные инженерные материалы.

Теперь можно изготавливать многие типы конечных деталей на 3D-принтерах, но они все еще медленные.

Но это ограничение можно преодолеть с помощью параллелизма. Если для изготовления детали на одном устройстве требуется два часа, то 100 устройств могут производить 50 деталей в час.Гейб Бенц из Slant 3D хорошо объясняет это в своем выступлении на TEDxBoise 2018:

.

Недавно я разговаривал с Бенцем, чтобы узнать больше об этой концепции и, в частности, о том, что делается в Slant 3D.

Бенц объяснил, что его компания Slant 3D пытается организовать крупномасштабное производственное предприятие, основанное исключительно на технологии 3D-печати. Он говорит, что теперь у них есть «самая большая ферма для 3D-печати в Северной Америке» с «парой сотен машин», каждая из которых может работать параллельно для производства тысяч деталей по запросу.

Бенц говорит, что в настоящее время они сосредоточены на работах от 10 до 20 000 деталей и даже выполняют работы, требующие 100 000 деталей.

По словам Бенца, все это часть большого плана, который приближается к этому поэтапно. «Альфа-версия Print Farm», которая сейчас завершена, была этапом, на котором они разработали технологию своей фермы.

3D-принтер Mason

3D-принтер Mason [Источник: Slant 3D]

Сюда входит 3D-принтер Mason, изготовленный на заказ, который может самостоятельно извлекать готовые детали.

Я попросил Бенца раскрыть секреты этого механизма выброса, но он ничего не сказал, так как это ключевое стратегическое преимущество. Я смог определить, что это связано со сложной системой приклеивания к станине, которая позволяет детали высвобождаться под определенным контролем. Выброшенные части могут попасть на конвейерную ленту для сбора.

Slant 3D создал специальное программное решение, которое управляет всеми устройствами фермы одновременно. Они смогли разработать автоматизированный процесс, позволяющий управлять 150 невероятными 3D-принтерами, работающими в режиме реального времени, одним оператором.

Print Farm Бета

Часть сотен 3D-принтеров Mason на Print Farm Beta [Источник: Slant 3D]

В настоящее время Slant 3D находится в процессе создания «Print Farm Beta», который представляет собой значительно увеличенную версию оборудования и процесса, которые они разработали. во время Альфа-версии Print Farm. Цель здесь — иметь невероятные 800 3D-принтеров одновременно, работающие круглосуточно и без выходных. По арифметике Бенца это предполагает, что им понадобится всего полдюжины человек, чтобы управлять таким сайтом.

После завершения Print Farm Beta вполне может стать крупнейшим центром 3D-печати в мире, возможно, превышающим 500 машин Prusa Research.Вверху появится концептуальная диаграмма. Бенц говорит:

«В следующем году мы завершим бета-версию Print Farm. Это даст нам рентабельность при литье под давлением в среднем почти 100 000 деталей ».

Сравнение 3D-печати и литья под давлением

Это интригующий результат, так как Slant 3D сразу же сможет принять крупный заказ, поскольку конкурирующие операции литья под давлением должны будут ждать, пока пресс-формы будут спроектированы, испытаны и изготовлены. Между тем, массивы 3D-принтеров нужно отправить только для выполнения следующего задания.

Я спросил Bentz, продают ли они 3D-принтер Mason, и ответил отрицательно. Однако они будут продавать клиентам отдельные единицы, чтобы они могли тестировать отпечатки, чтобы имитировать то, что они получили от Print Farm Beta.

Бенц говорит, что конфигурация массива решит проблему скорости, но сейчас отрасль все еще сталкивается с проблемой проектирования. Прежде чем приступить к 3D-печати в таком огромном количестве, детали должны быть должным образом спроектированы для производства на 3D-принтерах, а это навык, который все еще довольно редок в наши дни.Бенц говорит:

«Если вы проектируете для 3D-печати, вы хотите минимизировать площадь поверхности и не беспокоиться об объеме детали; это прямо противоположно тому, что вы делаете с литьем под давлением! »

FFF для массивной 3D-печати

1000 массовых напечатанных на 3D-принтере подставок для телефонов [Источник: Slant 3D]

Я спросил Бенца, зачем сосредотачиваться на 3D-печати в стиле FFF, когда есть другие доступные процессы 3D-печати, которые якобы могут обеспечить высокую производительность. Он считает, что «FFF — единственная технология 3D-печати, которая может достичь масштабов производства по хорошей цене.”

