3D-utskrift i tillverkning: Visualisering av ett nytt produktionssätt

Med användandet av konsumentgraderade 3D-skrivare till lägre prispunkter har denna teknik, som har funnits sedan 1980-talet, nyligen gjort sin debut på hemmakontoret.

Men 3D-skrivare påverkar inte bara konsumentnivå. Istället förändras de långsamt på sätt som tillverkarna tänker på design, prototyper och jämn produktion.

Eftersom tekniken fortsätter att förbättras kan 3D-skrivare producera fler och fler delar med högre avkastning än ROI än konventionella tillverkningstekniker . Ska vi titta på ett helt nytt produktionssätt strax över horisonten?

3D-tryckeribranschen idag

3D-utskrift har vuxit till en industri på 6 063 miljarder dollar och har ett fotavtryck inom ett brett spektrum av industrier. I 2016 ökade industrin "tillsatsindustrin", som den är känd, 17,4 procent i världsomsättningen. Förra året skickades nästan 500 000 skrivare, men det är ingenting jämfört med de beräknade 6,7 miljoner som kommer att levereras år 2020.

Företag som Formlabs och Stratasys experimenterar med sätt att skala upp 3D-tryckproduktion för att göra det mer konkurrenskraftigt med konventionella tillverkningsmetoder i form av avkastning. Eftersom produktionsvolymen hos dessa skrivare ökar och processerna automatiseras - en väsentlig del av alla fasetter i tillverkningen idag - minskar de totala produktionskostnaderna dramatiskt. Resultatet är en mer kostnadseffektiv produkt som skapas snabbare och med mindre mänskligt ingripande.

"[Den] 3D-trycksektorn har visat sig få betydande konsekvenser för sådana industrier som fordonsindustrin, maskiner, luftfart mm applikationer kommer att fortsätta att växa, eftersom dessa branscher visar teknikens effektivitet och effektivitet i produktionen, säger John Kawola, president för Ultimaker North America, till Mobby Business. "Men 3D-utskrift är en del av något större: förverkligandet av nästa tillverkningsrevolution - Industri 4.0."

Industri 4.0, även kallad Manufacturing 4.0, hänvisar till tekniken i det moderna tillverkningsutrymmet. Visionen innehåller ofta internet av saker (IoT), maskininlärning, blandad verklighet och robotik och 3D-utskrift är en integrerad del av den visionen.

3D-utskriftens roll i tillverkningsprocessen

3D-utskrift spelar redan flera roller i tillverkningsprocessen, och det är klart att göra ytterligare vinster eftersom det är raffinerat och perfektionerat. För närvarande är design och snabb prototyper två av de viktigaste processerna som drar nytta av 3D-utskrifter. 3D-skrivare är också användbara vid produktion med låg volym, till exempel när små mängder produkt behövs för att testa marknaden eller marknadsföra på mässor. Och när tiden går, fortsätter 3D-skrivarens produktionskapacitet att skala.

I alla aspekter av tillverkningen kan 3D-skrivare minska tiden och kostnaden som krävs för att uppnå en hållbar produkt. Det är därför som Jack Beuth, professor i maskintekniska institutionen vid Carnegie Mellon Universitys tekniska högskola och meddirektör för NextManufacturing Center, anser att 3D-utskrift bör betraktas som en helt ny teknik på nivån för personliga datorer eller smartphones.

"Företag försöker nu utnyttja tekniken för att bli mer lönsam, och hur de gör det kommer att innebära innovationer som är mycket mer än bara ersättning för traditionell tillverkning," sade Beuth. "Med additivtillverkning handlar det om var personlig databehandling var 1983."

Design

Eftersom 3D-skrivare är en mer flexibel teknik kan designteam experimentera med strukturer som är starkare eller mer intressanta och skapar komplexa geometriska former att tidigare metoder inte kunde realisera.

"De designmål som vi uppmuntrar kunder att tänka på för att verkligen låsa upp värdet av 3D-utskrift är lättviktiga, vilket skapar gittertypsstrukturer för att minska materialet som används, att kombinera enheter, minska arbetskrafts- och monteringssteg och de potentiella punkterna i felet, och mjuka kostnader, som att minska kvalitetssäkring och lagerstyrning, säger Greg Thompson, global produktchef för 3D-utskrift på Proto Labs.

Proto Labs gör det möjligt för ingenjörer att ladda upp egna digitala CAD-filer, och företaget vänder sig om prototyper eller låga -volymer körs på produkten om 15 dagar eller mindre.

"När vi har filen innehåller vår programvara visualiseringsverktyg och ger en design för tillverkningsanalys," sa Thompson. "Allt detta skjuts ner till vårt butiksgolv, såväl som tillbaka till kunden med ett citat."

Beroende på produktens natur, stöder Proto Labs 3D-tryckning, formsprutning och CNC-tillverkning. Dess process gör det möjligt för kunden att engagera sig i skapandet av sin design från början till slut. Om något behöver anpassas, från ledtiden för produktion till mängden material som används för konstruktionen, kommer klienten att kunna svara före produktionen.

"Den digitala tråden är kritisk, för om vi hade olika öar i olika steg , kunde vi inte leverera ledtiderna vi levererar, säger Thompson.

