3D-печать для массового производства

Все знают, что 3D-печать — это быстрый, дешевый и гибкий инструмент для прототипирования и изготовления небольших партий уникальных деталей, но имеет ли смысл использовать ее для больших объемов?

Принято считать, что если вы производите более 10000 копий одной детали, переход на литье под давлением или другой традиционный метод производства становится более экономичным. Часто эффект масштаба проявляется при гораздо меньших объемах. 

На самом деле, производители используют 3D-печать для своих крупносерийных продуктов по трем основным причинам: 

- деталь, которую нужно изготовить, имеет геометрию или элементы, которые невозможно изготовить каким-либо другим способом, 

- каждая часть в массовом объеме должна быть уникальной и индивидуальной, 

- 3D-печать это временное производственное решение для соблюдения сроков или преодоления проблем/задержек традиционными методами.

Однако для большинства производителей 3D-печать для массового производства просто не имеет экономического смысла и представляет больше препятствий, чем преимуществ.

Плюсы 3D-печати для серийного производства

3D-печать позволяет производителям значительно быстрее выводить на рынок новые продукты. 

Возможность массового производства вашего продукта с помощью 3D-печати исключает время простоя и обеспечивает избыточность производства.

Большинство компаний, использующих AM для массового производства сегодня, выбрали его, потому что деталь, которую им нужно производить, просто не может быть изготовлена каким-либо другим способом. 

Совершенно уникальной для аддитивного производства является концепция массовой настройки, которая означает, что каждая деталь в производственном цикле может быть действительно уникальной, а не такой же, как в случае с литьем под давлением. Например, производитель бритв Gillette использовал 3D-печать для массового производства индивидуальных бритвенных ручек. 

С помощью 3D-принтеров вы можете производить детали самостоятельно или у местного поставщика услуг, полностью исключая сроки доставки и прерывания цепочки поставок. 

Производители знают, что 3D-печать выполняется быстрее, чем обычное изготовление прототипов, но 3D-принтеры могут круглосуточно производить функциональные промышленные детали с минимальным контролем.

Аддитивное изготовление для массового производства использует меньше сырья, чем субтрактивные методы промышленyость, такие как фрезерование с ЧПУ, может производиться ближе к точке потребности и не работает на концепции минимумов, что может привести к излишкам.

Минусы 3D-печати для серийного производства

Высокие первоначальные затраты: для 3D-печати в больших объемах внутри компании вам потребуются большие 3D-принтеры или несколько 3D-принтеров, что требует значительных инвестиций. Вам также потребуется приобрести материалы и операционное программное обеспечение.

Традиционное и аддитивное производство требуют разных принципов проектирования. Инженерам и проектировщикам продукции, привыкшим работать с традиционными методами, может быть сложно перейти к проектированию для аддитивного производства, чтобы максимально эффективно использовать 3D-печать. 

Повторяемость относится к способности 3D-принтера многократно производить идентичные детали. Однако машины могут быть очень чувствительными, и даже небольшие изменения калибровки или материала могут привести к ошибкам печати. Удаление неудачных отпечатков и повторная калибровка принтеров могут занять много времени и привести к производственным потерям.

Операционные системы, периметры и даже материалы сильно отличаются от одного 3D-принтера к другому. Даже с учетом достижений в программном обеспечении для аддитивного производства создание бесперебойного рабочего процесса в среде, где несколько разных 3D-принтеров должны работать в унисон, является, по меньшей мере, сложной задачей.

Отсутствие стандартов: технологии и материалы для 3D-печати еще не стандартизированы в той же степени, что и традиционное производство. 

Почти все детали, напечатанные на 3D-принтере, требуют некоторой постобработки, начиная от удаления поддержки и заканчивая отверждением, спеканием, шлифованием, сглаживанием, покраской или даже фрезерованием.

Представители многосерийной 3D-печати

Adidas 4DFWD — это самая массовая в мире обувь, напечатанная на 3D-принтере. Уникальная решетчатая межподошва 4DFWD, напечатанная на 3D-принтере, представляет собой уникальный дизайн. 

Cobra обратилась к 3D-печати, чтобы улучшить баланс веса своих клюшек за счет сложной решетчатой структуры вместо твердого материала. 

В конце 2022 года производитель игрушек Hasbro официально запустил программу Selfie Series, в рамках которой ваше лицо помещается на тело фигурки. Hasbro отливает тела под давлением, но лица создаются клиентами, которые сканируют свои лица в 3D и используют специальное приложение. Эти отдельные цифровые файлы лиц печатаются на 3D-принтере в виде уникальных головок кукол на принтерах Formlabs десятками одновременно.

Monoqool — датский розничный продавец и производитель оправ для очков, напечатанных на 3D-принтере, который предлагает на выбор множество уникальных стилей оправ для очков. Каркасы легкие и безвинтовые, спеченные как единое целое из полиамидного порошка. 

Среди других производителей можно назвать Jack Wolfskin и его поддерживающую прокладку рюкзака с открытой решетчатой структурой; производителя сельскохозяйственной техники и оборудования для газонов John Deere, для которого 3D-печать тысяч деталей будет на 50 % дешевле; компания Avio Aero, дочернюю компанию GE Aviation, которая занимается аддитивным производством лопаток турбины, используемых в двигателе GE9X для самолетов Boeing 777X следующего поколения; Stryker — одного из крупнейших в мире производителей медицинского оборудования; Sonova, которая использовала технологию 3D-печати для массового производства слуховых аппаратов и другие. 

Крупносерийное аддитивное производство — это не просто 3D-печать большего количества деталей. Это производственный процесс, который включает в себя специализированное программное обеспечение для объемного проектирования и рабочих процессов, тщательно организованные фермы 3D-печати, квалифицированную и трудоемкую постобработку, обеспечение качества и многое другое. 

Компании предоставляющие услуги аддитивного производства могут помочь вам решить, будет ли ваш продукт или идея продукта подходить для крупномасштабного аддитивного производства, какие конструктивные изменения улучшат ваш продукт или процесс, а также лучшие технологии и материалы.