+371 22384751 alien@alien.lv

3D printēšanas tehnoloģiju priekšrocības

3D printēšanas tehnoloģijas rada detaļas, veidojot tās slāni pa slānim. Šāda pieeja sniedz daudzas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām ražošanas metodēm (piemēram, CNC apstrāde), no kurām vissvarīgākās, kas vairumā gadījumu attiecas uz visu nozari, ir ietvertas šajā rakstā.

3D drukāšana, protams, neaizstās pilnībā tradicionālās ražošanas metodes, sevišķi tādas, kas paredzētas vienādu detaļu lielu daudzumu izgatavošanai, tomēr ir daudz pielietojuma sfēru, kurās 3D printeris spēj nodrošināt ātru dizaina izgatavošanu, ar augstu precizitāti un no funkcionāla materiāla.

Izpratne par 3D drukāšanas priekšrocībām ļauj dizaineriem pieņemt labākus lēmumus, izvēloties ražošanas procesu un ļaujot tiem piegādāt optimālu produktu.

 3dprinter part 01

Ātrums

Viena no galvenajām pievienojošās ražošanas jeb 3D printēšanas priekšrocībām ir ātrums, kādā var ražot detaļas salīdzinājumā ar tradicionālajām ražošanas metodēm. Kompleksa dizainu var augšupielādēt no CAD modeļa un izdrukāt jau pēc dažām stundām. Tās priekšrocība ir dizaina ideju ātra pārbaude un izstrāde.

Ja pagātnē prototipa saņemšanai bija vajadzīgas dienas vai pat nedēļas, tad pievienojošā ražošana dažu stundu laikā ļauj izstrādātājam paņemt rokās gatavu paraugu. Lai gan rūpnieciskākās 3D printēšanas iekārtas prasa ilgāku laiku detaļu drukai un pēcapstrādei, iespēja ražot funkcionālas gatavas detaļas mazās un vidējās tirāžās dod ievērojamu laika un naudas ietaupījumu, salīdzinot ar tradicionālajām ražošanas metodēm (bieži vien laiks, kas nepieciešams presformu izgatavošanai, var būt pat vairākas nedēļas).

Vienas pakāpes ražošana

Viens no lielākajiem dizainera uzdevumiem ir - kā ražot daļu pēc iespējas efektīvāk. Lielākajai daļai detaļu ir nepieciešami vairāki ražošanas soļi, kas jāveic, ja izmanto tradicionālās tehnoloģijas. Šo darbību secība ietekmē dizaina kvalitāti un ražošanas izdevīgumu.

Apskatīsim speciāli izveidotu tērauda kronšteinu, kas izgatavots, izmantojot tradicionālās ražošanas metodes:

Līdzīgi kā pievienojošajā ražošanā, process sākas ar telpiska funkcionāla modeļa izstrādi datorā. Kad dizains ir pabeigts, ražošana sākas ar pirmo soli, - tērauda profilu sagriešanu. Pēc tam profili tiek nostiprināti un metināti vienu reizi, lai izveidotu kronšteina formu. Dažreiz būs jāizveido pielāgoti stiprinājumi, lai nodrošinātu, ka visi komponenti ir pareizi savietoti. Tad šuves tiek pulētas, lai nodrošinātu labu virsmas apdari. Pēc tam tiek urbti caurumi, lai kronšteinu varētu uzstādīt uz sienas. Visbeidzot, kronšteins tiek apstrādāts ar smilšstrūklu, gruntēts un krāsots, lai uzlabotu tā izskatu.

3D printēšanas mašīna savukārt veic detaļas izgatavošanu vienā posmā, un ražošanas laikā mašīnas operatoram nav jaiejaucas procesā. Tiklīdz detaļas funkcionālais dizains ir pabeigts, to var augšuplādēt uz 3D drukas mašīnu un izdrukāt dažu stundu laikā bez daudzu papildoperāciju veikšanas.

Spēja ražot daļu vienā solī ievērojami samazina atkarību no dažādiem ražošanas procesiem (mehāniskā apstrāde, metināšana, krāsošana) un dod ražotājam lielāku kontroli pār galaproduktu.

3d printing process

3D drukāšanas process (sarkans) salīdzinājumā ar tradicionālo ražošanas procesu (melns).