Prototyping

3D-skrivare har också kraftigt minskat den tid det tar att skapa en fungerande prototyp av en produkt. Billigare och snabbare prototypsskapande påskyndar produktutveckling, minskar kostnaderna över hela linjen och ökar den totala tiden på marknaden.

"3D-utskrift används i stor utsträckning för prototypning i produktutveckling idag för att påskynda konstruktionscyklerna och göra det möjligt för konstruktörer att effektivt utforska flera alternativ ", säger Dr. Paul Benning, HP-kollega och 3D-chefsteknik vid HP Inc." Vanligtvis tillverkades dessa konstruktioner i analoga processer som formsprutning, men i framtiden kommer delar att tillverkas med 3D-utskrift. "

Med hjälp av 3D-utskrift kan flera iterationer av olika mönster enkelt skapas för att testa och samla in feedback, så att företagen snabbt kan bestämma vilken som är den bästa modellen. Tidigare skulle denna typ av övning vara dyr och sannolikt ohållbar även för de mest lönsamma företagen. Idag ligger det inom armlängden för nästan alla. " De senaste 25 åren har paradigmet för avancerad produktutveckling varit att göra omfattande simulering och design iteration innan du skapar första funktionella prototyper för att testa, "sade Beuth. "Nu förändras, när du har en fungerande design kan du skriva ut en prototyp och testa den till minimal kostnad. Det kommer att avsevärt minska produktutvecklingstiderna."

Lågvolymproduktion

Medan 3D-skrivare för närvarande slår konventionell metoder för de första flera tusen delarna som produceras, det antalet stiger stadigt, målar bilden av en 3D-tryckt tillverkningsframtid.

"I framtiden är det möjligt att alla kortvariga delproduktioner kommer att använda 3D-utskrift" Benning sa. "Fokuserade produktgrupper [kommer] kunna starta nya produkter på en vecka eller dag - bara begränsad av sin tid och fantasi, inte längre begränsas av de kapitaltillgångar som behövs för analog produktion. Denna smidiga utvecklingsprocess för fysiska delar, aktiverad av 3D-utskrift, har potential att radikalt förbättra och accelerera de produkter vi kommer att se och använda i den inte alltför avlägsna framtiden. "

Dagoma 3D arbetar med att göra det verklighet. Att skala upp produktionen av sina 3D-skrivare, som delvis är 3D-skrivna själva, har gjort det möjligt att producera 50 till 70 skrivare per dag. Företaget har nu tre anläggningar - två i Frankrike och en i USA - med en flotta på cirka 850 3D-skrivare totalt. I år räknar vi med att leverera 15 000 skrivare.

"3D-utskrift våra skrivare är ... snabbare och ... billigare för kunden", säger Matt Regnier, VD för Dagoma 3D. "3D-utskrift hjälper oss att växa snabbare och det hjälper oss att minska kostnaderna och sänka priset."

En massproduktionsframtid?

Med tiden går antalet delar av 3D-skrivare att ta på sig med en större avkastning än konventionella metoder som att formsprutning fortsätter att växa, säger Regnier. Dessutom är en produktionslinje baserad på 3D-tryckteknik lättare att finjustera.

"Jag tycker att en av de främsta fördelarna är att kunna justera och anpassa hela produktionslinjen med hastigheten på 3D-produktionslinjerna" Regnier sa. "Om vi ​​exempelvis vill förbättra något på vår maskin, är det enkelt

y - det är bara ett klick bort. För en annan teknik som injektion är det inte ett klick bort, det är två till tre månader bort. "du måste byta formar, skicka den, se till att den är klar och fungera, och börja sedan producera." Enligt Thompson är det osannolikt att 3D-utskrift kommer att ersätta traditionell tillverkning, men för projekt som är meningsfulla verkar det oundvikligt att 3D-utskriftens kapacitet fortsätter att växa i volym.

"3D-grafikindustrin tar itu med att maskinens effektivitet blir högre och kostnaderna för material sänks," sa Thompson. "Eftersom branschen fortsätter att hantera dessa utmaningar ser vi fler projekt som är meningsfulla för 3D-utskrift i högre kvantiteter, men jag tror att det kommer att bli en utveckling mot det."

Kulturresa: Hur jag skapade en innehållsplattform för "Globally Curious"

Vi är ett globalt teknik- och medieföretag som syftar till att skapa mest, komplett plattform på jorden för att utforska världens kultur. Vårt lokationsbaserat innehåll belyser lokal kultur genom artiklar, foton, videor och illustrationer och lockar nästan 9 miljoner människor till sin webbplats varje månad, en siffra som har mer än fördubblats under de senaste 6 månaderna.

(Företag)

12 Gratis företagsplanmallar för igångsättning

Skriva en affärsplan är ett av de viktigaste inslagen i att starta ett företag. Det behöver emellertid inte vara den mest frustrerande. Här är 12 gratis företagsplanmallar. 1. Balansen Mallplanen för affärsplanen är uppdelad i sektioner som sammanfattning, affärsöversikt, marknadsanalys och konkurrens samt försäljnings- och marknadsplan.

(Företag)