3D-друк для масового виробництва

Всі знають, що 3D-друк — це швидкий, дешевий та гнучкий інструмент для прототипування та виготовлення невеликих партій унікальних деталей, але чи має сенс використовувати його для більших обсягів?

Заведено вважати, що якщо ви робите понад 10000 копій однієї деталі, перехід на лиття під тиском або інший традиційний метод виробництва стає більш економічним. 

Насправді виробники використовують 3D-друк для своїх великосерійних продуктів із трьох основних причин:

- деталь, яку потрібно виготовити, має геометрію або елементи, які неможливо виготовити будь-яким іншим способом, 

- кожна частина в масовому обсязі має бути унікальною та індивідуальною, 

- 3D-друк – це тимчасове виробниче рішення для дотримання термінів або подолання проблем/затримок традиційними методами.

Однак для більшості виробників 3D-друк для масового виробництва просто не має економічного сенсу й становить більше перешкод, ніж переваг.

Плюси 3D-друку для серійного виробництва

3D-друк дозволяє виробникам значно швидше виводити на ринок нові продукти.

Можливість масового виробництва вашого продукту за допомогою 3D-друку виключає час простою та забезпечує надмірність виробництва.

Більшість компаній, які використовують AM для масового виробництва сьогодні, вибрали його, тому що деталь, яку їм потрібно зробити, просто не може бути виготовлена будь-яким іншим способом.

Цілком унікальною для адитивного виробництва є концепція масового налаштування, яка означає, що кожна деталь у виробничому циклі може бути справді унікальною, а не такою самою, як у випадку з литтям під тиском. Наприклад, виробник бритв Gillette використовував 3D-друк для масового виробництва індивідуальних ручок для гоління.

За допомогою 3D-принтерів ви можете робити деталі самостійно або у місцевого постачальника послуг, повністю виключаючи терміни доставки та переривання ланцюжка поставок.

Виробники знають, що 3D-друк виконується швидше, ніж звичайне виготовлення прототипів, але 3D-принтери можуть цілодобово виробляти функціональні промислові деталі з мінімальним контролем.

Адитивне виробництво для масового виготовлення використовує менше сировини, ніж субтрактивні методи виробництва, такі як фрезерування з ЧПУ, може проводитися ближче до точки потреби та не працює на концепції мінімумів, що може призвести до надлишку.

Мінуси 3D-друку для серійного виробництва

Високі початкові витрати: для 3D-друку у великих обсягах всередині компанії вам знадобляться великі 3D-принтери або кілька 3D-принтерів, що потребує значних інвестицій. Вам також потрібно придбати матеріали та операційне програмне забезпечення.

Традиційне та адитивне виробництво потребують різних принципів проєктування. Інженерам та проєктувальникам продукції, які звикли працювати з традиційними методами, може бути складно перейти до проєктування для адитивного виробництва, щоб максимально ефективно використовувати 3D-друк.

Повторюваність належить до здатності 3D-принтера багаторазово виробляти ідентичні деталі. Однак, машини можуть бути дуже чутливими, і навіть невеликі зміни калібрування або матеріалу можуть призвести до помилок друку. Видалення невдалих відбитків та повторне калібрування принтерів можуть зайняти багато часу та призвести до виробничих втрат.

Операційні системи, периметри й навіть матеріали дуже відрізняються від одного 3D-принтера до іншого. Навіть з урахуванням досягнень у програмному забезпеченні для адитивного виробництва створення безперебійного робочого процесу в середовищі, де кілька різних 3D-принтерів повинні працювати в унісон, є щонайменше складним завданням.

Відсутність стандартів: технології та матеріали для 3D-друку ще не стандартизовані, так само як і традиційне виробництво.

Майже всі деталі, надруковані на 3D-принтері, вимагають деякої постобробки, починаючи від видалення підтримки та закінчуючи затвердінням, спіканням, шліфуванням, згладжуванням, фарбуванням або фрезеруванням.

Представники багатосерійного 3D-друку

Adidas 4DFWD — це наймасовіше у світі взуття, надруковане на 3D-принтері. Унікальна ґратчаста підошва 4DFWD, надрукована на 3D-принтері, є унікальним дизайном.

Cobra звернулася до 3D-друку, щоб покращити баланс ваги своїх ключок шляхом складної ґратчастої структури замість твердого матеріалу.

Наприкінці 2022 року виробник іграшок Hasbro офіційно запустив програму Selfie Series, в рамках якої ваше обличчя поміщається на тіло фігурки. Hasbro відливає тіла під тиском, але обличчя створюються клієнтами, які сканують свої особи в 3D і використовують спеціальний додаток. Ці окремі цифрові файли облич друкуються на 3D-принтері у вигляді унікальних головок ляльок на принтерах Formlabs десятками одночасно.

Monoqool — датський роздрібний продавець оправ для окулярів, надрукованих на 3D-принтері, який пропонує на вибір безліч унікальних стилів оправ для окулярів. Каркаси легкі та безгвинтові, спечені як єдине ціле з поліамідного порошку.

Серед інших виробників можна назвати Jack Wolfskin та його підтримуючу прокладку рюкзака з відкритою ґратчастою структурою; виробника сільськогосподарської техніки та обладнання для газонів John Deere, для якого 3D-друк тисяч деталей буде на 50 % дешевшим; компанія Avio Aero, дочірня компанія GE Aviation, яка займається адитивним виробництвом лопаток турбіни, що використовуються у двигуні GE9X для літаків Boeing 777X наступного покоління; Stryker – одного з найбільших у світі виробників медичного обладнання; Sonova, яка використовувала технологію 3D-друку для масового виробництва слухових апаратів та інші.

Великосерійне адитивне виробництво - це не просто 3D-друк більшої кількості деталей. Це виробничий процес, який включає спеціалізоване програмне забезпечення для об'ємного проєктування та робочих процесів, ретельно організовані ферми 3D-друку, кваліфіковану та трудомістку постобробку, забезпечення якості та багато іншого.

Компанії, що надають послуги адитивного виробництва, можуть допомогти вам вирішити, чи буде ваш продукт чи ідея продукту підходити для великомасштабного адитивного виробництва, які конструктивні зміни покращать ваш продукт чи процес, а також найкращі технології та матеріали.