Izmaksas

Ražošanas izmaksas var iedalīt 3 kategorijās; tehnikas ekspluatācijas izmaksas, materiālu izmaksas un darbaspēka izmaksas.

Mašīnas darbības izmaksas: Lielākā daļa galda 3D printeru izmanto tādu pašu jaudu kā klēpjdators. Rūpnieciskās pievienojošās ražošanas tehnoloģijas iekārtas patērē lielu enerģijas daudzumu, lai iegūtu vienu daļu. Tomēr spēja radīt sarežģītas ģeometrijas vienā solī un mazās tirāžās nodrošina lielāku efektivitāti un procesa atkārtojamību. Mašīnas ekspluatācijas izmaksas parasti ir viszemākā kopējo ražošanas izmaksu daļa.

Materiālu izmaksas: Materiālu izmaksas par piedevu ražošanu tehnoloģijās ievērojami atšķiras. Galda FDM tipa printeri izmanto plastmasas stieples spoles, kas maksā aptuveni 20 EUR par kilogramu, bet SLA 3D printeriem drukāšanai nepieciešami sveķi, kas maksā aptuveni 100 EUR par litru. Piedevu ražošanai pieejamo materiālu klāsts nav tieši salīdzināms ar tradicionālās ražošanas materiāliem. SLS tehnoloģijā izmantotais neilona pulveris maksā apmēram 50 EUR par kg, bet līdzvērtīgas neilona granulas, ko izmanto detaļu formēšanā zem spiediena, var iegādāties par tikai 2-4 EUR par kilogramu. Materiālu izmaksas ir vislielākās izmaksas, kas saistītas ar pievienojošās ražošanas izmaksām.

Darbaspēka izmaksas: Viena no galvenajām 3D drukas priekšrocībām ir zemās darbaspēka izmaksas. Pēcapstrādes malā lielākā daļa 3D printeru pieprasa tikai operatoram nospiest pogu. Pēc tam mašīna seko pilnīgi automatizētai daļai. Salīdzinājumā ar tradicionālo ražošanu, kur parasti ir vajadzīgi augsti kvalificēti mehāniķi un operatori, 3D printera darbaspēka izmaksas ir ļoti zemas.

3dprinter kings 01

Pievienojošā ražošana mazos apjomos ir ļoti konkurētspējīga, salīdzinot ar tradicionālo ražošanu. Prototipu izgatavošanai, kas tiek izmantoti formu un funkcionalitātes pārbaudei, tā ir ievērojami lētāka nekā citas ražošanas metodes (piemēram, formēšana) un bieži vien ir konkurētspējīga, lai ražotu funkcionālās daļas vienā eksemplārā. Tradicionālie ražošanas paņēmieni kļūst rentablāki, palielinoties produkcijas apjomam, jo tad augstās daudzo ražošanas posmu izmaksas līdzsvaro lielie ražošanas apjomi.

Risku mazināšana

Nepareiza prototipa pasūtīšana maksā dizainera laiku un naudu. Pat nelielām formas vai ražošanas metodes izmaiņām var būt liela finansiāla ietekme.

Iespēja pārbaudīt dizainu, izdrukājot ražošanas gatavu prototipu pirms ieguldīšanas dārgās ražošanas iekārtās (piemēram, veidnēs vai instrumentos un stiprinājumos) novērš risku prototipēšanas procesa laikā. Tas palīdz pārliecināties par sava dizaina atbilstību, pirms tiek veikti lielie ieguldījumi masveida ražošanas līmenī.

Formu sarežģītība un dizaina brīvība

Tradicionālās ražošanas ierobežojumi attiecībā uz to, ko var veikt, parasti neattiecas uz pievienojošo ražošanu. Tā kā detaļas tiek konstruētas pa slāņiem, konstrukcijas prasības, piemēram, iegrimes leņķi, iegriezumi un apstrādes instrumentu piekļuves zonas, nav piemērojamas, veidojot detaļas, kas drukājamas uz 3D printera.