Печатная ферма Гамма

Я спросил Бенца, что будет дальше с компанией, и он объяснил довольно резкий скачок на следующем этапе развития компании:

«Мы будем строить Print Farm Gamma, чтобы она служила полностью цифровым складом и распределительным центром. Это позволит печатать и отправлять отдельные детали по той же цене, как если бы они были произведены с использованием традиционного производства миллионами. Это будет означать, что любой человек в мире может спроектировать продукт, произвести его и доставить потенциально миллионам людей, в основном за счет хостинга веб-сайта.”

Много лет назад я написал о футуристической концепции, которую я назвал «Фабрика всего», где статическая фабрика может работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, делая буквально все, что требуется.

Может быть, Slant 3D строит такой.

Через наклонный 3D

Что такое 3D-печать? Как работает 3D-печать?

Аддитивное производство существует только с 1980-х годов, поэтому методы производства, разработанные до него, часто называют традиционным производством.Чтобы понять основные различия между аддитивным и традиционным производством, давайте разделим все методы на 3 группы: аддитивное, субтрактивное и формирующее производство.

Аддитивное производство

Аддитивное производство создает трехмерные объекты путем нанесения и сплавления двухмерных слоев материала.

Этот метод практически не требует затрат времени и средств на запуск, что делает его идеальным для создания прототипов. Детали можно быстро изготовить и выбросить после использования. Детали также могут изготавливаться практически любой геометрии, что является одной из сильных сторон 3D-печати.

Одним из самых больших ограничений 3D-печати является то, что большинство деталей по своей природе анизотропны или не полностью плотны, что означает, что им обычно не хватает материала и механических свойств деталей, изготовленных с помощью методов вычитания или формования. Из-за колебаний в условиях охлаждения или отверждения разные отпечатки одной и той же детали также подвержены незначительным отклонениям, что накладывает ограничения на согласованность и повторяемость.

Субтрактивное производство

Субтрактивное производство, такое как фрезерование и токарная обработка, создает объекты путем удаления (механической обработки) материала из блока твердого материала, который также часто называют «заготовкой».

Практически любой материал можно обработать тем или иным способом, что делает эту технику широко используемой. Благодаря количеству контроля над каждым аспектом процесса этот метод позволяет производить невероятно точные детали с высокой воспроизводимостью. Для большинства проектов требуется автоматизированное производство (CAM) для построения настраиваемых траекторий движения инструмента и эффективного удаления материала, что увеличивает время настройки и затраты, но для большинства проектов это наиболее экономичный метод производства.

Основным ограничением субтрактивного производства является то, что режущий инструмент должен иметь возможность достигать всех поверхностей для удаления материала, что значительно ограничивает сложность конструкции.В то время как такие станки, как 5-осевые станки, устраняют некоторые из этих ограничений, сложные детали по-прежнему необходимо переориентировать в процессе обработки, что увеличивает время и затраты. Субтрактивное производство также является расточительным процессом из-за того, что для получения окончательной геометрии детали удаляется большое количество материала.

Формовочное производство

Формирующее производство, такое как литье под давлением и штамповка, создает объекты путем формования или формования материалов в форму с помощью тепла и / или давления.

Методы формования предназначены для снижения предельных затрат на производство отдельных деталей, но создание уникальных форм или машин, используемых в производственном процессе, означает, что затраты на установку очень и очень высоки. Тем не менее, эти методы позволяют производить детали из самых разных материалов (как металлов, так и пластмасс) с почти безупречной воспроизводимостью, поэтому при крупносерийном производстве они почти всегда наиболее рентабельны.

Сравнение этих методов

Производство сложное, и существует слишком много измерений для всестороннего сравнения каждого метода со всеми остальными.Практически невозможно оптимизировать все сразу по стоимости, скорости, геометрической сложности, материалам, механическим свойствам, чистоте поверхности, допускам и повторяемости.

В таких сложных ситуациях более ценны эвристика и практические правила:

• Аддитивное производство лучше всего подходит для небольших объемов, сложных конструкций и когда важна скорость.
• Субтрактивное производство лучше всего подходит для средних объемов, простой геометрии, жестких допусков и твердых материалов
• Формовочное производство лучше всего подходит для крупносерийного производства идентичных деталей.

Стоимость детали обычно является определяющим фактором, определяющим наилучший производственный процесс. В грубом приближении удельные затраты на метод можно представить следующим образом:

Узнайте больше о 3D-печати и ЧПУ.

3D-печать с каждым годом становится дешевле, и в некоторых случаях она начинает конкурировать с литьем под давлением по рентабельности. Однако обычно 3D-печать и обработка с ЧПУ считаются взаимозаменяемыми для определенных работ, поэтому мы написали подробное руководство, сравнивающее их рядом.