3D-печать, также известная как аддитивное производство, является относительно новой технологией, но она уже прошла долгий путь. С момента своего изобретения в 1980-х годах 3D-печать становится все более распространенной в обрабатывающей промышленности, настолько, что в 2021 году мировой рынок 3D-печати оценивался в 12,6 млрд долларов, а к 2026 году ожидается его рост до 34,8 млрд долларов.
Хотя такие компании, как Adidas и Rawlings, использовали технологию 3D-печати для создания новых инновационных продуктов, аддитивное производство по-прежнему сталкивается с проблемами внедрения в промышленных масштабах. Исследования показывают, что 63% предприятий, использующих аддитивное производство, используют эту технологию только для целей прототипирования, и только 21% используют ее для производства изделий, которые невозможно изготовить другими методами.Хотя аддитивное производство имеет явные преимущества, в том числе помогает снизить нагрузку на цепочку поставок в связи с COVID-19, позволяя компаниям производить детали ближе к конечным пользователям, многие проблемы, связанные с технологией до пандемии, остаются.
Общие проблемы в аддитивном производстве
Производственные 3D-принтеры намного дешевле, чем промышленные станки с ЧПУ или машины для литья под давлением, но оборудование для аддитивного производства все же может быть дорогостоящим. Фактически, в опросе Stratasys 25% респондентов назвали стоимость оборудования главной проблемой при использовании аддитивного производства. Такой ответ вряд ли удивителен: накопление средств на первоначальную стоимость 3D-принтера может занять некоторое время, а большинству предприятий требуется более одного, чтобы справиться с объемом получаемых заказов, а это означает вложение еще больших денег. Некоторые компании просто не могут оправдать капитальные затраты.
Затем идут сами затраты на производство и обработку. В том же опросе Stratasys 16% респондентов назвали производственные затраты, связанные с аддитивным производством, главной проблемой. Хотя 3D-принтеры очень автономны, им по-прежнему нужен кто-то, кто отправит цифровой файл на принтер, проверит его правильную настройку и запустит процесс печати. При моделировании наплавления нескольких материалов (FDM) кому-то может понадобиться под рукой заменить нити во время печати и, в зависимости от используемых материалов и принтера, отрегулировать сопло, скорость печати, параметры втягивания и температуру стола. Наконец, после завершения печати кто-то должен будет удалить все поддерживающие конструкции и обработать деталь, чтобы добиться качественной обработки поверхности.
Помимо затрат на производство и обработку, добавочные затраты на техническое обслуживание оборудования. 3D-принтеры могут выйти из строя без надлежащего обслуживания, в результате чего компании останутся без новых деталей на несколько дней (или даже недель), ожидая прибытия запасных частей. Для FDM-принтеров техническое обслуживание может заключаться в регулярной регулировке натяжения ремня и удалении скопившегося пластика из сопла. Принтеры Multi Jet Fusion (MJF) требуют регулярного обслуживания печатающей головки и нагревательной лампы, что может стоить тысячи долларов в год, а стереолитографические (SLA) принтеры требуют регулярного обслуживания или даже замены емкости для смолы. Со временем эти затраты на техническое обслуживание, безусловно, могут возрасти.
Аддитивное производство также создает проблемы, когда печать завершена. Большинство 3D-печатных деталей требуют некоторой формы постобработки, которая требует времени и увеличивает общие трудозатраты и накладные расходы на единицу продукции. Например, детали SLA покрыты избытком вязкой смолы прямо из принтера, и их нужно промывать в растворителе. Детали FDM часто требуют шлифовки или сглаживания паром из-за выступающих линий слоев или дефектов поверхности, оставленных опорными конструкциями. Учитывая эти проблемы, неудивительно, что 9% респондентов назвали требования к постобработке главной проблемой аддитивного производства.
Также стоит отметить, что аддитивное производство является гораздо более молодой технологией, чем традиционные методы производства. В то время как литье под давлением и обработка с ЧПУ используются десятилетиями и уже имеют большую базу данных совместимых материалов, а также общепринятые стандарты материалов, аддитивное производство имеет более ограниченный выбор материалов и меньше установленных стандартов материалов.
