Какво е адитивно производство? Как работи? Научете основите, предимствата и недостатъци.
Адитивното производство (AM – аdditive manufacturing), наричано още професионален или индустриален 3D печат, е относително новодошло в производствената индустрия. Независимо от това, той бързо достигна търговска жизнеспособност и има един от най-широките обхвати на приложение от всички производствени методи.
Днес адитивното производство е индустрия на стойност 7 милиарда долара, което е намерило дом в производствените мощности на космическите и автомобилните гиганти, във военните и болниците, в архитектурните и индустриални дизайнерски фирми, в цеховете на малки производители и в лабораториите на изследователски институции, и университети.
Бившият президент на САЩ Barack Obama в национално обръщение нарече 3D печата технология, която има „потенциала да революционизира начина, по който правим почти всичко“. Европейският съюз финансира няколко проекта за усъвършенстване на 3D печата като бъдеще на устойчивото производство, докато в Азия се отварят нови центрове за адитивно производство.
Без значение в коя сфера на бизнеса сте и се занимавате, адитивното производство може да бъде по-добрият избор за производство на продукти, части, инструменти и прототипи, които са по-ефективно проектирани, по-леки, по-икономични, персонализирани и произведени по-бързо в сравнение с формоването, фрезоването, съединяването , скулптуриране и оформяне в практически във всяка индустрия.
Адитивното производство също ви позволява да възстановите производството на вашите продукти и части, от далечни доставки и да преодолеете прекъсванията на веригата за доставки, да премахнете запасите от инвентар, които може никога да не бъдат използвани, и да отпечатате при поискване точно това, от което се нуждаете сега.
Нека да разгледаме какво представлява адитивното производство, защо правителствата и индустриите инвестират милиони в него и как то може да помогне на вашия бизнес да се иновира и да процъфтява.
Основи, плюсове и минуси на адитивното производство
Адитивното производство, както подсказва името, добавя материал, слой след слой, докато се постигне желаната форма на частта, ефективно създавайки частта от „нищо“. Това се прави с помощта на различни технологии. Някои методи за адитивно производство екструдират пластмаси от дюза, някои използват светлина за втвърдяване на течни пластмаси, някои използват лазери за свързване на частици от прахообразен материал в твърда форма и има много повече подходи. Но общото между всички тях е, че „добавят“ материал на слоеве, вместо да „изваждат“ материал от по-голямо парче.
Въпреки че термините адитивно производство и 3D печат често се използват взаимозаменяемо, това не е точно правилно. 3D печатането е основна стъпка в процеса на адитивното производство (АМ), но AM обхваща много повече, от първоначалния дизайн на цифровата част до полирането и други стъпки за последваща обработка. С други думи, той обхваща всички процеси, необходими за производството на обекти, а не само 3D печат.
Точните компоненти в AM процеса зависят от вида на технологията, но като цяло всички АМ технологии предлагат следните предимства в сравнение с традиционното изваждащо производство.
Създаване на невъзможни по-рано форми
Адитивното производство (АМ) може да създава форми и части със сложни геометрии, които традиционното производство не може да създаде, като сложни вътрешни канали, затворени пространства, пълни с решетка, и плътни взаимосвързани части. Тази способност направи революция в дизайна на продукта, позволявайки на инженерите да преосмислят как частите могат да бъдат подобрени с нови възможности за форма.
Изработка без инструменти, форми или матрици
3D принтерът може да направи практически всяка форма, без да променя или добавя инструменти или части. Може дори да направи партида от различни по форма части по едно и също време. Това предимство означава, че всяка отпечатана част може да бъде уникална и персонализирана.
Екологичен процес с почти нулеви отпадъци
Тъй като 3D принтерите добавят материал, вместо да го премахват, има много малко или никакви отпадъци от процеса. Често излишният материал може да се използва повторно за направата на следващата част. 3D принтерите могат да използват пластмаса след потребление като материал за създаване на нови продукти, предлагащи атрактивно решение за рециклиране. Адитивното производство е особено атрактивен метод, когато се използват скъпи материали, като титан или някои промишлени полимери, тъй като се нуждаете от по-малко суровини, за да създадете продукт.
Премахване сглобяването на части
За производството на възли с движещи се части като двигателен блок или скоростна система, частите се изработват индивидуално и се сглобяват. С адитивното производство сглобките могат да бъдат отпечатани в една сборка, като по този начин се елиминират време и труд, и се намаляват въвеждането на грешки или слабости по време на процеса на сглобяване. Това е особено важно за аерокосмическите компоненти, като инжектори за ракетно гориво, които могат да бъдат 3D отпечатани в едно парче без уязвими шевове.
Производството при поискване намалява запасите
Възможността за 3D отпечатване на части бързо и при необходимост елиминира нуждата от складиране на десетки или стотици резервни части, които може никога да не бъдат използвани. Бизнесът често е принуден да поръчва множество части и да съхранява минимални количества, когато се нуждаят само от малко, за да преодолее ограниченията на икономиите от мащаба на модерното производство.
Вътрешното производство елиминира уязвимостите във веригата за доставки
При традиционното производство бизнесът може да има само шепа доставчици за части и продукти. Това ги оставя отворени за ценови натиск в търсенето и предлагането, и смущения в доставката, причинени от всичко възможно- от геополитика до пандемии. Вътрешното производство елиминира зависимостта от външни доставчици и замърсяващата доставка.
Икономични уникални и персонализирани продукти
При традиционното производство създаването на 100 подобни продукта често е по-евтино от създаването на един уникален продукт. Не е такъв случаят с адитивното производство, където всеки продукт или част може да бъде уникален. Това дава предимство на бизнеса, който разчита на предлагането на продукти, изработени по поръчка, като например спортно оборудване по поръчка. Персонализираните и уникални продукти също са от решаващо значение в здравната индустрия, където специфичните за пациента протези и импланти показват, че подобряват резултатите.
Ниска бариера за влизане
Професионалните 3D принтери започват от около $10 000 и са до голяма степен автоматизирани, което прави възможно вътрешното производство за огромен брой фирми, които някога са разчитали на аутсорсинг. Например, малките производители вече могат 3D да отпечатват свои собствени приспособления, архитектурните фирми вече могат да отпечатват 3D свои собствени модели, индустриалните дизайнери вече могат 3D да отпечатват свои собствени прототипи, а болниците вече могат 3D да отпечатват свои собствени медицински модели.
Бързи, икономични резервни и стари части
Много по-стари машини, от класически автомобили до уникални части от оборудване, се озовават на купчината за скрап, защото критичните резервни части или вече не са налични, или са твърде скъпи за производство. Адитивното производство елиминира този проблем със способността си бързо да отпечатва всяка част във всякаква форма. Военни, например, широко използват AM, за да гарантират, че по-старото оборудване може да остане в готовност.
Недостатъци на адитивното производство
Адитивното производство безспорно е революционна производствена техника, но остават някои предизвикателства:
- Трудност при мащабиране на производството до ниво на масово производство
- Ограничени размери за печат с повечето 3D принтери
- Някои технологии и/или материали изискват не лека последваща обработка
Струва си да се отбележи, че AM технологията непрекъснато напредва с големи скокове, като производителите и разработчиците на принтери излизат с нови решения за съществуващи производствени проблеми.
Тази статия все още няма коментари