Аддитивное производство в сравнении с традиционным производством

Введение

Аддитивное производство (AM), или 3D-печать, стало революционной технологией, которая меняет традиционные методы производства во всех отраслях. Ее способность создавать сложные и персонализированные объекты путем послойного добавления материала меняет способы проектирования, создания прототипов и производства продукции в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная, здравоохранение и производство потребительских товаров.

В этой статье мы рассмотрим общие черты и преимущества этой революционной технологии, сравнив ее с традиционными методами производства. Надеемся, что вы сможете лучше понять и получить идеальные материалы AM для вашего бизнеса или исследований.

Что такое аддитивное производство?

Аддитивное производство - это совокупность технологий, позволяющих изготавливать трехмерные объекты путем послойного построения. В отличие от традиционных методов производства, которые включают в себя субтрактивные процессы, такие как резка, сверление и механическая обработка, AM - это аддитивный процесс, в котором объекты добавляются по одному слою за раз.

[1]

Рисунок 1. 3D-печать

Типичные этапы процесса AM выглядят следующим образом:

1. Проектирование: Первым шагом в AM является создание цифровой 3D-модели объекта с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования (CAD). Эта цифровая модель служит чертежом для физического объекта.

2. Подготовка: Цифровая модель подготавливается к печати путем нарезки на тонкие поперечные слои. На этом этапе определяется толщина слоя и даются инструкции для AM-машины по созданию объекта слой за слоем.

3. Процесс печати: Процесс печати начинается, когда AM-машина начинает послойно собирать объект. Конкретная технология AM определяет точный процесс. Например, при моделировании методом плавленого осаждения (FDM) нить термопластичного материала нагревается и выдавливается на платформу для сборки.

4. Постобработка: После завершения печати может потребоваться последующая обработка объекта, которая может включать удаление опорных конструкций, очистку, полировку и обработку поверхности для достижения желаемых конечных характеристик.

Похожие статьи: Порошок для 3D-печати: что это такое и как он используется?

Рисунок 2. Процесс AM

Аддитивное производство в сравнении с традиционным производством

По мере развития технологий аддитивное производство продолжает набирать обороты и дает ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами производства.

• Сложные геометрии: АМ позволяет создавать сложные детали, включая замысловатые внутренние структуры и органические формы, которые сложно или невозможно изготовить традиционными методами.
• Персонализация: AM позволяет легко настраивать и персонализировать изделия, в то время как традиционные методы подходят для массового производства. С помощью AM каждый предмет может быть адаптирован к конкретным требованиям без дополнительных затрат на оснастку или задержек в производстве.
• Сокращение отходов: В процессе AM образуется минимальное количество отходов, поскольку материал добавляется выборочно, используя только то, что необходимо для создания объекта. Это также снижает затраты на материалы и уменьшает воздействие на окружающую среду.
• Упрощенное оборудование: Традиционные производственные процессы часто включают в себя несколько этапов, на каждом из которых используются различные машины. В аддитивном производстве все аспекты создания обрабатывает одно устройство. Например, в металлообработке для получения готовой металлической детали часто используется комбинация токарных, фрезерных и сверлильных станков.
• Производство по требованию: АМ позволяет организовать децентрализованное производство по требованию, снижая потребность в больших запасах и обеспечивая локализацию производства. Это снижает барьеры для предпринимательства и разработки продуктов. С помощью 3D-принтеров компании могут создавать прототипы и производить свою продукцию на одном устройстве вместо того, чтобы инвестировать в целую фабрику.

Области применения аддитивного производства

Благодаря этим преимуществам аддитивное производство находит применение в различных отраслях промышленности, включая аэрокосмическую, автомобильную, здравоохранение, производство потребительских товаров, архитектуру и многое другое. Оно преобразует производство с помощью перечисленных ниже функций.

Таблица 1. Аддитивное производство в сравнении с традиционным производством

Заключение

Одним словом, сравнение аддитивного и традиционного производства показывает динамичный ландшафт, в котором эти подходы предлагают уникальные преимущества и соображения. АМ представляет собой разрушительный подход с его сложной геометрией, возможностями кастомизации, быстрым прототипированием и эффективностью использования материалов. В то время как традиционные методы производства долгое время были основой массового производства.

В конечном итоге выбор между AM и традиционным производством зависит от таких факторов, как объем производства, сложность конструкции, требования к материалам и временные ограничения. Главное - понять нюансы каждого подхода и принять преобразующую силу аддитивного производства. Дополнительную информацию о материалах для AM-технологий можно найти на сайте Stanford Advanced Materials (SAM).

Ссылки:

[1] Thakur, Vishal & Singh, Roopkaran & Kumar, Ranvijay & Gehlot, Anita. (2022). 4D-печать термореактивными материалами: современный обзор и перспективы применения. Международный журнал по интерактивному дизайну и производству (IJIDeM). 1-20. 10.1007/s12008-022-01018-5.