Промышленные детали и изделия

Основные преимущества 3D-печати для промышленных товаров

Производители все чаще обращаются к 3D-печати, чтобы оставаться гибкими, быстро реагирующими на изменения потребностей рынка и инновационными.

Новые перспективы для отрасли промышленных деталей и изделий.

Сектор промышленных товаров включает производство деталей машин, инструментов и оборудования, используемых при производстве других товаров. С ростом производственных затрат и оцифровкой производства промышленные производители комплексного оборудования должны постоянно развиваться, чтобы поддерживать оперативность и снижать расходы.

Основные преимущества 3D-печати для промышленных товаров

Сложность проектирования

Как мы видели в других отраслях, быстрое создание прототипов является ключевым примером использования 3D-печати для сектора промышленных товаров. Изменения в дизайне, которые могли бы занять месяцы с использованием традиционных методов производства, могут быть реализованы намного быстрее, часто менее чем за неделю, с использованием 3D-печати.

Более короткие сроки

Согласно отчету Sculpteo о состоянии промышленности за 2018 год, 52% тех, кто работает в секторе промышленных товаров, больше всего предпочитают 3D-печать из-за ее способности сократить время выполнения заказа. Поскольку 3D-печать не требует технологической оснастки, производители могут сократить время, необходимое для производства деталей, минуя трудоемкий и дорогостоящий этап производства оснастки.

Сложность конструкции

3D-печать — рентабельная технология изготовления деталей сложной геометрии. Конструкции, которые в противном случае было бы невозможно изготовить обычным способом, теперь можно создавать с помощью 3D-печати.

Производство по требованию

Поскольку 3D-печать может производить физические детали из цифровых файлов за считанные часы, компании могут использовать новую модель производства деталей по требованию.

Применение в области промышленных товаров:

Создание функциональных деталей

Компания Polymertal в Израиле заменила производство алюминиевых топливных баков для дронов на топливные баки, напечатанные на принтере BigRep ONE, используя дополнительное металлизированное покрытие. Это позволило им не только уменьшить вес по сравнению с алюминиевым топливным баком, но и уменьшить использование других элементов конструкций, потому что сейчас бак печатается как одно цельное изделие и элементов конструкции стало меньше.

Цельный без швов бак, напечатанный на принтере BigRep ONE, оказался таким же прочным как и из алюминия, легче и выдерживает воздействие топлива. Его устанавливают в беспилотник. Эта технология нашла свое место для многих других применений. Компания запатентовала много новых аналогичных разработок с использованием 3D-печати.

01| Топливные баки напечатанные на принтере BigRep ONE

Технологическая оснастка

Возможность 3D-печати производственного вспомогательного оборудования, в частности, приспособлений, измерительных приборов и крепежных устройств, открывает новые перспективы для производителей промышленных товаров.

"3D-печать произвела революцию в производстве такой жесткой оснастки, как пресс-формы"В дополнение к приспособлениям и крепежным устройствам 3D-печать произвела революцию в производстве такой жесткой оснастки, как пресс-формы, используемые для литья под давлением. Традиционно, пресс-формы изготавливаются на станках с ЧПУ и могут проходить многократные итерации, на которые уйдут недели, если не месяцы, прежде чем будет получена окончательная конструкция. Это приводит к тому, что процесс занимает много времени и является очень дорогостоящим со значительным объёмом отходов материалов.

Теперь вместо этого можно использовать технологии 3D-печати металлом, такие как DMLS или SLM, что позволяет компаниям-изготовителям оснастки не только сократить отходы материалов, но и улучшить функциональность пресс-форм. Это может быть достигнуто путём интеграции более сложных форм охлаждающих каналов в конструкцию, существенно улучшая характеристики охлаждения пресс-формы.

Компании HBD и компания FARSOON являются лидерами китайского рынка по продажам своих SLM машин на рынок пресс-форм. В связи с тем, что Китай занимает лидирующее место в мире по созданию пластиковых изделий — Мировой Фабрикой, данный сегмент рынка очень развит. Например, согласно исследованиям 90% пресс-форм сложных пластиковых корпусов и изделий в России заказывается в Китае. Большинство сложных тонкостенных конструкций требует быстрого охлаждения пресс-форм, чтобы избегать коробления формующего материала. Для этого используют специальные вставки, напечатанные на 3D-принтерах, с внутренними каналами охлаждения.

02| Специальные вставки с внутренними каналами охлаждения, напечатанные на 3D-принтерах

До недавнего времени использование стереолитографии (SLA) как способа проверки правильности проектирования и сертификации продукции было затруднено, так как пресс-формы были изготовлены из различных материалов. Эта разница в материале часто давала разные показатели тестирования и затрудняла процесс сертификации. С внедрением композитных материалов инженеры могут использовать высокоточную технологию SLA для быстрого создания пресс-форм, которые способны производить настоящие отлитые изделия.

Пресс-формы меньше чем за 3-5 дней — вот основная цель быстрого прототипирования с применением технологии SLA. Инженеры могут проверить продукт на стадии проектирования. Пресс-формы из пластика дают проектировщику возможность быстро и с минимальными затратами получить сотни (а в некоторых случаях тысячи) изделий.

Ниже пример изготовления формы с использованием SLA на 3D-принтере от компании UnionTech.

03| Пример изготовления формы с использованием SLA на 3D-принтере UnionTech

Когда время имеет существенное значение, технология SLA может быть использована для высококачественной оснастки для конечных изделий. 3D-печать используется заказчиками, чтобы производить изделия для текстирования в реальных условиях и разработать новую конструкцию, что значительно ускоряет цикл разработки продукта и в конечном счёте сокращает время вывода новых продуктов на рынок.

Изготовление запасных частей, ремонт

Благодаря 3D-печати по требованию производители могут производить запасные части быстро и с минимальными затратами. Этот подход полезен, например, когда устаревшее оборудование, которое может быть снято с производства или которое трудно приобрести, требует замены. 3D-печать запасных частей в случае необходимости также может помочь сократить запасы, минуя дорогостоящее хранение запасных частей с низким спросом.

Deutsche Bahn получил альтернативу наличию, хранению и обслуживанию огромных складов для запасных частей. BigRep было предложено разработать новый материал, соответствующий стандартам компании и ЕС с тем, чтобы обеспечить производство запасных частей по требованию.

Сейчас Deutsche Bahn печатает более 2 000 деталей для своего подвижного состава на принтерах BigRep, что позволило значительно сократить объёмы склада запасных деталей для подвижного состава, а также изготавливать с помощью 3D-печати запасные части для старых поездов и вагонов, запасные части для которых уже давно сняты с производства. В сотрудничестве с компанией BigRep разработаны специальные материалы, удовлетворяющие специальным требованиями компании Deutsche Bahn.

04| Deutsche Bahn детали для своего подвижного состава на принтерах BigRep

Детали, напечатанные на 3D-принтере, сокращают затраты и время выполнения заказа от недели до нескольких часов, а также повышают оперативность работы.

Для промышленных производителей 3D-печать предлагает новые способы улучшения производственных процессов, разработки новых бизнес-моделей и внедрения инноваций.

Несмотря на то, что необходимы дальнейшие улучшения для ускоренного внедрения данной технологии, такие как воспроизводимость процесса и качество деталей, возможности промышленного аддитивного производства продолжают развиваться, равно как и применение данной технологии в этом секторе.

Чтобы подготовиться к этому будущему, промышленные производители комплексного оборудования должны рассмотреть необходимость реализации стратегии аддитивного производства для своих организаций.

05| Детали, напечатанные на 3D-принтере, сокращают затраты и время выполнения заказа от недели до нескольких часов