Преимущества 3D-печати

Преимущества 3D-печати
В данной статье рассматриваются основные преимущества 3D-печати по сравнению с традиционными технологиями производства.
3D - печать создает детали, создавая объекты методом послойного наплавления пластика. Этот метод предлагает много преимуществ по сравнению с традиционными методами производства (например, обработка с ЧПУ), наиболее важные из которых, применимые к отрасли в целом, рассматриваются в этой статье.
3D-печать вряд ли заменит многие традиционные методы производства, но есть много приложений, где 3D-принтер способен быстро и с высокой точностью создавать дизайн из функционального материала. Понимание преимуществ 3D - печати позволяет дизайнерам принимать лучшие решения при выборе производственного процесса и позволяет им поставлять оптимальный продукт.
Скорость
Одним из основных преимуществ аддитивного производства является скорость, с которой детали могут быть изготовлены по сравнению с традиционными методами производства. Сложные проекты могут быть загружены из CAD-модели и напечатаны за несколько часов. Преимуществом этого является быстрая проверка и разработка дизайнерских идей. Там, где в прошлом получение прототипа могло занять несколько дней или даже недель, аддитивное производство помещает модель в руки дизайнера в течение нескольких часов. В то время как более промышленные машины для аддитивного производства требуют больше времени для печати и последующей обработки детали, способность производить функциональные конечные детали при низких и средних объемах дает огромное преимущество в экономии времени по сравнению с традиционными методами производства (часто время выполнения только литьевой формы может составлять недели). Машины аддитивного производства завершают сборку за один шаг, без взаимодействия со стороны оператора машины на этапе сборки. Как только дизайн CAD будет завершен, его можно загрузить на машину и распечатать за один шаг за пару часов. Возможность изготовления детали за один шаг значительно снижает зависимость от различных производственных процессов (механическая обработка, сварка, покраска) и дает дизайнеру больший контроль над конечным продуктом.
Затраты на эксплуатацию машины:
Большинство настольных 3D-принтеров используют такое же количество энергии, что и портативный компьютер. Промышленные аддитивные технологии производства потребляют большое количество энергии для производства одной детали. Однако способность создавать сложные геометрии за один шаг приводит к более высокой эффективности и оборачиваемости. Затраты на эксплуатацию машины, как правило, являются самым низким вкладом в общую стоимость производства.
Стоимость материала:
Стоимость материала для аддитивного производства варьируется в зависимости от технологии. Настольные принтеры FDM используют пластиковую нить, которая стоят около 2500 рублей за кг, в то время как SLA-печать требует смолы, которая продается около 9000 рублей за литр. Ассортимент материалов, доступных для аддитивного производства, затрудняет количественное сравнение с традиционным производством. Материальные затраты являются самым большим вкладом в стоимость детали, изготовленной с помощью аддитивного производства.
Затраты на рабочую силу:
Одним из основных преимуществ 3D-печати является низкая стоимость рабочей силы. Помимо постобработки, большинство 3D-принтеров требуют, чтобы оператор нажимал кнопку. Затем машина следует полностью автоматизированному процессу производства детали. По сравнению с традиционным производством, где обычно требуются высококвалифицированные машинисты и операторы, затраты на рабочую силу для 3D-принтера практически равны нулю.
Аддитивное производство при низких объемах очень конкурентоспособно по сравнению с традиционным производством. Для производства прототипов, которые проверяют форму и подгонку, это значительно дешевле, чем другие альтернативные методы производства (например, литье под давлением), и часто конкурентоспособно для изготовления одноразовых функциональных деталей. Традиционные технологии производства становятся более экономичными по мере увеличения объема, а высокие затраты на установку оправдываются большими объемами производства.
Снижение рисков
Заказ неисправного прототипа стоит дизайнеру времени и денег. Даже небольшие изменения в пресс-форме или методе изготовления могут иметь большие финансовые последствия.
Возможность проверки дизайна путем печати готового к производству прототипа перед инвестированием в дорогостоящее производственное оборудование (например, пресс-формы или оснастку и приспособления) исключает риск в процессе прототипирования. Это помогает укрепить уверенность в своем дизайне, прежде чем делать большие инвестиции, необходимые для уровня массового производства.
Сложность и свобода дизайна
Ограничения, налагаемые традиционным производством на то, что может быть сделано, как правило, не имеют отношения к аддитивному производству. Поскольку компоненты изготавливаются по одному слою за раз, требования к дизайну, такие как углы тяги, подрезы и доступ к инструменту, не применяются при проектировании деталей для 3D – печати. Хотя существуют некоторые ограничения на минимальный размер объектов, которые могут быть точно напечатаны, большинство ограничений аддитивного производства сосредоточены вокруг того, как оптимально ориентировать печать, чтобы уменьшить зависимость от поддержки и вероятность сбоя печати. Это дает дизайнерам большую свободу проектирования и позволяет легко создавать очень сложные геометрии.
Настройка
3D-печать не только обеспечивает большую свободу дизайна, но и позволяет полностью настраивать дизайн. Поскольку современные технологии аддитивного производства превосходны в создании отдельных деталей по одному, они идеально подходят для одноразового производства. Эта концепция была принята медицинской и стоматологической промышленностью для производства пользовательских протезов, имплантатов и стоматологических вспомогательных средств. От спортивного снаряжения высокого уровня, которое идеально подходит для спортсмена, до пользовательских солнцезащитных очков и модных аксессуаров, аддитивное производство позволяет экономично производить отдельные детали.
Простота доступа
Хотя аддитивное производство существует уже более 30 лет, основной рост произошел с 2010 года. Это должно привести к появлению большого количества 3D-принтеров в отрасли, что значительно облегчает дизайнерам доступ к технологии аддитивного производства. Только в 2015 году по всему миру было продано более 278 000 принтеров стоимостью менее 5000 долларов США. С тех пор количество проданных принтеров постоянно удваивалось. То, что изначально было нишевой технологией, доступной только небольшому сегменту обрабатывающей промышленности, теперь является легкодоступным и конкурентоспособным по стоимости методом производства деталей, используемым широким спектром отраслей промышленности.
Устойчивость
Субтрактивные методы производства, такие как фрезерование с ЧПУ или токарная обработка, удаляют значительное количество материала из исходного блока, что приводит к большим объемам отходов. Аддитивные методы производства обычно используют только материал, необходимый для сборки детали. В большинстве процессов используется сырье, которое может быть переработано и повторно использовано в более чем одной сборке. В результате процесса аддитивного производства образуется очень мало отходов.