К счастью, аддитивное производство становится все более популярным, и все больше предприятий вкладывают средства в разработку, стандартизацию и квалификацию аддитивных материалов. Фактически, одной из основных тенденций в аддитивном производстве в 2021 году стало внедрение новых аддитивных материалов. В конечном итоге это исследование позволит производителям сократить разрыв между аддитивным производством и другими технологиями. Установление общепризнанных стандартов в различных отраслях также поможет аддитивному производству укрепить свои позиции в производственной среде.
Технические проблемы аддитивного производства
По сравнению с литьем под давлением и обработкой с ЧПУ, аддитивное производство может иметь более низкую предсказуемость и повторяемость процесса. Например, детали, изготовленные методом аддитивного производства, часто проходят постобработку для улучшения чистоты поверхности, которая при отсутствии надлежащего контроля подвержена человеческим ошибкам и может привести к тому, что компоненты не будут соответствовать жестким требованиям к допускам. Эта проблема представляет собой проблему, когда речь идет об использовании аддитивного производства в отраслях, требующих чрезвычайно высокого уровня точности, таких как аэрокосмическая или автомобильная промышленность.
Несмотря на то, что аддитивное производство позволяет компаниям печатать сложные объекты без дополнительной сборки, методы постобработки могут увеличить время выполнения работ и увеличить бюджет. Кроме того, компаниям, вероятно, потребуется инвестировать в ресурсы для проверки и контроля качества, чтобы гарантировать, что детали, напечатанные на 3D-принтере, соответствуют любым требуемым спецификациям.
Операционные и организационные проблемы с аддитивным производством
Будучи относительно новой технологией, аддитивное производство также сталкивается с операционными и организационными проблемами. Мало того, что нет прецедента внедрения аддитивного производства на операционном уровне, так еще и не хватает бизнес-моделей и моделей расчета затрат, основанных на этой технологии. Многие предприятия также настороженно относятся к использованию 3D-печати, потому что не уверены в том, что они владеют цифровыми проектами.
Вдобавок к этим проблемам существует мало специализированных образовательных направлений, специально предназначенных для карьеры в аддитивном производстве, что привело к нехватке квалифицированного персонала с глубокими знаниями технологий и процессов. Эти факторы в сочетании с обычно ограниченными знаниями об аддитивных технологиях в компаниях, которые не специализируются конкретно на аддитивном производстве, означают, что многие клиенты не уверены, в чем они могут повысить ценность их бизнеса, поэтому — часто в ущерб себе — они избегают это вообще.
Решение проблем благодаря сотрудничеству с опытным партнером по аддитивному производству
Если вы не совсем уверены, как внедрить аддитивное производство в свой бизнес, не можете понять, как проектировать для 3D-печати, или не готовы к инвестициям и техническим проблемам, связанным с наличием собственных 3D-принтеров, это Лучше всего работать с партнером-производителем. Опытный партнер по 3D-печати может помочь вам преодолеть многие основные проблемы, связанные с аддитивным производством, включая первоначальные затраты на оборудование, противоречивые результаты и отсутствие знаний о 3D-печати. Работа с партнером также может дать вам доступ к большему количеству аддитивных материалов и более полному набору вариантов постобработки.
Когда вы работаете с be-cu.com, мы можем предоставить информацию о процессах проектирования и выбора материалов для технологий аддитивного производства и даже определить возможности экономии, чтобы помочь вам максимизировать ваши сбережения и прибыль. А с помощью облачного программного обеспечения be-cu’ вы можете обнаруживать подводные камни проектирования с помощью автоматизированного проектирования для анализа технологичности (DFM), что упрощает итерацию ваших проектов, воплощает их в жизнь и реализует преимущества аддитивного производства в вашей организации. . Как начать? Просто создайте учетную запись и загрузите файлы своих деталей или свяжитесь с нами, чтобы поговорить с экспертом по аддитивному производству сегодня.
Посетите наш ресурсный центр, чтобы узнать больше об аддитивном производстве, включая высоту слоя 3D-печати, как аддитивное производство может помочь решить проблемы цепочки поставок и многое другое.