Lai gan ir daži ierobežojumi attiecībā uz minimālajiem izmēriem un detalizāciju, kuru var precīzi nodrukāt, lielākā daļa pievienojošās ražošanas tehnoloģiju ierobežojumu ir risināmas ar detaļu optimālu orientēšanu pirms drukāšanas, lai samazinātu atkarību no balstkonstrukcijām, un drukas kļūdas iespējamību. Tas dod dizaineriem lielu dizaina brīvību un ļauj viegli izveidot ļoti sarežģītas ģeometrijas. Sarežģītus dizainus var viegli izveidot, izmantojot dažādas 3D drukas tehnoloģijas.

Pielāgošana

3D druka ne tikai nodrošina lielāku dizaina brīvību, bet arī ļauj pilnībā pielāgot dizainu. Tā kā daudzas pašreizējās pievienojošās ražošanas tehnoloģijas ir lieliski piemērotas, radot atsevišķas daļas pa vienam eksemplārām, tās ir sevišķi populāras unikālu produktu ražošanai.

Šo koncepciju izmanto medicīnas un zobārstniecības nozares, lai ražotu pēc pasūtījuma izgatavotas protēzes, implantus un zobārstniecības palīglīdzekļus. No augsta līmeņa sporta rīkiem, kas pielāgoti sportistam, līdz perfekti pielāgotām saulesbrillēm un modes aksesuāriem, pievienojošā ražošana ļauj nodrošināt rentablu atsevišķu detaļu ražošanu.

Vienkārša piekļuve

Kaut arī pievienojošā ražošana eksistē jau vairāk kā 30 gadus, lielākā daļa tehnoloģiskās izaugsmes ir notikusi kopš 2010. gada. Tas ir radījis liela skaita 3D printeru ienākšanu nozarēs, tādējādi dizaineriem ievērojami atvieglojot piekļuvi pievienojošās ražošanas tehnoloģijai.

Tikai 2015. gadā visā pasaulē tika pārdoti vairāk nekā 278 000 pievienojošās ražošanas printeri, kuru vērtība ir mazāka par $ 5000. Kopš tā laika pārdoto printeru skaits ir divkāršojies. Sākotnēji nišas tehnoloģija, kas bija pieejama tikai nelielam ražošanas nozares segmentam, 3D printēšana tagad ir viegli pieejama visiem un izmaksu ziņā konkurētspējīga ražošanas metode, ko izmanto daudzas nozares.

3d printing sales

Visā pasaulē pārdoto printeru skaits zem 5000 ASV dolāru - Wohlers ziņojums 2015

Ilgtspējība

Noņemošās jeb substraktīvās ražošanas tehnoloģijas, piemēram, CNC frēzēšana vai virpošana, detaļas radīšanai no sākotnējā bloka izņem ievērojamu daudzumu materiāla, rezultātā radot lielu atkritumu daudzumu.

Pievienojošais ražošanas process parasti izmanto tikai materiālu, kas nepieciešams, lai izveidotu daļu. Lielākā daļa procesu izmanto izejvielas, kuras var pārstrādāt un atkārtoti izmantot vairāk nekā vienā ražošanas ciklā. Tāpēc pievienojošais ražošanas process rada ļoti maz atkritumu.

Dažādu 3D printēšanas iekārtu skaita pieaugums pasaulē ir ietekmējis prototipu sūtīšanas attālumus:

Tā kā galda 3D printeri ir salīdzinoši viegli apgūstami, lai veiksmīgi ar tiem darbotos, dizaina paraugi bieži nav pat jānosūta prom no ražotāja, jo tiek izgatavoti uz vietas. Rūpniecisko 3D printēšanas sistēmu ražošanas platības ir daudz mazākas nekā tradicionālai ražošanas tehnoloģijai nepieciešamās. Šā iemesla dēļ visā pasaulē tiek radīti profesionāli 3D drukas pakalpojumi, pat vietās, kur zemes cena ir augsta (piemēram, Londonā vai Ņujorkā).

Produktu un paraugu sūtīšanas samazināšanai ir pozitīva ietekme uz vidi. Tas, kopā ar spēju drukāt un ražot rezerves daļas uz vietas, rada daudz mazāku ogļskābās gāzes ietekmi no vairuma produktu, kas ražoti, izmantojot 3D printēšanas tehnoloģijas.

 Avots: 3dhubs.com

Don't have an account yet? Register Now!

Sign in to your account